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新聞資訊
新型污水處理工藝——MSBR
作 者:羅萬申;
出 自:《中國給水排水》1999年 第6期
發(fā)表時(shí)間:1999-6-17
摘 要:
羅萬申
(中國市政工程西南設(shè)計(jì)研究院)
目前污水處理工藝的發(fā)展趨勢是流程簡潔、控制靈活、單元操作簡單以及節(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******、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)約用地等多方面來看,均具有明顯的優(yōu)勢。
目前MSBR系統(tǒng)主要在北美和南美應(yīng)用,韓國漢城正在建造亞洲******座采用該工藝的污水處理廠。我國僅有上海市為了合流污水處理廠的建設(shè),對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)展起來的污水處理工藝,經(jīng)過不斷改進(jìn)和發(fā)展,目前******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?,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?;亓魑勰嗍?*****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,完成生物脫氮過程;單元6是好氧池,其作用是氧化有機(jī)物并對污水進(jìn)行充分的硝化,讓聚磷菌在本單元中過量吸磷。
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******技術(shù)目前屬于美國的Aqua-Aerobic System Inc.所有。
2 運(yùn)行方式
與T型氧化溝、Unitank等SBR系統(tǒng)類似,MSBR也是將運(yùn)行過程分為不同的時(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******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******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。可見,******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的污泥回流情況見表1。而混合液回流則較為簡單,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。
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。
② 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)過多級處理后,對出水水質(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)過了專門處理。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。
⑥ 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。
⑦ ******的MSBR附帶了一項(xiàng)******的除磷工藝******。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,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A?2/O系統(tǒng)與SBR系統(tǒng)串聯(lián)組成,并集合了二者的全部優(yōu)勢,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)污水處理對除磷脫氮的要求來確定。也就是說,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)行過程中可根據(jù)進(jìn)、出水水質(zhì)對混合液污泥濃度進(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)都能滿足要求,一般在MLSS較高(F∶M值較低,而泥齡較長)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******可達(dá)5×104m3/d,超過此規(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。
作者通訊處:518003 深圳市羅湖區(qū)景貝南小區(qū)32幢201室中國市政工程西南設(shè)計(jì)研究院深圳分院
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