msbr污水处理工艺设计实践 9页

'MSBR污水处理工艺设计实践　　内容提要：海门市污水处理厂采用了先进的MSBR处理工艺，本文对MSBR工艺原理和工艺流程进行了研究，有针对性地对部分工艺进行了设计优化，达到了在项目中采用先进的污水处理工艺的应用实践的目的。关键词：MSBR工艺原理、应用优化与设计实践中图分类号：U664.9+2文献标识码：A1.工程概况简介海门市地处黄海之滨，位于长江和沿海两大开放带的交汇点上，东临黄海，南依长江，是中国黄金水道与黄金海岸T字型的结合点。与国际大都市上海隔江相望，西靠港口城市南通，北倚广袤的江海平原，素有“江海门户”之称。境内气候宜人，环境优美，物产丰富，交通发达，经济繁荣。海门市全市土地总面积1148.77km2，全市总人口101.36万人。第二污水处理处理公司规划到2020年服务面积约556km2，污水处理量16万m3/d，目前污水处理量已达到8万m3/d。本期工程是第三期，建设规模4万m3/d。9 受海门市住房和城乡建设局、第二污水处理有限公司的委托，我院（中铁上海设计院集团有限公司）进行了“海门市第二污水处理有限公司三期工程”设计。结合工程建设场地条件，我院组织设计人员进行工程现场踏勘和资料收集，在海门市住房和城乡建设局、环保局、海门市第二污水处理有限公司等部门的大力支持与指导下，本设计得以顺利完成。2.MSBR的处理工艺流程和工作原理简述MSBR工艺是80年代初期发展起来的污水处理工艺，经过近几年的运用和发展，MSBR工艺也在不断的改进和升级，海门污水厂采用了最新的第三代工艺，其工作原理如图1、图2所示。图1MSBR系统流程平面示意图图2MSBR系统原理图2.1.MSBR工艺流程MSBR系统的运行流程如下（一个单边工艺）：2.1.1.原污水进入厌氧池（4#区），与回流活性污泥（2#、3#区）中的聚磷菌在此进行充分释磷作用，形成富磷混合液，污水在此区酸化水解；2.1.2.然后混合液进入缺氧池（5#区）在厌氧状态下进行脱氮处理（硝化、反消化）；2.1.3.除氮后的污水进入好氧池（6#区），在好氧状态下有机物被好氧降解（除碳）；6#区活性污泥回流至5#区参与反消化。2.1.4.污水在6#区有机物降解后再进入SBR池（1#区）进一步除氮和澄清脱磷后经过空气堰控制排放。9 2.1.5.此时另一边的SBR池（7#区）在1.5Q回流量的条件下进一步进行反硝化、硝化，并进行静置预沉。2.1.6.1#、7#区回流污泥进入浓缩池（2#区）进行浓缩并回流到厌氧区（4#区），上清液回流进入好氧池（6#区）。2.1.7.2#区浓缩污泥回流进入缺氧池（3#）。一方面可以进行反硝化，另一方面可先消耗掉回流浓缩污泥中的溶解氧和硝酸盐，为随后进行的缺氧放磷提供条件。2.1.8.在好氧池与缺氧池之间有1.5Q的回流量，以便进行充分的反硝化。2.2.MSBR工艺的工作原理由其工作流程可以看出，MSBR是同时进行生物除磷及生物脱氮的污水处理工艺。在工程实践中，将整个MSBR设计成为一座矩形池，并分为不同的单元，各单元起着不同的作用。典型的MSBR平面布置见图1。9 1#区和7#区的功能是相同的，均起着好氧氧化、缺氧反硝化、预沉淀和沉淀作用；2#区是污泥浓缩池，被浓缩的活性污泥进入3#区，上清液(富含硝酸盐)则进入6#区；3#区是缺氧池，除回流活性污泥中溶解氧在本单元中被消耗外，回流活性污泥中的硝酸盐也被微生物的自身氧化所消耗；4#区是厌氧池，原污水由本单元进入MSBR系统，回流的浓缩污泥在本单元中利用原污水中的快速降解有机物完成磷的释放；5#区是缺氧池，污水与由曝气单元6#回流至此的混合液混合，完成生物脱氮过程；6#区是好氧池，其作用是对污水进行除碳脱磷处理并进行充分的硝化，让聚磷菌在本单元中过量吸磷。由此可见，MSBR系统实质上是“两段厌氧+一段好氧+两组SBR的组合体（A2/O+SBR）系统串联而成。3.MSBR工艺的特点由MSBR的工作原理及运行方式可以看出，MSBR与一般的A2/O、SBR工艺比较具有如下的特点：3.1.MSBR系统是从连续运行的单元(如厌氧池)进水，而不是从SBR单元进水，这样就将大部分好氧量从SBR池转移到连续运行的主曝气池中，从而将需氧量也移到主曝气池中，改善了设备的利用率。3.2.所有的生化反应都与反应物的浓度有关，连续运行的厌氧池进水加速了厌氧反应速率；厌氧后的污水进入缺氧池，然后再进入曝气池，提高了缺氧区的反应速率及曝气区的BOD5降解和硝化反应速率，从而改善了系统的整体处理效应，提高了出水水质，同时也使系统的体积效率大大提高，即系统的F/M值和容积负荷大大提高，从而达到缩小系统体积的目的。3.3.从连续运行单元进水极大地改善了系统承受水力冲击负荷和有机物冲击负荷的能力。因为在一般情况下，连续运行曝气池容积都较大，其承受能力也较大，进水冲击负荷在经过多级处理后，对出水水质的影响也就大为降低。