MSBR工藝

　　目前污水處理工藝的發(fā)展趨勢(shì)是流程簡(jiǎn)潔、控制靈活、單元操作簡(jiǎn)單以及節(jié)約用地的一體化工藝流程，MSBR(改良型SBR)工藝在目前被認(rèn)為是最新、集約化程度最高的污水處理工藝。從系統(tǒng)的可靠性、土建工程量、總裝機(jī)容量、節(jié)能、降低運(yùn)行成本和節(jié)約用地等多方面來(lái)看，均具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

　　目前MSBR系統(tǒng)主要在北美和南美應(yīng)用，韓國(guó)漢城正在建造亞洲第一座采用該工藝的污水處理廠。我國(guó)僅有上海市為了合流污水處理廠的建設(shè)，對(duì)MSBR工藝進(jìn)行了小試及中試，而深圳市鹽田污水處理廠將是國(guó)內(nèi)建設(shè)的首座采用此工藝的城市污水處理廠。本文擬對(duì)MSBR系統(tǒng)的原理、運(yùn)行方式及特點(diǎn)等作一介紹。

　　1 工作原理

　　MSBR工藝是80年代初期發(fā)展起來(lái)的污水處理工藝，經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)和發(fā)展，目前最新的工藝是第三代工藝，其工作原理如圖1所示。

　　MSBR系統(tǒng)的運(yùn)行原理如下：污水進(jìn)入?yún)捬醭兀�回流活性污泥中的聚磷菌在此進(jìn)行充分放磷，然后混合液進(jìn)入缺氧池進(jìn)行反硝化。反硝化后的污水進(jìn)入好氧池，有機(jī)物被好氧降解、活性污泥充分吸磷后再進(jìn)入起沉淀作用的SBR池，澄清后污水排放。此時(shí)另一邊的SBR在1.5Q回流量的條件下進(jìn)行反硝化、硝化，或進(jìn)行靜置預(yù)沉。回流污泥首先進(jìn)入濃縮池進(jìn)行濃縮，上清液直接進(jìn)入好氧池，而濃縮污泥則進(jìn)入缺氧池。這樣，一方面可以進(jìn)行反硝化，另一方面可先消耗掉回流濃縮污泥中的溶解氧和硝酸鹽，為隨后進(jìn)行的缺氧放磷提供更為有利的條件。在好氧池與缺氧池之間有1.5Q的回流量，以便進(jìn)行充分的反硝化。

　　由其工作原理可以看出，MSBR是同時(shí)進(jìn)行生物除磷及生物脫氮的污水處理工藝。

　　在工程實(shí)踐中，通常將整個(gè)MSBR設(shè)計(jì)成為一座矩形池，并分為不同的單元，各單元起著不同的作用。典型的MSBR平面布置見(jiàn)圖2。

　　單元1和7的功能是相同的，均起著好氧氧化、缺氧反硝化、預(yù)沉淀和沉淀作用;單元2是污泥濃縮池，被濃縮的活性污泥進(jìn)入單元3，上清液(富含硝酸鹽)則進(jìn)入單元6(也可以進(jìn)入單元5);單元3是缺氧池，除回流活性污泥中溶解氧在本單元中被消耗外，回流活性污泥中的硝酸鹽也被微生物的自身氧化所消耗;單元4是厭氧池，原污水由本單元進(jìn)入MSBR系統(tǒng)，回流的濃縮污泥在本單元中利用原污水中的快速降解有機(jī)物完成磷的釋放;單元5是缺氧池，污水與由曝氣單元6回流至此的混合液混合，完成生物脫氮過(guò)程;單元6是好氧池，其作用是氧化有機(jī)物并對(duì)污水進(jìn)行充分的硝化，讓聚磷菌在本單元中過(guò)量吸磷。

　　由此可以看出，MSBR系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是A2/O工藝與SBR系統(tǒng)串聯(lián)而成。

　　MSBR工藝中涉及的部分專(zhuān)利技術(shù)目前屬于美國(guó)的Aqua-Aerobic System Inc.所有。

　　2 運(yùn)行方式

　　與T型氧化溝、Unitank等SBR系統(tǒng)類(lèi)似，MSBR也是將運(yùn)行過(guò)程分為不同的時(shí)間段，在同一周期的不同時(shí)段內(nèi)，一些單元采用不同的運(yùn)轉(zhuǎn)方式，以便完成不同的處理目的。

