A2O-MBBR工艺用于城镇污水处理厂提质增效*

蒙力华，贾秀珍，莫金素，陆兴芬，冷晴阳，覃登攀

(百色学院化学与环境工程学院，广西 百色 533000)

城镇生活污水处理问题较为突出，尤其是城中村、老城区、旧城区等管网建设滞后的地方，是产生城市黑臭水体的主要原因之一。城镇污水处理与当前人们的生活水平、生活质量还存在一定差距，不能满足人们对美好生活环境的需求。为解决这一问题，广西实施了城镇污水处理提质增效三年行动方案：高质量推进城镇生活污水治理，要求在“十三五”期间完成污水处理厂的提质增效，补齐处理设施短板，污水处理设施污染物排放标准提升到一级A标准。结合广西的情况，大部分的污水处理厂氮磷排放指标不能满足一级A标准要求，处理设施对氮磷污染物削减效能不高，急需进行改造。在这一背景下，广西某城镇污水处理厂进行了提质增效，于2019年10月投入运行。

1 污水处理厂概况

该污水处理厂2015年建设，2017年6月投入使用，设计规模为 1000 m3/d，近期处理规模 500 m3/d，采用多级复合移动床膜生物反应器(MC-MBBR)工艺，排水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B标准。

1.1 原污水处理工艺流程

污水经格栅、沉砂、水质水量调节、移动床膜生物反应器(MC-MBBR)、沉淀、消毒处理达到一级B标准后，就近排入地表水体，污水处理工艺如图1所示。

图1 MC-MBBR工艺流程

1.2 提质增效工程

改造工程处理规模不变，采用提质增效方式，使尾水排放达到一级A标准。改造前由于污水进水有机物含量偏低，进水的碳氮比不能同时满足聚磷菌、硝化和反硝化菌群的正常代谢，存在微生物对碳源的竞争，碳源不足是污水同步脱氮除磷的瓶颈问题[1]。加上原有的MC-MBBR工艺对碳源的利用率较低，导致脱氮除磷效果不佳。因此将原有的处理工艺调整为A2O-MBBR+辅助化学除磷(高效混凝沉淀)工艺，将原工艺中的沉砂池改为厌氧池，将原调节池改造为缺氧池，将一级MBBR池作为好氧池，保留二级的MBBR池，增加一个泥水分离设备(斜管沉淀池)，将沉淀的污泥回流到厌氧池中，将二沉池改为混凝高效沉淀池。改造后的污水处理工艺如图2所示。

图2 A2O-MBBR工艺流程

从提质增效、安全稳定、运行维护等方面考虑，改造工程的主体工艺中主要增加了A2O和高效混凝沉淀工艺。A2O-MBBR是一种新型的双污泥系统，该工艺通过长短泥龄的分离实现一碳两用，尤其在低碳氮比的条件下，有利于反硝化聚磷菌成为优势菌，具有提高碳源的转化利用效率、实现菌群优化和节能降耗、污泥产率低、脱氮除磷效率稳定等[2-3]优点。高效混凝沉淀池具有凝聚、絮凝、沉淀和污泥浓缩功能，抗冲击负荷能力强，药剂消耗量小，磷酸盐去除率高，运行成本低等优点[4]。由于A2O-MBBR工艺技术运行效果良好，在国内污水处理厂中得到了推广应用[5-7]。

2 提质增效工程运行效果分析

2019年10月改造工程投入使用，自运行以来，污水厂的氮、磷去除率明显提升，排水水质良好，达到了设计目标要求。

2.1 化学需氧量(COD)

经收集、统计污水处理厂改造前和改造后运行的水质资料，COD进水质量浓度为120～200 mg/L，两种工艺处理后出水水质COD质量浓度如图3所示。经原MC-MBRR工艺处理后，出水平均质量浓度为 36.2 mg/L，污水经改造后的工艺处理，出水平均质量浓度为 30.9 mg/L，平均去除率由原来的76.4%提升到81.7%。因污水处理厂进水COD浓度较低，改造前COD去除效果已达到一级A标准(ρ(COD)≤50 mg/L)，改造后对COD的去除效果不明显，提质增效的空间不大。

图3 不同处理工艺出水COD浓度变化

2.2 氨氮(NH4+-N)

氨氮进水质量浓度42～65 mg/L，两种工艺处理后出水的氨氮质量浓度如图4所示。经原MC-MBRR工艺处理后，氨氮出水平均质量浓度为 16.1 mg/L。污水经改造后的工艺处理，出水平均质量浓度为 4.2 mg/L，平均去除率由原来的69.7%提升到92.6%。改造前氨氮的去除效果无法达到一级A标准(当水温高于 12 ℃ 为，ρ(氨氮)≤5 mg/L；当水温低于12 ℃为，ρ(氨氮)≤8 mg/L)，改造后对氨氮的去除效果较为明显，去除率较原工艺提高22.9%。结合硝化菌世代时间长、硝化过程需要保证足够的溶解氧，改造工程增加了A2O处理工艺，相当于延长了活性污泥泥龄，降低硝化负荷，同时增加了硝化过程中的曝气量，优化硝化-反硝化过程条件，提高了碳源的转化利用率，使活性污泥达到良好的脱氮效果。

图4 不同处理工艺出水氨氮浓度变化

2.3 总磷(TP)

总磷进水质量浓度4.5～6.8 mg/L，两种工艺处理后出水的总磷质量浓度如图5所示。经原MC-MBRR工艺处理后，总磷出水平均质量浓度为 2.2 mg/L，去除率仅为62.3%，无法达到一级A标准(ρ(TP)≤0.5 mg/L)，超标3.4倍。污水工艺经改造后，出水平均质量浓度为 0.45 mg/L，去除率提升到91.8%，满足一级A标准的排放要求。改造工艺对总磷的去除效果明显，去除率较原工艺提高29.4%。针对除磷要求，在改造工程除了利用A2O工艺除磷，还增加了高效混凝沉淀工艺：以铝盐作为絮凝剂，将溶解态的磷酸盐物质从水相中去除，以进一步控制出水总磷的浓度，达到良好的除磷效果。

图5 不同处理工艺出水总磷浓度变化

2.4 主要污染物削减效能

污水处理厂改造后，充分挖掘了减排潜力，提升污染物削减效能，改造后较原污水处理工艺MC-MBBR污染物排放大幅度下降，主要污染物COD、氨氮、总磷排放量分别为6.64 t/a、0.77 t/a、0.08 t/a，分别削减0.97 t/a、2.17 t/a、0.32 t/a，降幅分别为14.6%、73.9%、79.5%。

3 结语

1)采用A2O-MBBR工艺对污水处理厂进行改造，强化生物脱氮除磷，提高了硝化-反硝化、生物除磷能力，能够较好地适应进水水质、水量的波动，有较强的抗冲击负荷能力。

2)COD、氨氮、总磷等主要污染物进水质量浓度分别为120～200 mg/L、42～65 mg/L、4.5～6.8 mg/L。COD出水平均质量浓度为 30.9 mg/L，去除率由原来的76.4%提升到81.7%；氨氮出水平均质量浓度为 4.2 mg/L，去除率由原来的69.7%提升到92.6%；总磷出水平均质量浓度为 0.45 mg/L，去除率由原来的62.3%提升到91.8%；出水水质稳定，各项指标均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。