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      MSBR(改良間歇式活性污泥法反應器)工藝

      MSBR工藝介紹

        MSBR(Modified Sequencing Batch Reactor)是改良式序列間歇反應器,是C.Q.Yang等人根據SBR技術(shù)特點(diǎn),結合傳統活性污泥法技術(shù),研究開(kāi)發(fā)的一種更為理想的污水處理系統。MSBR既不需要初沉池和二沉池,又能在反應器全充滿(mǎn)并在恒定液位下連續進(jìn)水運行。采用單池多格方式,結合了傳統活性污泥法和SBR技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。不但無(wú)需間斷流量,還省去了多池工藝所需要的更多的連接管、泵和閥門(mén)。通過(guò)中試研究及生產(chǎn)性應用,證明MSBR法是一種經(jīng)濟有效、運行可靠、易于實(shí)現計算機控制的污水處理工藝。
        MSBR法的應用與發(fā)展MSBR技術(shù)已在幾個(gè)污水處理廠(chǎng)應用。位于加拿大Saskatchewan的Estevan污水處理廠(chǎng)則為一實(shí)例。雖然由于嚴寒造成一些冰凍問(wèn)題,但污水廠(chǎng)還是取得了相當好的處理效率。平均溫度為13℃,系統處理效果(測試時(shí)間1996年4月~1997年3月)實(shí)踐表明MSBR是一種可連續進(jìn)水、高效的污水處理工藝,且簡(jiǎn)單,容積小,單池。易于實(shí)現計算機自動(dòng)控制。在較低的投資和運行費用下,能有效地去除含高濃度BOD5、TSS、氮和磷的污水??傊?,系統在低HRT、低MLSS和低溫情況下,具有優(yōu)異的處理能力。MSBR技術(shù)的研究與發(fā)展方向如下:

        (1)MSBR技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展是生物除磷或同時(shí)脫氮除磷。目前同濟大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院對此正在作進(jìn)一步的研究,并已取得了有重要理論意義與應用價(jià)值的研究成果。

        (2)MSBR系統可以有各種不同配置,例如溝(渠)形式,并且現在已經(jīng)在開(kāi)發(fā)研究。

        (3)MSBR生物處理的動(dòng)力學(xué)模式研究,以提供普遍的設計和運行依據。

        (4)MSBR運行過(guò)程智能化控制的研究,以實(shí)現系統的各操作過(guò)程具有適應性和最優(yōu)控制。由于系統各格互聯(lián)、交替操作,且可以通過(guò)選擇、組合與取舍操作步驟,調整各操作步驟時(shí)間來(lái)控制運行,其運行過(guò)程比較復雜。此外,如果進(jìn)水水質(zhì)變化,MSBR法的運行過(guò)程更具有非線(xiàn)性、時(shí)變性與模糊性的特點(diǎn),難于用數學(xué)模型根據傳統控制理論進(jìn)行有效控制,因此對MSBR法這樣復雜系統進(jìn)行在線(xiàn)模糊控制,將能得到其它控制方式無(wú)法實(shí)現的令人滿(mǎn)意的控制效果。這也是MSBR法的一個(gè)重要研究方向。
      MSBR法的基本原理
          MSBR的基本組成

        反應器由三個(gè)主要部分組成:曝氣格和兩個(gè)交替序批處理格。主曝氣格在整個(gè)運行周期過(guò)程中保持連續曝氣,而每半個(gè)周期過(guò)程中,兩個(gè)序批處理格交替分別作為SBR和澄清池。
      MSBR的操作步驟

        在每半個(gè)運行周期中,主曝氣格連續曝氣,序批處理格中的一個(gè)作為澄清池(相當于普通活性污泥法的二沉池作用),另一個(gè)序批處理格則進(jìn)行以下一系列操作步驟,如圖2所示。
      步驟1:原水與循環(huán)液混合,進(jìn)行缺氧攪拌。在這半個(gè)周期的開(kāi)始,原水進(jìn)入序批處理格,與被控制回到主曝氣格的回流液混合。在缺氧和豐富的硝化態(tài)氮條件下,序批處理格內的兼性反硝化菌利用硝酸鹽和亞硝酸鹽作為電子受體,以原水及內源呼吸所釋放的有機碳作為碳源,進(jìn)行無(wú)氧呼吸代謝。由于初期序批處理格內MLSS濃度高,硝化態(tài)氮濃度較高,因此碳源成為反硝化速率的限制條件。隨著(zhù)原水的加入,有機碳的濃度增加,提高了反硝化的速率。來(lái)自曝氣格和序批格原有的硝態(tài)氮經(jīng)反硝化得以去除。另外,該階段運行也是序批處理格中較高濃度的污泥向曝氣格回流的過(guò)程,以提高曝氣格中的污泥濃度。

        步驟2:部分原水和循環(huán)液混合,進(jìn)行缺氧攪拌。隨著(zhù)步驟1中原水的不斷進(jìn)入,序批處理格內有機物和氨氮的濃度逐漸增加。為阻止在序批處理格內有機物和氨氮的過(guò)分增加,原水分別流入序批處理格和主曝氣格。使序批處理格內維持一個(gè)適當的有機碳水平,以利于反硝化的進(jìn)行?;旌弦和ㄟ^(guò)循環(huán),繼續使序批處理格原來(lái)積聚的MLSS向主曝氣格內流動(dòng)。

        步驟3:序批格停止進(jìn)原水,循環(huán)液繼續缺氧攪拌。此后中斷進(jìn)入序批處理格的原水。原水在剩下的操作中,直接進(jìn)入主曝氣格。這使得主曝氣格降解大量有機碳,并減弱微生物的好氧內源呼吸。序批處理格利用循環(huán)液中殘留的有機物作為電子供體,以硝化態(tài)氮作電子受體,繼續進(jìn)行缺氧反硝化。由于有機碳源的減少,缺氧內源呼吸的速率將提高。來(lái)自主曝氣格的混合液具有較低的有機物和MLSS濃度。經(jīng)循環(huán),把序批處理格內的殘余有機物和活性污泥推入主曝氣格,在此進(jìn)行曝氣反應降解有機物,并維持物質(zhì)平衡。

        步驟4:曝氣,并繼續循環(huán)。進(jìn)行曝氣,降低最初進(jìn)水所殘余的有機碳、有機氮和氨氮,以及來(lái)自主曝氣格未被降解的有機物和內源呼吸釋放的氨氮,并吹脫在前面缺氧階段產(chǎn)生的截留在混合液中的氮氣。連續的循環(huán)增加了主曝氣格內的微生物量,同時(shí)進(jìn)一步降低序批處理格中的懸浮固體,降低了MLSS濃度,有利于其在下半個(gè)周期中作為澄清池時(shí),減少污泥量以提高沉淀池的效率。

        步驟5:停止循環(huán),延時(shí)曝氣。為進(jìn)一步降低序批處理格內的有機物和氮濃度,減少剩余的氮氣泡,采用延時(shí)曝氣。這步是在沒(méi)有循環(huán),沒(méi)有進(jìn)出流量的隔離狀態(tài)下進(jìn)行。延時(shí)曝氣使序批處理格中的BOD5和TKN達到處理的要求水平。

