許海苗

（康達(dá)環(huán)保水務(wù)有限公司，河南 焦作 454000）

流化床生物膜反應(yīng)器工藝(MBBR)是向活性污泥曝氣池中投加懸浮填料作為微生物附著生長的載體，使微生物生存的基礎(chǔ)環(huán)境由原來的氣、液兩相轉(zhuǎn)變?yōu)闅?、液、固三相，這種轉(zhuǎn)變?yōu)槲⑸飫?chuàng)造了更豐富的存在形式，形成了一個(gè)更復(fù)雜的復(fù)合式生態(tài)系統(tǒng)。載體表面的生物膜與液相中的懸浮污泥各自發(fā)揮其降解優(yōu)勢。

MBBR工藝結(jié)合了活性污泥法和生物膜法兩者的優(yōu)點(diǎn)，在提高系統(tǒng)抗沖擊負(fù)荷能力的同時(shí)，使系統(tǒng)具有良好的脫氮除磷能力。但是填料型號的選擇、填充率對MBBR工藝的正常運(yùn)行尤為重要。該廠投加的填料是國內(nèi)一公司生產(chǎn)的SPR-2懸浮填料，呈圓柱狀，中心有網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，外側(cè)沿不同徑向伸展許多尾翹，直徑為25 mm，厚度為10 mm，受保護(hù)的有效比表面積＞500 m2／ m3, 密度為0.97 g/cm3。

1. 概況

某工業(yè)園區(qū)污水處理廠設(shè)計(jì)規(guī)模5.0萬 m3/d，工程分兩期建設(shè)，一期2.5萬 m3/d，于2009年投入運(yùn)行，主要收集生物制藥、食品加工及工業(yè)園區(qū)各企業(yè)的工業(yè)廢水和少量的生活污水，服務(wù)面積約15 km2。該廠進(jìn)水水質(zhì)生化性差，碳源嚴(yán)重不足，于2015年進(jìn)行提標(biāo)改造，提標(biāo)后采用以初淀池+A/O生化池+高效沉淀池+精密過濾+EM（電磁反應(yīng)）兩級臭氧催化氧化為主體的處理工藝，出水達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918—2002)一級A標(biāo)準(zhǔn)。

1.1 進(jìn)水水質(zhì)情況

該污水處理廠自運(yùn)行以來, 進(jìn)水BOD5約為20 mg/l,與設(shè)計(jì)相差較大, 進(jìn)水的COD與設(shè)計(jì)值相近, B/C≈0.1,遠(yuǎn)低于0.3，生化性很差，其他水質(zhì)指標(biāo)設(shè)計(jì)值和實(shí)際值偏差較小，具體見表1。

表1 某污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)

1.2 工藝流程

該污水處理廠處理工藝流程見圖1。

圖1 廢水處理工藝流程

2. 生物處理單元設(shè)計(jì)路線

該廠MBBR生物處理系統(tǒng)用新建A/O生化池，在缺氧段、好氧段全部投加新型懸浮填料（投加填料比例不同）,形成 MBBR工藝，其中缺氧區(qū)填料填充率為41.0%、好氧區(qū)填充率為45.6%，A/O生化池結(jié)構(gòu)示意圖見圖2。

圖2 新建A/O生化池

MBBR生物處理系統(tǒng)(A/O生化池)是一種前置反硝化工藝，初沉池出水首先連續(xù)進(jìn)入缺氧池；接著，反硝化微生物細(xì)胞合成，硝態(tài)氮含量下降; 然后，污水進(jìn)入好氧池，氨氮濃度快速下降，硝酸鹽氮濃度不斷上升; 最后，好氧池的混合液和沉淀池的回流污泥同時(shí)回流至缺氧區(qū)，完成脫氮和磷的釋放，同時(shí)去除廢水中的COD。

3. 項(xiàng)目改造完成后運(yùn)行中暴露的問題

MBBR系統(tǒng)懸浮填料因缺氧區(qū)推流器攪拌，填料破損、堆積嚴(yán)重，流化效果差，全部飄在水面上，經(jīng)高溫暴曬易老化，且懸浮填料無法進(jìn)行生物膜的掛膜培養(yǎng)，鏡檢結(jié)果顯示生物種類單一，細(xì)菌總數(shù)少。

3.1 缺氧區(qū)填料存在問題

⑴填料破損率高。因缺氧區(qū)填料流化是通過16臺推流器提供動力進(jìn)行充分混合流動的，在運(yùn)行20天后發(fā)現(xiàn)二沉池水面上漂浮大量的碎填料，查找原因是：推流器葉片為不銹鋼材質(zhì)，材質(zhì)硬，在推流器高速旋轉(zhuǎn)中，形成很大的水力剪切力，懸浮填料及顆粒污泥在水流作用下與推流器扇葉不斷進(jìn)行摩擦，材質(zhì)為聚乙烯的填料被切碎，碎填料穿過攔截篩網(wǎng)進(jìn)入二沉池后續(xù)工段，堵塞催化臭氧池濾頭，給生產(chǎn)運(yùn)行造成了很大困難，碎填料見圖3。

