MBBR+曝气生物滤池工艺...污水处理厂提标改造中的应用_吴越.pdf

净水技术 2023,42(2):162-168Water Purification Technology吴越,卢俊平,王怡,等.MBBR+曝气生物滤池工艺在北方地区污水处理厂提标改造中的应用J.净水技术,2023,42(2):162-168.WU Y,LU J P,WANG Y,et al.Application of MBBR+BAF processes in upgrading and reconstruction of WWTP in northern regionJ.Water Purifi-cation Technology,2023,42(2):162-168.MBBR+曝气生物滤池工艺在北方地区污水处理厂提标改造中的应用吴 越1,卢俊平1,王 怡1,王秀英2,代 博3,任洪波3(1.内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院,内蒙古呼和浩特010018;2.内蒙古建筑职业技术学院,内蒙古呼和浩特010070;3.呼和浩特首创春华水务有限责任公司,内蒙古呼和浩特 010000)摘 要 北方某城市污水处理厂为响应该市环保部门提高污水回用率要求,针对水厂脱氮除磷效果差、出水 SS 不稳定等问题进行提标改造工程,处理工艺在一期 AAO 生化反应池基础上新增了移动床生物膜反应器(MBBR)工艺,并新建曝气生物滤池+超滤+臭氧接触池的深度处理单元强化处理。提标改造后出水中 CODCr、BOD5、SS、氨氮、TN、TP 的平均质量浓度分别为(22.736.61)、(3.840.46)、(3.452.55)、(1.240.94)、(10.012.59)mg/L 和(0.310.14)mg/L,满足城市污水再生利用 景观环境用水水质(GB/T 189212019)中观赏性景观环境用水(河道类)的水质标准。提标改造总投资为 23 374 万元,新增单位水处理成本为 1.208 元/m3,污水处理厂运行稳定,水质明显改善。关键词 寒冷地区 提标改造 MBBR 超滤 曝气生物滤池中图分类号:TU992文献标识码:B文章编号:1009-0177(2023)02-0162-07DOI:10.15890/ki.jsjs.2023.02.021收稿日期 2021-09-21基金项目 内蒙古农业大学青年教师科研能力提升专项(BR220102);内蒙古自治区教育厅科技英才项目(NJYT22040);国家自然科学基金(51869021);内蒙古自治区科技厅项目(2019GG141)作者简介 吴越(1998),男,硕士,研究方向为污水处理技术和水体中污染物的迁移,E-mail:yuewu0618 。通信作者 卢俊平,男,教授,E-mail:junping516 。Application of MBBR+BAF Processes in Upgrading and Reconstruction of WWTP in North-ern RegionWU Yue1,LU Junping1,WANG Yi1,WANG Xiuying2,DAI Bo3,REN Hongbo3(1.Water Conservancy and Civil Engineering College,Inner Mongolia Agricultural University,Hohhot 010018,China;2.Inner Mongolia Technial College of Construction,Hohhot 010070,China;3.Hohhot Capital Chunhua Water Co.,Ltd.,Hohhot 010000,China)Abstract In response to the requirements of improve wastewater reuse rate raised by the environmental protection relevant department,to solve the problem such as poor nitrogen and phosphorus removal effect,unstable SS in effluent,a WWTP in northern China carried an upgrading and reconstruction progress.Moving bed biofilm reactor(MBBR)process is added on the basis of AAO biochemical reaction tank in the first phase,and the advanced treatment unit of biological aerated filter+ultrafiltration+ozone contact tank is added to strengthen treatment.After upgrading and reconstruction,the average mass concentration of CODCr,BOD5,SS,TN,ammonia nitrogen,TP in effluent is(22.736.61),(3.840.46),(3.452.55),(1.240.94),(10.012.59)mg/L and(0.310.14)mg/L,respectively,which can meet the water quality standards of ornamental landscape environment water(river type)in The Reuse of Urban Recycling WaterWater Quality Standard for Scenic Environment Use(GB/T 