        步驟6:靜置沉淀。延時(shí)曝氣停止后,在隔離狀態(tài)下,開(kāi)始靜置沉淀,使活性污泥與上清液有效分離,為下半個(gè)周期作為澄清池出水做準備。沉淀開(kāi)始時(shí),由于仍存在剩余的溶解氧,沉淀污泥中的硝化菌繼續硝化殘余的氨,而好氧微生物繼續進(jìn)行好氧內源呼吸。當混合液中氧減少到一定程度時(shí),兼性菌開(kāi)始利用硝化態(tài)氮作為電子受體進(jìn)行缺氧內源呼吸,進(jìn)行程度較低的反硝化作用。在整個(gè)半周期過(guò)程中,此時(shí)序批處理格中上清液的BOD、TKN、氨、硝酸鹽、亞硝酸鹽的濃度最低,懸浮固體總量也最少,因此該序批處理格在下半個(gè)周期作為沉淀池,其出水質(zhì)量是可靠的。在這一步,可以從交替序批處理格中排放剩余污泥。第二個(gè)半周期:步驟6的結束標志著(zhù)處理運行的下半個(gè)循環(huán)操作開(kāi)始。通過(guò)兩個(gè)半周期,改變交替序批處理格的操作形式。第二個(gè)半周期與第一個(gè)半周期的6個(gè)操作步驟相同。
        MSBR系統的組成及運行方式
        MSBR系統可以根據不同的水質(zhì)和處理要求靈活地設置運行方式 ,筆者在中試中所采用的裝置主要由6 個(gè)功能池組成 ,分別為厭氧池、缺氧池、主曝氣池、泥水分離池和兩個(gè)序批池( SBR1 和SBR2) 。MSBR系統的各功能池和運行示意見(jiàn)圖。

        原污水經(jīng)格柵、沉砂池等預處理設施處理后首先進(jìn)入厭氧池 ,同回流污泥混合并完成微生物的釋磷后 ,混合液進(jìn)入主曝氣池。主曝氣池是連續曝氣供氧 ,在好氧環(huán)境中 ,微生物進(jìn)行過(guò)量吸磷 ,同時(shí)在主曝氣池完成有機物的降解和氨氮的硝化。然后混合液分別進(jìn)入兩個(gè)序批池SBR1 和SBR2。SBR1 和SBR2交替地充當反應池和沉淀池而處于反應階段和沉淀出水階段。反應階段可以設置為缺(厭)氧攪拌、好氧曝氣和靜止沉淀3 個(gè)過(guò)程 ,在此階段完成脫氮過(guò)程。當SBR1 處于反應階段的前兩個(gè)過(guò)程時(shí) ,開(kāi)啟回流泵 ,形成“主曝氣池 - SBR1 - 泥水分離池缺氧池 - 厭氧池(泥水分離池的上清液回流到主曝氣池)”的污泥回流 ,回流混合液流經(jīng)SBR1 時(shí) ,經(jīng)歷了缺氧攪拌和好氧曝氣階段 ,進(jìn)行反硝化及進(jìn)一步硝化 ,然后混合液進(jìn)入缺氧區進(jìn)一步反硝化 ,隨后進(jìn)入泥水分離池進(jìn)行沉淀 ,經(jīng)過(guò)泥水分離后 ,濃縮污泥進(jìn)入厭氧池與原污水混合。而含硝酸鹽氮的上清液被泵送入主曝氣區。當SBR1 進(jìn)行上述反應時(shí) ,SBR2處于沉淀出水狀態(tài) ,主曝氣池的混合液以進(jìn)水流量進(jìn)入SBR2 ,在 SBR2 中沉淀下來(lái)的污泥在池底形成一個(gè)污泥懸浮層 ,對污水混合液起到過(guò)濾的作用 ,污水經(jīng)污泥層過(guò)濾后流出系統。

        兩個(gè)序批池SBR1 和SBR2 的形狀和結構都完全相同 ,兩者交替地完成反應階段和沉淀出水階段為一個(gè)運行周期 ,一個(gè)運行周期的時(shí)間長(cháng)度可根據進(jìn)水水質(zhì)和處理要求靈活確定 ,一般為4 h ,6 h ,8 h等 ,在反應階段的運行方式也可根據需要設定。在中試運行中采用4 h 為一個(gè)運行周期 ,序批池的運行時(shí)間分配見(jiàn)表1。

        設置泥水分離池的原因主要是為了: ①避免上清液中的硝酸鹽氮進(jìn)入厭氧池而干擾聚磷菌在厭氧條件下對磷的釋放。②混合液在序批池時(shí) ,經(jīng)過(guò)了缺氧-好氧-靜止沉淀等反應過(guò)程。在這些過(guò)程中 ,一些被聚磷微生物在好氧條件下吸收的磷會(huì )再次被釋放到環(huán)境中去 ,經(jīng)泥水分離池泥水分離后 ,含有被再次釋放出的磷的上清液就可以被送到主曝氣池再次進(jìn)行磷的吸收。將厭氧池分為A ,B 兩個(gè)區域的目的是為了更好地避免進(jìn)水中的溶解氧和硝酸鹽氮對聚磷微生物在厭氧條件下的釋磷造成影響。原污水經(jīng)提升計量后進(jìn)入厭氧池A ,在厭氧池A中無(wú)論是分子態(tài)氧還是化合態(tài)氧很快被消耗殆盡,回流污泥中的硝酸鹽氮也得到一定的去除,進(jìn)入厭氧池B后溶解氧和硝酸鹽氮對活性污泥中聚磷微生物釋磷的影響就可以減少到最低程度。在序批池的底部安裝有蝶板,當序批池處于沉淀出水狀態(tài)時(shí),混合液進(jìn)入序批池遇到蝶板后均勻向上通過(guò)整個(gè)污泥層,泥水分離過(guò)程不僅有沉淀作用,還可通過(guò)污泥層實(shí)現過(guò)濾截留作用,這可大大降低出水中的懸浮物濃度。

        通過(guò)前面的介紹可以看出 ,在MSBR 系統的運行中各功能池的切換較為頻繁 ,如果單純靠人工操作 ,不僅會(huì )使運行管理十分復雜 ,還會(huì )影響到系統運行的安全性和可靠性。隨著(zhù)自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展 ,使MSBR系統完全實(shí)現自動(dòng)控制運行 ,已不是十分困難的事情 ,如采用 PLC自動(dòng)控制系統就是一個(gè)較好的方法。
        MSBR法的主要運行特點(diǎn)
        (1)MSBR系統能進(jìn)行不同配置的設計和運行,以達到不同的處理目的。