　　MSBR將一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)周期分為6個(gè)時(shí)段，由3個(gè)時(shí)段組成一個(gè)半周期，在兩個(gè)相鄰的半周期內(nèi)，除SBR池的運(yùn)轉(zhuǎn)方式不同外，其余各個(gè)單元的運(yùn)轉(zhuǎn)方式完全一樣。MSBR的運(yùn)轉(zhuǎn)半周期持續(xù)120min，由3個(gè)時(shí)段組成，各時(shí)段的持續(xù)時(shí)間為：時(shí)段1，40min;時(shí)段2，50min;時(shí)段3，30min。

　　第二個(gè)半周期內(nèi)各時(shí)段(即時(shí)段4至6)的持續(xù)時(shí)間與第一個(gè)半周期相同。

　　原污水由單元4進(jìn)入，流經(jīng)單元5、6，在第一個(gè)半周期內(nèi)從單元7出水，在第二個(gè)半周期內(nèi)從單元1出水�？梢�(jiàn)，第一個(gè)半周期內(nèi)起沉淀作用的是單元7，而在第二個(gè)半周期內(nèi)則由單元1起沉淀池的作用。

　　MSBR系統(tǒng)的回流由兩部分組成：污泥回流和混合液回流。污泥回流又有兩條路徑：濃縮污泥回流路徑和上清液回流路徑。MSBR的污泥回流情況見(jiàn)表1。而混合液回流則較為簡(jiǎn)單，在各時(shí)段均為從單元6至單元5、再由單元5回流至單元6。

　　表1 MSBR的污泥回流

　　時(shí)段 回流種類(lèi) 回流途徑

　　1 濃縮污泥回流 1→2→3→4→5→6→1

　　上清液回流 1→2→6→1

　　2 濃縮污泥回流 1→2→3→4→5→6→1

　　上清液回流 1→2→6→1

　　3 濃縮污泥回流 無(wú)回流

　　上清液回流 無(wú)回流

　　4 濃縮污泥回流 7→2→3→4→5→6→7

　　上清液回流 7→2→6→7

　　5 濃縮污泥回流 7→2→3→4→5→6→7

　　上清液回流 7→2→6→7

　　6 濃縮污泥回流 無(wú)回流

　　上清液回流 無(wú)回流

　　MSBR各單元的工作狀態(tài)根據(jù)各循環(huán)周期內(nèi)的時(shí)段確定，見(jiàn)表2。

　　表2 MSBR各單元的工作狀態(tài)

　　時(shí)段 單元1 單元2 單元3 單元4 單元5 單元6 單元7

　　1 攪拌 濃縮 攪拌 攪拌 攪拌 曝氣 沉淀

　　2 曝氣 濃縮 攪拌 攪拌 攪拌 曝氣 沉淀

　　3 預(yù)沉 濃縮 攪拌 攪拌 攪拌 曝氣 沉淀

　　4 沉淀 濃縮 攪拌 攪拌 攪拌 曝氣 攪拌

　　5 沉淀 濃縮 攪拌 攪拌 攪拌 曝氣 曝氣

　　6 沉淀 濃縮 攪拌 攪拌 攪拌 曝氣 預(yù)沉

　　注：

　　3 MSBR的特點(diǎn)

　　由MSBR的工作原理及運(yùn)行方式可以看出，MSBR與一般的SBR工藝比較具有如下的特點(diǎn)：

　�、� MSBR系統(tǒng)是從連續(xù)運(yùn)行的單元(如厭氧池)進(jìn)水，而不是從SBR單元進(jìn)水，這樣就將大部分好氧量從SBR池轉(zhuǎn)移到連續(xù)運(yùn)行的主曝氣池中，從而將需氧量也移到主曝氣池中，改善了設(shè)備的利用率。

　�、� 由于所有的生化反應(yīng)都與反應(yīng)物的濃度有關(guān)，從連續(xù)運(yùn)行的厭氧池進(jìn)水也就加速了厭氧反應(yīng)速率。厭氧后的污水進(jìn)入缺氧池，然后再進(jìn)入曝氣池，提高了缺氧區(qū)的反應(yīng)速率及曝氣區(qū)的BOD5降解和硝化反應(yīng)速率，從而改善了系統(tǒng)的整體處理效應(yīng)，提高了出水水質(zhì)，同時(shí)也使系統(tǒng)的體積效率大大提高，即系統(tǒng)的F/M值和容積負(fù)荷大大提高，從而達(dá)到縮小系統(tǒng)體積的目的。