圖3 破碎填料

⑵填料流化差, 堆積嚴(yán)重, 造成生物膜難以掛膜。MBBR生物池缺氧區(qū)填料填充率為41%，在推流器攪拌下，填料堆積嚴(yán)重，掛膜速度慢，微生物大量流失，細(xì)胞表面疏水性不佳，造成懸浮污泥破碎、細(xì)化，填料上的生物膜對底物沒有去除率，二沉困難。

3.2 生化池出水指標(biāo)去除率低

MBBR生物處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)COD去除率16.6%, TN去除率76.9%, 但實(shí)際MBBR生化池進(jìn)水COD平均116 mg/L,總氮39 mg/l，生物系統(tǒng)出水COD能維持在110 mg/L，TN基本沒有去除效果，去除率與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相差甚遠(yuǎn)，見表2。

表2 MBBR生物處理系統(tǒng)對COD、TN的去除

4. 項(xiàng)目存在問題的解決方法

4.1 缺氧區(qū)填料破損的解決辦法

缺氧區(qū)推流器扇葉的旋轉(zhuǎn)造成大量填料破碎流入后續(xù)處理單元，給生產(chǎn)造成極大困擾，直接影響精密過濾器、射流泵、臭氧催化池正常運(yùn)行。經(jīng)過對推流器的三次改造，二沉池水面的碎填料明顯減少，基本杜絕碎填料對設(shè)備的損壞，改造方案實(shí)施內(nèi)容如下。

⑴增加變頻器，轉(zhuǎn)速由147 rpm改為85 rpm。

⑵扇葉外沿加裝圓鋼外包，接觸面由線改為點(diǎn)。

⑶更換推流器的型號。推流器原型號為7.5 kw—150 rpm—Φ1080,更換為5.5 kw—43 rpm—Φ2300。

4.2 填料堆積、流化效果差

缺氧池?cái)嚢杵鞲脑旌筠D(zhuǎn)速變慢，流化效果更差，填料全部漂浮堆積在水面以上，經(jīng)分析論證，因進(jìn)水密度略高于1 g/cm3, 通過觀察不同密度的懸浮填料實(shí)驗(yàn)，將0.97 g/cm3填料改為密度0.98 g/cm3的填料，填充率由設(shè)計(jì)的41.0%降為26.0%，流化效果趨于正常，并開大底部穿管的閥門開度，增加攔截網(wǎng)處底部穿管推力，填料堆積現(xiàn)象消失。

4.3 生物填料掛膜難

掛膜期間，生物池TN、COD去除率一直未達(dá)到設(shè)計(jì)要求。經(jīng)過碳源投加、調(diào)整曝氣量和污泥回流比、增加污泥濃度后，填料上細(xì)菌數(shù)增多，生物膜干重隨著水力負(fù)荷的增大而增加。此次通過葡萄糖投加試驗(yàn),結(jié)果表明：在水溫為15.5 ℃—26.4 ℃,pH在7.0—7.8,溶解氧濃度為3.0—6.8 mg/L時(shí)，經(jīng)40 d左右, 填料掛膜成熟，污染物去除效果良好。

4.4 COD、TN去除效率低

該廠MBBR生物處理系統(tǒng)進(jìn)水碳源不足，以投加碳源（葡萄糖）作為微生物的營養(yǎng)物質(zhì)，投加量從2噸/天 逐 漸 增 加 到6噸/天，進(jìn) 水pH在7.0—8.0之間,A/O生化池缺氧區(qū)DO控制在0.5 mg/L以下，A/O生化池缺氧區(qū)反硝化細(xì)菌得到強(qiáng)化，反硝化速率最快，反硝化脫氮效果最佳，系統(tǒng)出水TN能維持在5—14 mg/L，處理效果穩(wěn)定，TN去除率達(dá)65%以上。且通過投加葡萄糖, 生物活性好, C:N:P接近100:5:1, B/C≈0.3，COD去除率提高至19%。

5. 結(jié)論

⑴缺氧區(qū)投加懸浮填料，攪拌器推流過程應(yīng)采用低速流化，葉片進(jìn)行特殊處理。

⑵選擇合適的填料型號和填充率。

⑶合理投加碳源提高水質(zhì)生化性。

總之，MBBR生物處理系統(tǒng)初期工藝及設(shè)備存在諸多問題，經(jīng)過不斷創(chuàng)新和改造，運(yùn)行基本趨于穩(wěn)定，因此，在工藝選擇過程中，一定要進(jìn)行嚴(yán)格評估，避免盲目投資和跟進(jìn)。