        (2)每半個(gè)運行周期中,步驟的數量和每步驟所需的時(shí)間,取決于原水的特性和出水的要求。這里介紹了6個(gè)運行步驟,但所需總的步驟可以被系統設計者所選擇。常??梢栽趯?shí)際運行中減少,以便使運行過(guò)程簡(jiǎn)單化。例如,步驟1和步驟2能通過(guò)延長(cháng)步驟1和減少步驟2的時(shí)間來(lái)合并這兩步為一步。增加步驟1的時(shí)間則增加序批處理格有機碳的量,這使得在
      不進(jìn)原水的缺氧混合時(shí)間需要更長(cháng),以平衡步驟3。也可以增加步驟,進(jìn)行更多的缺氧-好氧序批操作,來(lái)處理有機物和氨氮濃度更高的原水,以達到更低出水總氮的要求。

        (3)在每半個(gè)循環(huán)中,原水大部分時(shí)間是進(jìn)入主曝氣格。接著(zhù)是部分或全部污水進(jìn)入作為SBR的序批處理格。在主曝氣格中完成了大部分有機碳、有機氮和氨氮的氧化。另外,主曝氣格在完全混合狀態(tài)下連續曝氣,創(chuàng )造了一個(gè)穩定的生物反應環(huán)境。這使得整個(gè)設備能承受沖擊負荷的影響。

        (4)從序批處理格到主曝氣格的循環(huán)流動(dòng),使得前者積聚的懸浮固體運送到了后者。循環(huán)也把主曝氣格內的被氧化的硝化氮運送到在半個(gè)循環(huán)的大部分時(shí)期處在缺氧攪拌狀態(tài)下的序批處理格,實(shí)現脫氮的目的。

        (5)污泥層作為一個(gè)污泥過(guò)濾器,對改善出水質(zhì)量和缺氧內源呼吸進(jìn)行的反硝化有重要作用。

        MSBR系統生物除磷脫氮機理根據目前普遍接受的 Comeau 等人提出的生物除磷理論:在厭氧條件下,活性污泥中的聚磷微生物將細胞內的聚磷水解為正磷酸鹽釋放到胞外,以此為能量吸收污水中的易降解有機物(如:揮發(fā)性脂肪酸,VFA) ,并將其合成為聚β羥基丁酸( PHB)儲存在體內。在好氧條件下,聚磷微生物以游離氧作為電子受體氧化胞內儲存的PHB,利用反應產(chǎn)生的能量從污水中過(guò)量攝取磷并合成為聚磷酸鹽儲存于胞內 ,微生物好氧攝取的磷遠大于厭氧釋放的磷,通過(guò)排放剩余污泥實(shí)現除磷。MSBR系統對除磷脫氮具有良好的效果和穩定性(如同 A2/ O 除磷脫氮系統相比),這是由其工藝特點(diǎn)決定的。根據 MSBR系統的工藝流程,在空間和時(shí)間上可以認為系統是按照以下方式進(jìn)行的:原污水 →厭氧 →好氧 →缺氧→好氧 →混合液回流(或沉淀出水) 。這種運行方式相當于兩級A/ O 系統的串聯(lián),對除磷十分有利: ①聚磷微生物經(jīng)過(guò)厭氧釋磷后直接進(jìn)入生化效率較高的好氧環(huán)境,聚磷微生物在厭氧池形成的吸磷動(dòng)力可以充分地得以利用;而在 A2/ O系統中,厭氧釋磷后要先經(jīng)過(guò)生化效率較低的缺氧階段再到好氧階段,會(huì )使在厭氧環(huán)境中形成的吸磷動(dòng)力有所損失。②系統中的污泥(排放的剩余污泥除外)可以全部完整地經(jīng)過(guò)厭氧Ο 好氧環(huán)境,完成磷的厭氧釋放和好氧吸收過(guò)程使系統的除磷效率得以提高;而A2/ O 系統存在混合液回流,這部分污泥未經(jīng)過(guò)厭氧狀態(tài),會(huì )降低除磷效率。③全部污泥完整地經(jīng)過(guò)厭氧Ο 好氧環(huán)境,有助于污泥中聚磷微生物的增長(cháng)富集。④系統的回流污泥經(jīng)過(guò)了脫氮處理,消除了 NO-x - N 的干擾,使聚磷微生物能夠在絕對厭氧環(huán)境中進(jìn)行聚磷的水解和釋放。

        從系統的運行方式可以看出,脫氮作用是通過(guò)后置反硝化完成的。但污水經(jīng)過(guò)了厭氧、好氧階段的反應,有機物濃度已大為降低,反硝化作用所需的有機碳源是如何滿(mǎn)足的呢? 傳統的反硝化理論顯然難以圓滿(mǎn)解釋這一問(wèn)題,我們有理由得出這樣的結論:微生物是利用細胞內儲存的有機物進(jìn)行了反硝化,即內碳源反硝化。利用內碳源進(jìn)行反硝化具有很多優(yōu)點(diǎn):可以取消前置反硝化常見(jiàn)的內回流系統,降低能耗,使系統的運行更為合理;另外還無(wú)需添加碳源。利用內碳源進(jìn)行反硝化在國外已有報道,但對其機理的研究尚處于起步階段,許多問(wèn)題還有待于進(jìn)一步的研究。

        MSBR工藝除磷影響因素MS BR工藝中影響除磷的因素很多 ,有進(jìn)水 COD /P、 COD /N、 內回流比 R、 曝氣池 MLSS等。

        各因素對 TP去除效果的影響程度不同 ,在選定的影響因素中 ,進(jìn)水 COD /P對 MS BR除磷的影響最大 ,其次是曝氣池 MLSS,再次是污泥回流比 R,最后是進(jìn)水 COD /N,即影響程度的順序為 COD /P >MLSS> R > COD /N。