9 3.4.MSBR增加了低水头、低能耗的回流设施，从而极大地改善了系统中各个单元内MLSS的均匀性，即增加了连续运行单元的MLSS浓度(特别是提高了硝化反应的反应速率)和减少了SBR池的MLSS浓度。3.5.MSBR系统的SBR池的水力条件经过了专门处理。在SBR池中间设置的底部挡板避免了水流对沉淀区的影响，并且改善了水力状态，使得SBR池前端的水流状态是由下而上，而非通常的平流状态。这样SBR池在出水时起到的是悬浮污泥床的过滤作用而非一般的沉淀作用，这与SBR工艺的工作原理有着本质的区别。3.6.MSBR系统采用空气堰控制出水，而不是采用出水初期放空的形式排除已经进入集水槽内的悬浮固体，防止了曝气期间的任何悬浮物进入出水堰，从而有效地控制了出水悬浮物。3.7.在模拟量控制方面，系统根据主曝气池及好氧状态下序批池的溶解氧量调节对应的曝气调节阀（调节阀开度影响空气总管压力），采用变频鼓风机，控制系统根据压力的变化及设定值自动调节曝气压力和气量节省运行电耗。综上所述，MSBR系统是由A2/O系统与SBR系统串联组成，并集合了二者的全部优势，因而出水水质稳定、高效，并有极大的净化潜力。4.工程设计主要设计概况：9 4.1.三期污水处理工程的处理规模采用“综合指标法”和“分项指标法”对第二污水处理系统进水量分别进行了预测。综合指标法预测2014年污水量为11.76万m3/d，2020年污水量为15.58万m3/d。分项指标法预测2014年污水量为11.22万m3/d，2020年污水量为15.35万m3/d。本期工程设计规模为4.0万m3/d。4.2.进水水质按2011~2012年进水水质监测数据进行统计分析预测，本期设计进水水质为：（mg/l）污染物指标PHCODcrBOD5SSTNNH3－NTP设计进水水质6～9500275320553074.3.出水水质按《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准控制：（mg/l）污染物指标PHCODcrBOD5SSTNNH3－NTP　　设计出水水质6～9≤50≤10≤10≤15≤5≤0.54.4.三期工程采用与一、二期基本一致的处理工艺，主体工艺不变，根据前期工程运行中出现的问题进行优化设计。本期工程设改进型MSBR池1座，设计规模4万m3/d，钢筋混凝土结构，MSBR生化池平面尺寸88.0m×62.1m，有效水深6.2～8.0m。4.5.9 MSBR池配套设备较多，MSBR工艺是本工程关键工艺，鼓风机、搅拌器、微孔曝气器、空气堰、控制阀门、自控仪表均属于关键设备，全部采用进口或合资设备，其效率较高，可降低全年运转费用，安全可靠性高。4.6.本工程对环境的贡献，污水厂建设的本身即是一项重要的环境保护措施，它的建成运行将大量削减排入水体的污染物质，保护水环境。海门市第二污水处理系统4.0万m3/d三期规模扩建工程建成后每年可削减排入水体的污染物量为：BOD5削减3913吨，CODcr削减6643吨，SS削减4628吨，NH3-N削减409吨，总磷消减99吨以上。4.7.三期工程投资为1.17亿元，单位污水处理经营成本0.526元／m3，单位污水处理总成本0.841元／m3；工程用地2.49万m2，用地指标0.623m2/m3，较传统污水处理工艺节省用地40%以上。5.优化设计要点MSBR污水处理在本期工程中的应用优化主要体现在以下几方面5.1.MSBR出水瞬间SS较高：经调研发现主要是因为出水端污泥层厚度高，污泥易随出水排出，从而导致出水SS偏高，加大了后续处理工艺的处理负荷。9 三期优化设计中考虑SBR区设置剩余污泥泵，以程序化控制剩余污泥排出，降低出水区的污泥厚度。另外调整MSBR运行程序，因为MSBR工艺出水端设有混合液回流泵，在沉淀、出水流程之间，增加污泥回流过程，保证出水端出水时，控制污泥层厚度处于较低层位，保证出水SS值满足规范要求。5.2.空气堰出水负荷偏高：负荷偏高导致出水过程中容易虹吸，造成出水水量不均，严重时会跑泥，影响出水效果。三期优化设计中将空气堰加长，增加出水堰的总长度降低出水堰负荷，适当增大出水池容积以稳定出水区流态避免产生虹吸现象，保证出水效果。5.3.一期MSBR采用两座并联运行、二期MSBR采用一座运行的方式，总体来讲，二期采用一座运行的方式节省了土建造价，减少了设备配置数量，管理也较两座运行的方式简单，因此三期MSBR仍采用一座运行的方式。一旦三期建成运行后，可以通过各期之间水量的灵活调节，从而满足单座池体在大修期间允许短时间内停运的要求。5.4.对SBR池的水力条件经过了专门处理。在SBR池中间设置的底部挡板避免了水力射流的影响，并且改善了水力状态，使得SBR池前端的水流状态是由下而上，而非通常的平流状态。这样SBR池在出水时起到的是悬浮污泥床的过滤作用而非一般的沉淀作用。附：图3海门市第二污水处理有限公司三期工程流程图图3海门市第二污水处理有限公司三期工程流程图9 9'