189212019).The total investment cost in upgrading is 233.74 million yuan.The new unit water treatment cost is 1.208 yuan/m3.The operation of WWTP is stable and the water quality improve significantly.Keywords cold region upgrading and reconstruction moving bed biofilm reactor(MBBR)ultrafiltration(UF)biological aera-ted filter(BAF)2612015 年,随着城镇污水处理厂污染物排放标准(征求意见稿)对外发布,城镇污水处理厂迎来了更为严格的排放标准。但据统计,西北地区城镇污水处理厂排放达标率较低,其中处理达标率最低的指标主要为氮和磷,内蒙古地区污水处理厂氨氮处理达标率更是仅有 44%1。国内大部分城镇污水处理厂处理工艺主要为 AAO、氧化沟和 SBR 及其变种工艺2。然而,对于北方城镇污水处理厂来说,上述污水处理工艺在冬季低温环境下,二级处理的效果难以得到保证3。为克服此类问题,乌鲁木齐某城镇污水处理厂采用两级曝气生物滤池工艺,并用甲醛作为额外碳源,解决了出水总氮(TN)不达标的问题,保证了出水达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 189182002)中的一级 A 标准4。赤峰市锦山污水处理厂采用三段式回流AAO+MBR 组合工艺,并优化好氧池曝气量,保证冬季出水达到一级 A 标准3。综上,北方城镇污水处理厂的提标改造大都从处理工艺上进行了优化,采用了生物膜工艺以保障出水水质。生物膜法相较于活性污泥法,微生物的密集程度更高且生存世代更长,因此,抗低温能力更强,氮、磷的去除效果也更好。此外,对于常规二级处理总磷(TP)不达标的情况,增加深度处理段以化学辅助除磷也是大多数水厂的选择。本文以北方某城市污水处理厂提标改造工程为例,介绍了在引入生物膜工艺和深度处理后污水处理效果的提升,供其他北方地区的城镇污水处理厂参考。1 工程概况1.1 工程背景北方某污水处理厂占地 0.16 km2,一期工程处理规模为 6 万 m3/d,出水水质执行污水综合排放标准(GB 89781996)二级 B 标准,出水直接排入污水处理厂南侧的小黑河。该污水处理厂主要处理生活污水,采用旋流沉砂池+AAO 工艺+氯消毒工艺,于 2009 年 5 月正式投入运行。为缓解当地供水水资源不足的压力,呼和浩特市环保部门计划将该污水处理厂出水作为城市内生态景观河道补充水源使用,出水水质需满足城市污水再生利用 景观环境用水水质(GB/T 189212019)中观赏性景观环境用水(河道类)的水质标准,处理规模需提升至 12万 m3/d。考虑到一期工程处理水量和生化处理的处理效果不佳,污水处理厂于 2015 年进行了扩建并增添了深度处理工艺。污水处理厂改造前工艺流程和具体进出水水质参数 CODCr、BOD5、SS、氨氮、TN、TP 如图 1 和表 1所示。表 1 污水处理厂改造前进出水水质Tab.1 Water Quality of Influent and Effluent before Upgrading of WWTP项目CODCrBOD5SS氨氮TPTN进水水质/(mg L-1)249.0057.00100.2521.551335238.789.534.470.6760.6524.5设计出水水质/(mg L-1)120.0030.003015.001.0030.00实际出水水质/(mg L-1)35.007.0010.001.608411.005.002.520.2233.718.00实际去除率86%90%94%72%44%44%图 1 提标改造前污水处理厂工艺流程Fig.1 Flow Chart of Process in WWTP before Upgrating1.2 污水处理厂改造前运行存在的问题由表 1 可知,原工艺出水 CODCr、BOD5去除率均能达到 85%以上,大部分水质指标能稳定达标(二级 B),但出水氮、磷经常存在不达标现象。分析其存在问题的原因如下。(1)实际进水水质不稳定,可生化性差。该污水处理厂进水氨氮质量浓度最低为 29.25 mg/L,最高为 48.3 mg/L,波动范围较大,其余进水水质指标的浓度也存在较大的变幅。总体上呈现出秋冬季水质较差,春夏季水质较好的变化规律。此外,该污水处理厂服务范围虽主要为居住区,但仍包括一部分的工业园区,园区内存在多家新材料加工企业,约占总处理水量 5%的加工废水会输送至污水处理厂,进水中难生物降解的有机物含量明显提高,使得普361净 水 技 术WATER PURIFICATION TECHNOLOGYVol.42,No.2,2023February 25th,2023通的生物处理工艺难以达标处理。(2)氮、磷的处理效果较差,冬季出水水质难以达标。受外界低气温环境的影响,冬季生物反应池内水温较其他季节均低,微生物群体的活性开始下降,导致传统的活性污泥工艺处理效果下降。在较高污泥负荷下,硝化菌的新陈代谢活性低,其他异养菌成为优势菌属,使得冬季时污水厂的氨氮处理效果不佳。污水处理厂出水 TP 通常超出限值,说明现阶段常规的生物除磷工艺难以满足要求,需同步采用其他化学除磷的方法。(3)BOD5结构性碳源不足,实际进水中 BOD5/TN(碳氮比)仅为 1.65,低于反硝化过程适宜的碳氮比(3.005.00),导致反硝化菌没有充足的碳源可以利用,使得 TN 的去除效果不佳。如果要保证出水水质达标,需要投加额外的碳源。1.3 污水处理厂提标改造方案污水处理厂一期工程设计规模为 6 万 m3/d,二期扩建工程设计规模为 6 万 m3/d。污水处理厂提标改造工程要求出水水质由二级 B 提升到回用水水质标准,设计深度处理规模为