        進(jìn)水 COD /P對除磷的影響決定系統除磷效果好壞的關(guān)鍵是進(jìn)水水質(zhì) ,尤其是進(jìn)水碳磷比。見(jiàn)圖 2為進(jìn)水 COD400 mg/ l、NH+3 - N40 mg/ l時(shí)進(jìn)水 COD /P對除磷的影響。由圖可知 ,當進(jìn)水 COD /P為 40~150,隨著(zhù)進(jìn)水 COD /P的增大 ,厭氧池基質(zhì)相對增加 ,VFAs較充足 , PAOs釋磷增加 ,出水 TP濃度逐漸降低。COD /P小于 100時(shí) ,出水 TP隨 COD /P增大減小明顯 ,但當 COD /P大于 100時(shí) ,出水 TP基本上不再變化。TP去除率在 COD /P40~100時(shí)逐漸增大 ,當 COD /P > 100時(shí)去除率逐漸減小。說(shuō)明當 COD /P比值增大到一定程度時(shí) ,有機底物相對充足 ,而磷卻處于相對缺乏的狀態(tài) ,故磷的去除率不再因 COD /P的增大而增大 ,出水 TP濃度下降趨緩。對于 COD /P > 100時(shí)去除率下降趨勢 ,分析其原因是 PAOs(聚磷菌 )與 G AOs (聚糖菌 )競爭的結果。當 COD /P高時(shí) ,污泥中的磷濃度就會(huì )很低 ,這種環(huán)境會(huì )減少 PAOs體內多聚磷酸鹽顆粒的含量 ,但是 PAOs在厭氧條件下主要是依靠降解多聚磷酸鹽顆粒來(lái)獲得能量以吸收乙酸等基質(zhì)并在體內合成PHA,所以 PAOs體內多聚磷酸鹽顆粒含量的減少就會(huì )相應地使得體內 PHA含量降低。在另一方面 ,由于 G AOs不會(huì )涉及到多聚磷酸鹽顆粒代謝這一問(wèn)題 ,所以它們就不會(huì )受到這種環(huán)境條件的制約 ,因此它們在厭氧條件下就會(huì )利用自身體內糖原的代謝來(lái)獲取能量 ,吸收 PAOs吸收不了的基質(zhì) ,并在體內合成 PHA。在好氧條件下, PAOs就會(huì )由于體內聚集的 PHA的量不斷降低而逐漸降低在污泥中的比例 ,但 G AOs卻可以利用體內足夠的 PHA 來(lái)增殖。PAOs比例下降從而導致去除率降低。 在本實(shí)驗中 , R對 6池除磷的影響見(jiàn)圖 3。在進(jìn)水 TP濃度基本維持在 3~4 mg/ l, COD /P約為 100,進(jìn)水 COD /N為 10,曝氣池 MLSS為 2000~3000的情況下 ,改變 MS BR系統的污泥回流比 R,出水 TP隨 R的增大出現先降后升的趨勢。當 R從 0 . 3增加到 0 . 5,厭氧池中污泥濃度逐漸增加 , TP去除率也逐漸增加;繼續提高污泥回流比 ,發(fā)現 TP去除率急劇下降 ,說(shuō)明污泥回流攜帶的硝酸鹽已經(jīng)嚴重影響了系統對磷的去除。由圖 3可知在 R為 0 . 5時(shí)工藝系統表現出相對最佳的 TP出水效果。進(jìn)水 COD /N對除磷的影響在本實(shí)驗中 ,進(jìn)水 COD /N對 6池 MS BR除磷效果的影響如圖 4所示。進(jìn)水 COD /N對磷的去除影響不是很明顯 ,隨進(jìn)水 COD /N增加 ,出水 TP濃度有緩慢下降的趨勢 ,當 COD /N > 7時(shí) ,下降趨勢趨于平緩 ,出水 TP穩定在 1 . 5 mg/ l左右。TP去除率在COD /N從 3增加到 7時(shí)增加 , COD /N > 7時(shí)趨于穩定。與一般脫氮除磷工藝要求進(jìn)水 COD /N > 4 . 3相比 ,MS BR6池工藝要求更高的進(jìn)水 COD /N比 ,這與MS BR后置反硝化的反硝化方式有關(guān) ,后置反硝化使得反硝化碳源不足 ,所以如果進(jìn)水中 N含量太高(COD /N < 7) ,不充足的反硝化使大量的硝酸鹽隨污泥回流進(jìn)入厭氧池 ,影響 PAOs的厭氧釋磷 ,并最終使系統除磷效果下降。進(jìn)水 COD濃度對除磷的影響維持進(jìn)水中 COD /P = 100、 COD /N = 7不變 ,改變 COD濃度對去除磷的影響見(jiàn)表 5。

        從表中數據可知 ,隨著(zhù)進(jìn)水中 COD濃度的增加 ,系統的 TP去除率也有所增加 ,但是增加程度不大 ,只從 47 . 76%提高到 55 . 46%。厭氧池釋磷量也隨著(zhù)增加 ,進(jìn)水 COD較低時(shí) (100~200 mg/ l) ,厭氧池釋磷狀況不佳 ,但是由于進(jìn)水 TP濃度較低 (1 . 34mg/ l) ,還是獲得了較低的出水 TP濃度;進(jìn)水 COD較高時(shí) ,基質(zhì)充足 ,厭氧池釋磷狀況良好 ,濃度差從進(jìn)水 COD濃度 100~200 mg/ l時(shí)的 5 . 62增加到進(jìn)水 COD濃度 700~800 mg/ l時(shí)的 12 . 03;但是由于進(jìn)水中 TP濃度較高 (8 . 38 mg/ l) , 出水 TP濃度較高 (3 . 73 mg/ l)。

        MSBR工藝與典型脫氮除磷工藝比較盡管目前可用于脫氮除磷的生物處理工藝較多,最常用的有改良Bardenpho法和A2/O(含改良型)法,氧化溝脫氮除磷工藝使用也越來(lái)越普遍A2/O工藝流程見(jiàn)圖1.10,由二次沉淀池回流污泥至厭氧反應器內,二次沉淀池排放污泥濃度受系統污泥沉降性能影響,一般在S000m留1左右,如果要使得厭氧區污泥濃度達到4000mg/l,污泥回流比必須達到100%,這樣不僅通過(guò)回流污泥帶入的硝酸鹽氮濃度增加,影響釋磷效果,而且使厭氧區實(shí)際水力停留時(shí)間僅為名義的一半,系統要達到很高的脫氮率必須加大混合液內循環(huán)量,既增加日常運行費用,又加大了反應區體積,必然使整個(gè)系統水力停留時(shí)間延長(cháng),投資費用增加。

        改良Bardenpho工藝在原Bardenpho工藝基礎上增加了一只缺氧池,污泥回流和第一好氧池混合液內循環(huán)到第一缺氧反應器,該反應區完成循環(huán)混合液和回流污泥的反硝化脫氮,第一厭氧反應器完成磷的釋放,因為原污水經(jīng)過(guò)第一缺氧反應器以后,部分易降解有機物用于反硝化的碳源,使厭氧釋磷區有機物特別是揮發(fā)性脂肪酸濃度不足,影響釋磷效率,從而影響吸磷效果,第一好氧反應器后沒(méi)有泥水分離進(jìn)入第二缺氧反應器,該反應器保證了反硝化效率,但有可能導致磷的再釋放,系統反應器數量多,流程復雜,操作管理麻煩,雖然表面看來(lái)主要反應器有兩組以上,強化了反應效果,實(shí)際上是一種低效率的重復。

        氧化溝開(kāi)始出現時(shí)是一種延時(shí)曝氣生物反應器,在保證出水水質(zhì)的同時(shí)可減少剩余污泥排放量,經(jīng)改進(jìn)后也可具有脫氮除磷功能,但其較長(cháng)的水力停留時(shí)間和較大的反應器體積限制了它的推廣使用,且較低的MLSS濃度及處于內源呼吸階段的微生物使厭氧區和缺氧區的反應速率也不可能很高。其它工藝不再逐一比較,MsBR與幾種典型脫氮除磷工藝運行參數比較見(jiàn)表5.1。該處理方法與一般傳統的活性污泥工藝相比具有如下五個(gè)特 性:1.MSBR池集水量及水質(zhì)調節、生化反應與污泥沉淀功能于一身,無(wú)需另建二沉池,采用組合結構形式與其它工藝相比較而言,土建投資較少;2.MSBR系統的運行經(jīng)歷缺氧、厭氧、缺氧、好氧、沉淀等階段,微生物可通過(guò)多種途徑進(jìn)行代謝,利用不同形態(tài)的氧源作為電子受體,使有機質(zhì)的降解更完全且能耗又省,脫氮除磷效果更好;3.MSBR系統中污泥同樣經(jīng)過(guò)厭氧、好氧、缺氧環(huán)境,篩選了優(yōu)勢菌種,抑制了絲狀菌的生長(cháng),污泥的沉降性能和脫水性能良好,較低的剩余污泥產(chǎn)率和較高剩余污泥濃度使該系統更具有吸引力;4.污泥濃度高,耐沖擊負荷能力強,能適合各種進(jìn)水水質(zhì)的有機廢水處理;5.排放剩余污泥濃度高,體積少,剩余污泥處理方便簡(jiǎn)捷。