　�、� 從連續(xù)運(yùn)行單元進(jìn)水極大地改善了系統(tǒng)承受水力沖擊負(fù)荷和有機(jī)物沖擊負(fù)荷的能力。因?yàn)樵谝话闱闆r下，連續(xù)運(yùn)行曝氣池容積都較大，其承受能力也較大，進(jìn)水沖擊負(fù)荷在經(jīng)過(guò)多級(jí)處理后，對(duì)出水水質(zhì)的影響也就大為降低。

　�、� MSBR增加了低水頭、低能耗的回流設(shè)施，從而極大地改善了系統(tǒng)中各個(gè)單元內(nèi)MLSS的均勻性，即增加了連續(xù)運(yùn)行單元的MLSS濃度(特別是提高了硝化反應(yīng)的反應(yīng)速率)和減少了SBR池的MLSS濃度。

　　MSBR系統(tǒng)SBR池的水力條件經(jīng)過(guò)了專(zhuān)門(mén)處理。在SBR池中間設(shè)置的底部擋板避免了水力射流的影響，并且改善了水力狀態(tài)，使得SBR池前端的水流狀態(tài)是由下而上，而非通常的平流狀態(tài)。這樣SBR池在出水時(shí)起到的是懸浮污泥床的過(guò)濾作用而非一般的沉淀作用，這與其他SBR工藝的工作原理有著本質(zhì)的區(qū)別。

　　MSBR系統(tǒng)采用空氣堰控制出水，而不是采用出水初期放空的形式排除已經(jīng)進(jìn)入集水槽內(nèi)的懸浮固體，防止了曝氣期間的任何懸浮物進(jìn)入出水堰，從而有效地控制了出水懸浮物。

　　最新的MSBR附帶了一項(xiàng)最新的除磷工藝專(zhuān)利。在回流污泥進(jìn)入?yún)捬醭厍霸黾恿艘粋�(gè)污泥濃縮區(qū)，這樣就減少了硝酸鹽進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)的機(jī)會(huì)，減少了VFA因回流而造成稀釋?zhuān)�增加了厭氧區(qū)的實(shí)際停留時(shí)間，從而大大提高了除磷效率。上海進(jìn)行的測(cè)試也證實(shí)這項(xiàng)技術(shù)可以將總磷從7～8mg/L降到0.3mg/L以下。

　　綜上所述，MSBR系統(tǒng)是由A2/O系統(tǒng)與SBR系統(tǒng)串聯(lián)組成，并集合了二者的全部?jī)?yōu)勢(shì)，因而出水水質(zhì)穩(wěn)定、高效，并有極大的凈化潛力。

　　4 主要設(shè)計(jì)參數(shù)

　　MSBR具有生物除磷脫氮功能，故其設(shè)計(jì)參數(shù)主要根據(jù)污水處理對(duì)除磷脫氮的要求來(lái)確定。也就是說(shuō)，主要進(jìn)行生物除磷時(shí)其設(shè)計(jì)泥齡應(yīng)較短，而以生物脫氮為主時(shí)應(yīng)采用較長(zhǎng)的設(shè)計(jì)泥齡。MSBR的設(shè)計(jì)泥齡一般控制在7～20d左右，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中可根據(jù)進(jìn)、出水水質(zhì)對(duì)混合液污泥濃度進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到調(diào)整泥齡的目的。

　　MSBR的平均設(shè)計(jì)混合液污泥濃度MLSS為2200～3000mg/L，但設(shè)計(jì)供氧量往往按能滿(mǎn)足MLSS為4000～5000 mg/L的需要進(jìn)行計(jì)算。這樣在設(shè)計(jì)MLSS較低(也就是F/M值較高)的情況下系統(tǒng)都能滿(mǎn)足要求，一般在MLSS較高(F/M值較低，而泥齡較長(zhǎng))時(shí)更容易達(dá)到要求的出水水質(zhì)指標(biāo)。

　　水力停留時(shí)間與進(jìn)水水質(zhì)和處理要求有關(guān)，一般為12～14h。

　　MSBR的單池規(guī)模最大可達(dá)5×104m3/d，超過(guò)此規(guī)模就宜進(jìn)行再分組。

　　MSBR可選擇的池深范圍較大，為3.50～6.00m，對(duì)于缺氧池和厭氧池還可以加大池深達(dá)8.00m左右，充分節(jié)約用地。

　　MSBR的混合液回流(內(nèi)回流)和活性污泥回流(外回流)比為(1.3～1.5)Q，濃縮污泥回流量為(0.3～0.5)Q。
 

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