        MSBR工藝的運行管理實(shí)踐MSBR工藝首先在委內瑞拉等南美國家使用 ,經(jīng)過(guò)不斷發(fā)展 ,現在普遍采用的是 MS BR的第三代技術(shù)。MS BR工藝流程簡(jiǎn)潔、 控制靈活、 單元操作簡(jiǎn)單而且占地省 ,被認為是目前最新、 集約化程度最高的污水處理技術(shù)之一。深圳鹽田污水處理廠(chǎng)即采用了該工藝 ,另外無(wú)錫新區污水處理廠(chǎng)、 上海松江東部污水處理廠(chǎng)和太原鋼鐵廠(chǎng)生活污水處理廠(chǎng)也采用了該工藝。

        1 MSBR的運行模式

        深圳鹽田污水處理廠(chǎng)的平面布置見(jiàn)圖 1。MS BR工藝的核心可歸結為 A /A /O 工藝和S BR工藝的結合 ,通過(guò) 7個(gè)單元 (如圖 1所示 )的巧妙組合和回流的設置 ,實(shí)際上蘊涵著(zhù)多種運行模式 ,運行時(shí)可根據進(jìn)、 出水水質(zhì)靈活調整。
        ① MUCT運行模式。在厭氧池之前設置了濃縮池和預缺氧池 ,污泥回流首先進(jìn)入濃縮池 ,這樣設置可以起兩方面的作用:其一 ,污泥經(jīng)過(guò)濃縮后濃度提高 ,可節省回流的能耗和增加系統抗沖擊負荷的能力;其二 ,回流污泥中的硝酸鹽 ,一部分通過(guò)上清液回流而被分離 ,剩余的則在預缺氧池被反硝化去除 ,從而避免了硝酸鹽對厭氧池磷釋放反應的影響。 
        ②  倒置 A /A /O模式。運行中可停用好氧池(6單元 )到缺氧池 (5單元 )的回流泵 ,將 5單元也作為厭氧池使用 ,這時(shí)反硝化反應主要在預缺氧池完成。 
        ③  五段式 Bardenpho工藝模式。S BR池可以好氧運行 ,也可以缺氧 /好氧運行 ,運行方式和時(shí)間設置可調。當 S BR池接 A /O方式運行時(shí) ,整個(gè)系統即包含了厭氧 /缺氧 /好氧 /缺氧 /好氧五段 ,除磷脫氮以及有機物的去除可以得到很好的保證。 
        ④  改良 A /A /O模式。MS BR系統被設置為兩點(diǎn)進(jìn)水: 80%進(jìn)入厭氧池 , 20%進(jìn)入濃縮池 ,進(jìn)水方式比較靈活 ,其中濃縮池的進(jìn)水點(diǎn)是可選擇的 ,可以為 2、 3單元的預缺氧反硝化反應提供碳源 ,進(jìn)一步保證反硝化脫氮的效果。 
        由此可見(jiàn) ,MS BR工藝集合了多種除磷脫氮工藝的原理 ,兼有傳統 A /A /O系列工藝空間分隔和S BR時(shí)間序列的特點(diǎn) ,從而使除磷脫氮效果得到多種措施的保障 ,增加了運行管理的靈活性和出水水質(zhì)的穩定性。

        2 MS BR工藝的運行管理

        2.1  對污染物的去除
        MS BR生物反應池的停留時(shí)間較長(cháng) (如 HRT =14 h) ,污染物有充足的時(shí)間被降解去除。污水進(jìn)入厭氧池經(jīng)歷釋磷反應后在缺氧池進(jìn)行反硝化 ,大量的有機碳源被利用;進(jìn)入好氧池和后續的 S BR反應池后 ,混合液中的基質(zhì)濃度已經(jīng)很低 ,這為硝化菌創(chuàng )造了優(yōu)勢生長(cháng)的條件;在好氧反應期間氨氮轉化為硝態(tài)氮 ,同時(shí)有機污染物被降解 ,磷被充分吸收到污泥絮體內;澄清出水時(shí),污染物得到了很好的去除;回流的污泥先經(jīng)過(guò)預缺氧脫氮后才回到厭氧池 ,避免了硝酸鹽氮對厭氧反應的干擾。因此 ,MS BR系統對碳源的分配利用比較合理 ,前段利用推流式的空間控制、 能級分布的特點(diǎn),后續 S BR在低能級點(diǎn)運行 ,以穩定出水水質(zhì)及進(jìn)行泥水分離 ,從而優(yōu)化了反應速率組合 ,改善了系統的整體效應。值得一提的是 , S BR池中部設置了底部擋板,它不僅避免了水力射流對出水區域的影響 ,并且改善了水力狀態(tài),使 S BR池進(jìn)水端的流態(tài)是由下而上 ,懸浮的污泥床起著(zhù)截流過(guò)濾的作用 ,大大加強了澄清效果;另外MS BR工藝采用空氣出水堰潛流出水 ,使得水中 SS得到很好的去除 ,也對水中總磷的去除起了很大的作用。南方某廠(chǎng)的運行數據表明: MS BR工藝對COD的去除率為 86% ,出水 BOD5 和 SS均在 10mg/L以下 ,去除率 > 90% ,對磷的去除效果更好 ,出水磷 < 0 . 5 mg/L。

        2.2  濃縮池、 預缺氧池的運行管理 
        MS BR工藝在厭氧池前設濃縮池 ( 2單元 )和預缺氧池 (3單元 ) , 2單元的沉降作用不僅提高了回流污泥的濃度還將富含硝酸鹽的上清液分離 , 3單元主要依靠污泥絮體的內源反硝化作用 ,盡管該反應機理的研究尚不充分,但實(shí)踐表明其效果顯著(zhù)(實(shí)測 3單元硝酸鹽濃度可達 0 . 1 mg/L以下 )。實(shí)際運行中需控制 3單元的停留時(shí)間 ,若時(shí)間過(guò)長(cháng) ,硝酸鹽濃度雖可以降得很低 ,但同時(shí)會(huì )造成磷的無(wú)效釋放 ,因此在管理上需每天監測 3單元的污泥濃度(保持其濃度是 6單元濃度的 3倍左右 ) ,經(jīng)常檢測上清液的 NO-3 - N和 TP,并以此為指導調節 1或 7單元至 2單元和 3單元至 4單元的回流比。當反硝化不充分時(shí) ,還可以將 2單元的進(jìn)水閥門(mén)打開(kāi) ,適度補充外加碳源。

        2.3  缺氧池的運行管理 
        MS BR工藝設置缺氧池 ( 5單元 )用于好氧池回流液反硝化脫氮。由于磷的釋放反應和反硝化反應競爭碳源 (DBOD) ,所以實(shí)際運行時(shí)可根據進(jìn)水碳源來(lái)調節運行方式。南方某廠(chǎng)進(jìn)水 BOD5 平均為120 mg/L,DBOD5為 80~90 mg/L,不足以同時(shí)滿(mǎn)足除磷脫氮的需要 ,運行時(shí)就需根據磷的去除情況來(lái)調節 6單元到 5單元的回流比 ,或者停用該回流 ,將2單元的上清液回流到 5單元 ,這樣既可節省能耗又可以在滿(mǎn)足磷釋放反應需求的基礎上充分利用 5單元來(lái)脫除硝酸鹽和回收堿度。

        2.4  脫氮的運行管理
        脫氮的效果取決于工藝運行條件和進(jìn)水水質(zhì),進(jìn)水中必須有足夠的堿度進(jìn)行硝化 ,又須有足夠的碳源完成反硝化。南方某廠(chǎng)進(jìn)水主要為城市生活污水 ,總堿度為 180 mg/L左右 ,可用堿度為 150 mg/L左右 ,出水一般要帶走 50 mg/L左右堿度 ,因此可供硝化利用的堿度為 100 mg/L左右。按照 G B 18918—2002一級 B標準的出水氨氮應小于 8 mg/L,則至少要削減 27 mg/L以上的氨氮 ,由于硝化耗堿量為7 . 14 mg堿度 /mgN,所以進(jìn)水堿度不足 ,對氨氮的硝化會(huì )造成一定的影響。MS BR工藝設置了預缺氧 (3單元 )、 缺氧 ( 5單元 )和 S BR的缺氧反應三個(gè)反硝化段 ,運行中可靈活設置運行參數 ,充分利用反硝化作用來(lái)回收堿度。若氨氮的去除效果不佳 ,可以適當投加純堿 (Na2 CO3 )來(lái)馴化污泥 ,實(shí)踐表明其效果很好 ,出水氨氮可達到 2 mg/L以下。

        2.5  泥齡的確定
        除磷要求泥齡短 ,脫氮則要求泥齡長(cháng) ,因此對于兼有除磷脫氮功能的工藝而言 ,泥齡的確定很重要。MS BR工藝的設計泥齡為 8~12 d,實(shí)際泥齡則需根據溫度、 水質(zhì)、 污泥生長(cháng)速度等因素來(lái)具體確定。實(shí)際生產(chǎn)中可基本保持其他運行參數不變 ,調節剩余污泥排放量 ,考察不同 MLSS與除磷脫氮的關(guān)系 ,可以明顯觀(guān)察到隨著(zhù) MLSS的增加 (泥齡延長(cháng) ) ,出水TP上升而 NH3 - N下降的趨勢 ,經(jīng)過(guò)多次觀(guān)察即可找到既能滿(mǎn)足除磷又能符合脫氮要求的最佳泥齡范圍。以南方某廠(chǎng)的實(shí)際運行數據來(lái)看 , 6單元的MLSS維持在 2 000~2 500 mg/L的范圍內 ,脫氮除磷同時(shí)達到較好的效果。

        3 MS BR運行管理的難點(diǎn)

        3.1  空氣堰的管理

        空氣堰出水是 MS BR工藝的一大特色 ,使 MSBR反應池始終保持滿(mǎn)水位、 恒水位運行 ,反應池的容積利用率高??諝庋邔ψ钥氐囊蟊容^高 ,由于 S BR單元在交替反應和出水 ,空氣堰必須保證在設定的周期內準確動(dòng)作 ,因此直接關(guān)系到系統運行的穩定性 ,是運行管理的重點(diǎn)和難點(diǎn)??諝庋咝璨粩噙M(jìn)行進(jìn)氣 /放氣的操作 ,即使在不出水時(shí)段也需不斷補氣以滿(mǎn)足液位控制要求 ,因此觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)動(dòng)作頻繁 ,需要經(jīng)常檢查和維護。在空氣堰內以氣壓控制液位是通過(guò)三根電極實(shí)現的 ,電極易因表面的絕緣層腐蝕、 破損、 被纖維狀雜物纏繞等產(chǎn)生誤信號 ,所以需要定期維護??諝庋咦畲蟮膯?wèn)題是容易產(chǎn)生虹吸 (尤其是在水量大時(shí) ) ,造成出水水量不均 ,池面液位變化以致影響回流量 ,虹吸結束時(shí)造成空氣堰罩的震動(dòng)等 ,甚至會(huì )造成跑泥 ,影響出水水質(zhì)。實(shí)際運行中需特別注意這種現象 ,一旦頻繁發(fā)生 ,可改變進(jìn)氣方式予以解決。

        3.2  曝氣管膜的管理

        可提升式曝氣器為曝氣管膜的維護帶來(lái)了便利 ,可將曝氣架提升到池面上進(jìn)行維護而無(wú)需將反應池放空。由于曝氣管膜表面易長(cháng)生物膜、 被雜物堵塞、 破損等可能的原因 ,都會(huì )改變整套曝氣器的風(fēng)壓分布 ,造成出氣不均而影響其曝氣效率 ,運行中需定期根據鼓風(fēng)機風(fēng)壓值、 觀(guān)察池面曝氣狀態(tài)等定期檢查維護曝氣管膜。美中不足的是 ,供氣環(huán)網(wǎng)支口與曝氣器進(jìn)氣口之間的軟連接長(cháng)度不夠 ,無(wú)法將曝氣器提升到接近液面的位置來(lái)觀(guān)察管膜的具體運行狀況 ,難以確切找出破損或漏氣的部位。

        3.3  浮渣的管理由于 MS BR采用空氣堰潛流出水 ,各單元之間通過(guò)底部連通或回流泵回流 ,所以浮渣一旦進(jìn)入系統就富集于池面。設計上 3、 4、 5、 1或 7單元都設置了浮渣收集管 ,但沒(méi)有刮渣裝置 ,僅僅靠水流推動(dòng)浮渣進(jìn)集渣管 ,效果欠佳。因此對于 MS BR工藝應選用除渣效果好的細格柵 ,在源頭減少浮渣 ,同時(shí)改進(jìn)池面集渣方式并加強池面的保潔工作。

        4 結語(yǔ)MSBR工藝由于結合了傳統 A /A /O和 S BR的優(yōu)點(diǎn) ,在污染物去除 ,尤其是氮、 磷的同時(shí)去除上有較大的優(yōu)勢 ,出水水質(zhì)優(yōu)且穩定。MS BR本身蘊涵了多種運行調整的靈活性的同時(shí)也對生產(chǎn)管理者提出了一定的要求 ,需吃透其設計原理才能找到 MS2BR的最佳運行狀態(tài)。另外,MS BR畢竟是新工藝,運行中出現的一些問(wèn)題也值得總結 ,以供設計、 管理單位借鑒。鹽田污水處理廠(chǎng)的設計及運行深圳鹽田污水處理廠(chǎng)設計總規模 20 萬(wàn) m3/d, 分期建設, 近期工程規模 12 萬(wàn) m3/d, 已于 2001年建成并投入運行。廠(chǎng)址位于鹽田港碼頭附近一片填海區, 遠期總控制用地 11.4hm2, 近期占地6.33hm2。污水處理采用 MSBR 工藝, 污泥處理采用一體式離心濃縮脫水工藝。

        一、工程設計

        1、設計水質(zhì)

        ①進(jìn)水水質(zhì)

        BOD5 =150mg/L ( 校 核 值200mg/L) ; SS=150mg/L ( 校核值200 mg/V);CODCr =250 ~ 400mg/L; TN =35mg/L; TP=4mg/L

        ②出水排放標準

        近期工程按 《污水綜合排放標準》 (GB8978- 1996)一級標準,并考慮了廣東省、深圳市環(huán)保部門(mén)的有關(guān)規定, 排放標準為:BOD5≤20mg/L; CODCr≤60mg/L;SS ≤20mg/L; NH3 - N ≤15mg/L;TP≤0.5mg/L。

        2、工藝流程

        鹽田污水處理廠(chǎng)近期工藝流程見(jiàn)圖 1 所示。

        3、MSBR 系統工作原理

        本污水廠(chǎng)中心處理構筑物為MSBR系統, 它擔負著(zhù)降低 BOD、SS、除磷脫氮的任務(wù)。 MSBR即改良型 SBR, 它實(shí) 際 是 由A2/O 工 藝與 SBR 系統 串 聯(lián) 而成, 工作原理見(jiàn)圖2。
        4、主要構建筑物工程設計

        ①粗格柵與提升泵房

        粗格柵與提升泵房合建。粗格柵井與泵坑均分為 2 格。粗格柵井設 2 臺機械粗格柵, 型式為鋼絲繩牽引式, B=1.5m, b=20mm,安裝傾角為 80° 。 泵坑內設潛水泵4 臺 , 3 用 l 備 。 潛 水 泵 Q =0.375m2/s, H=9.00m, N=45kW。

        ②細格柵渠與沉砂池

        細格柵渠與沉砂池合建, 土建按 20 萬(wàn) m3/d 規模設計, 設備按 12 萬(wàn) m3/d 規模安裝。細格柵渠共 4 條柵渠, 近期在 2 條柵渠中安裝細格柵。采用回轉式細格柵, B=1.2m, b=5mm, 安裝傾角 α =75° , 柵前水深 1.5m, 過(guò)柵流速 v=0.88m/s。沉砂池采用 360° 比氏沉砂池, 直徑 Φ6.1m, 共 2 座。

        ③MSBR 系統

        MSBR 系統包括 7 個(gè)單元, 7個(gè)單元組合成 1 座矩形池, 單座池 設 計 規 模 4× 104m3/d, 尺 寸66.9m× 57.8m× 6.9( 8.9)m, 它由回流污泥濃縮池( 2#單元)、 缺氧池( 3#單元)、 厭氧池( 4#單元)、 缺氧 厭氧池( 5#單元)、 好氧池( 6#單元)、 2 個(gè) SBR 池 ( 1#單元、 7#單元)組成。 單座 MSBR 系統水力停留時(shí)間 HTR=14.31h。各單元分配見(jiàn)表 1。

        ④消毒接觸池

        接觸池近期建 1 座, 停留時(shí)間為 32min。 加氯點(diǎn)設在接觸池前的閥門(mén)井內, 氯水與處理后污水在管道中混合后進(jìn)入接觸池充分接觸消毒。

        ⑤鼓風(fēng)機房

        鼓風(fēng)機房土建按遠期設計規模一次建成, 設備分期安裝。近期安裝 5 臺離心鼓風(fēng)機, 單臺風(fēng)機Q =162.5m3/min, H =7.5mH2O, N =250kW, V=380V, 調整范圍 45%~100%。

        ⑥加藥、 加氯間

        加藥間和加氯間為合建式建筑物。

        加藥間為污水除磷加藥服務(wù), 化學(xué)藥劑采用 FeSO4, FeSO4產(chǎn)品純度以 90%計, 溶解度按15%計, 近期 ( 12 萬(wàn) m3/d) 純:FeSO4 設計投加量 1474kg/d, 商品 FeSO4 設計投加量 1638kg/d。加藥間內設計有 2 套溶藥池、 吸液池, 每座池內設 N=4.0kW 攪拌器 1 臺, 藥液采用計量泵投加, 近期共設 4 臺泵( 3 用1備) , Q=167L/h, H=0.3MPa。

        氯間為加氯系統服務(wù), 藥劑采用液氯, 投氯量 10mg/L。

        ⑦污泥濃縮脫水間

        污泥濃縮脫水間土建按遠期設計規模一次建成, 設備分期安裝, 平面尺寸 36.0m× 15.0m× 8.0m。近期設計干泥量 15.6tDs /d, 進(jìn)泥含固率 0.8%, 出泥含固率 22%。近期安裝 3 臺一體式濃縮、 脫水離心機, Q=40m3/h, N 主 機 =75kw,N副機=15kw。

        ⑧軟弱地基處理設計

        本污水廠(chǎng)場(chǎng)地是經(jīng)海域填土形成的陸地, 除上部為填土外, 下臥軟弱土層有淤泥及細砂層, 淤泥層厚 0.5~ 7.0m, 天然含水量59.6%~ 10l%, 孔隙比 1.67~ 1.90,細砂層厚 0.7~ 8.5m, 天然含水量為 11.5%~ 37.0%, 孔隙比 0.44~1.02, 軟弱土層總厚度為 0.7~8.90m, 細砂層具輕微~ 中等液化性, 同時(shí)場(chǎng)地地下水對鋼結構及鋼筋砼中的鋼筋具有中強腐蝕性。本場(chǎng)地地基條件較差, 經(jīng)過(guò)大量的研究及調查工作后, 對大型水池 MSBR 池采用了經(jīng)濟、可靠的端擴錨筋碎石樁進(jìn)行地基處理, 該樁型是一種三合一的復合樁處理地基液化以及滿(mǎn)足構筑物承載力和抗浮力要求的新方法。根據 MSBR 池的承載力要求, 采用擠密碎石樁和端擴加錨筋碎石樁復合樁型并按等腰三角形布置, 擠密碎石樁和端擴加錨筋碎石樁樁徑均為 de=500mm, 單樁截面積 Ad=0.196m2, 單樁加固面積A=2.25m2, 其 面 積 置 換 率 m=8.7%, 端擴加錨筋碎石樁由抗拔錨固頭( 夯擴頭)、 抗拔鋼筋及碎石樁三部分組成。端擴加錨筋碎石樁錨筋采用增加腐蝕余量及防腐涂層厚度的方法來(lái)提高抗腐蝕能力, 滿(mǎn)足端擴加錨筋碎石樁設計基準期 50 年的要求。

        二、 設計特點(diǎn)

        ①針對本工程用地緊張的實(shí)際情況在國內首次采用了 MSBR工藝, 該工藝集約程度高、占地省、 工藝新穎、 先進(jìn)、 可靠。

        ②在國內首次在生化池系統內采用了浮筒式攪拌器、可升降曝氣器及空氣出水堰等新型設備, 這些設備先進(jìn)且維修方便, 可以在 MSBR 一系統不停產(chǎn)的情況下進(jìn)行設備檢修和維護。

        ③在 MSBR 系統中設置了回流污泥濃縮池, 濃縮后污泥流入厭氧池, 上清液直接流至好氧池或缺氧池, 這樣避免了濃縮污泥中硝酸鹽對厭氧池釋磷的影響, 強化了系統生物除磷功能, 此回流污泥濃縮技術(shù)屬美國專(zhuān)利技術(shù)。

        ④MSBR 系統具有多種運行模式, 根據進(jìn)、 出水水質(zhì)可按倒置A/A/O 工藝或五段式 bardenpho工藝或改良 A/A/O 工藝靈活運行, 目前按改良 A/A/O 工藝運行, 出水水質(zhì)良好。

        ⑤根據污水廠(chǎng)軟弱地基且細砂層液化問(wèn)題嚴重的情況經(jīng)過(guò)多方案研究在國內率先采用了經(jīng)濟可靠且施工方便的端擴錨筋碎石樁地基處理技術(shù), 很好地解決了大型水池地基承載力及抗拔力,同時(shí)也解決了淤泥質(zhì)細砂層的液化問(wèn)題。

        三、 運行效果及達標情況

        1、 運行效果

        鹽田污水廠(chǎng) 2005 年 1~ 12 月平均出水水質(zhì)見(jiàn)表2。 從表中看出平均 進(jìn) 水 BOD5、 SS、 CODCr、 NH3 -N、TN、 TP等值有些時(shí)間超過(guò)設計值,但出水水質(zhì)較穩定且優(yōu)于設計值。

        2、 達標效果

        鹽田污水廠(chǎng)投產(chǎn)運行 6 年多以來(lái), 運行正常, 出水水質(zhì)優(yōu)于設計水質(zhì)完全達到 《 城鎮污水廠(chǎng)污染物排放》 (GB18918- 2002) 中的一級 B標準要求, 部分指標還達到一級 A標準要求。

        四、 工程設計、 運行經(jīng)驗總結

        1、 沉砂池的選擇

        通過(guò)運行證明, Piste 式沉砂池抗沖擊負荷能力不太強, 同時(shí)提砂砂泵系統采用的真空系統和囊閥故障率較高, 造成沉砂池運行不很穩定, 且除砂、 除油效果也不理想, 因此建議污水廠(chǎng)宜采用氣提式旋流沉砂池或曝氣沉砂,對 MSBR 工藝的污水廠(chǎng)應強化除油、 除渣的設計。目前鹽田污水廠(chǎng)為了解決附近較多工業(yè)廢油排入污水廠(chǎng)的問(wèn)題, 在沉砂池出水端增設了除油池, 強化進(jìn)水除油。本工程沉砂池按遠期規模設計且僅設 2 座, 故單座處理規模為 10 萬(wàn) m3/d, 但近期實(shí)際進(jìn)水量小, 造成沉砂池旋流速度小, 使得沉砂效果較差, 設計中應根據近、遠期水量合理確定沉砂池的座數或分格數。

        2、 渠道關(guān)斷措施選擇

        細格柵前后渠道上采用疊梁門(mén)關(guān)斷, 運行發(fā)現疊梁門(mén)關(guān)閉不嚴且操作十分笨重, 后改為電動(dòng)渠道鋼閘門(mén)后運行操作方便且正常。

        3、 除渣設備的選擇

        MSBR 池是集生化池和沉淀池為一體的集約型池, 不帶刮渣功能, 運行發(fā)現進(jìn)水中浮渣一旦進(jìn)入 MSBR 池就會(huì )富集在池面,影響觀(guān)感及出水水質(zhì), 原設計在預缺氧池、 厭氧池、 SBR 池均設了浮渣收集管, 但沒(méi)有刮渣裝置, 僅靠水流推動(dòng)浮渣進(jìn)浮渣收集管,效果欠佳, 因此對于 MSBR 工藝( 含 SBR、 CASS、 UNITANK 工藝)應強化除渣設計, 細格柵應選擇柵隙小且除渣效果好的轉鼓式或階梯格柵。

        4、 MSBR 空氣出水堰的采用

        MSBR 系統原采用的空氣出水堰罩控制簡(jiǎn)單、 設備少, 但運行發(fā)現空氣罩及管路容易漏氣,控制空氣堰的液位計容易產(chǎn)生誤動(dòng)作, 造成本系統故障率較高, 且采用堰罩出水后 SBR 水面的浮渣無(wú)法隨水流走, 使得 SBR池面富集較多浮渣, 影響了運行、管理且水面觀(guān)感效果差, 同時(shí)空氣堰最大的問(wèn)題是容易產(chǎn)生出水虹吸現象, 造成 SBR 池出水不均, 同時(shí)出水中跑泥, 影響出水水質(zhì), 現該空氣堰系統已改為可調節電動(dòng)出水溢流堰, 避免了以上情況發(fā)生。

        5、 曝氣器的選用及布置

        MBSR 系統原采用的可升降式微孔曝氣器膜片的材質(zhì)為三元乙丙橡膠, 運行發(fā)現由于進(jìn)水含油量高, 膜片老化、 損壞嚴重, 同時(shí)由于好氧池曝氣器非均布布置, 曝氣不均勻, 使曝氣系統運行受到一定的影響, 現已將曝氣管更換為硅橡膠膜曝氣管, 為了使曝氣均勻, 將好氧池內的曝氣器改為均布布置, 取消了好氧池原來(lái)配置的 2 臺起混合作用的攪拌器。

        6、 SBR 池出水端增設曝氣裝置

        SBR 池 ( 1#、 7# 單元) 出水端均沿水流方向布置了 3 條空氣堰, 此區域池底未布置曝氣器, 同時(shí)設于SBR 池中部的浮筒攪拌器也無(wú)法影響到此區域, 運行 2 年發(fā)現此區域池底沉泥較厲害, 池底污泥發(fā)生厭氧反應,同時(shí)也經(jīng)常發(fā)生污泥上浮, 影響了出水水質(zhì), 現在此區域增設了2 套可升降式曝氣器, 當 SBR 池處于曝氣階段時(shí)開(kāi)啟此曝氣器,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運行, 此區域池底基本未發(fā)生污泥沉積且改善了出水水質(zhì)。

        7、 消毒方式的選擇

        為了降低運行成本和保證系統設備運行的可靠性, 當時(shí)鹽田污水處理廠(chǎng)設計采用液氯消毒,但后來(lái)周邊建造了許多工廠(chǎng)、 辦公樓, 考慮到運行安全問(wèn)題, 液氯系統一直未投入使用, 目前已改為紫外線(xiàn)消毒, 因此污水廠(chǎng)建設時(shí)應綜合考慮運行安全、運行成本及排放水體的功能要求等諸多因素來(lái)合理確定消毒方式。

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