MBBR工艺设备运行过程中的问题研究与解决方案

MBBR工艺设备运行过程中的问题研究与解决方案

杨光

杨光

上海市机械设备成套（集团）有限公司上海200120

摘要：随着国家经济的发展，环保问题日益突出，城镇生活污水处理也越来越受到关注，我国现已明确将节能环保产业作为战略新兴产业，政府密集出台各项环保政策（如“水十条”），各地城镇污水处理厂数量快速增长，污水处理能力不断增强，现今我国已然成为全球污水处理能力最大的国家之一。在各种处理工艺中，移动床生物膜反应器工艺（简称MBBR）技术正在越来越多地在污水厂的升级改造中得到应用。本文着眼于MBBR这一新工艺，结合青浦污水厂升级改造项目的应用实际，针对该技术在设备运行过程中遇到的具体问题展开探讨和研究并提出最终的解决方案。

关键词：MBBR，水处理，设备运行，问题解决

参考文献

1、引言

移动床生物膜反应器工艺（MovingBedBiofilmReactor，简称MBBR）是一种新型高效的污水处理方法，兼具传统流化床和生物接触氧化法两者的优点，其主要原理是通过向反应器中投加一定数量的悬浮载体（活性生物填料），作为微生物生长附着的载体，依靠曝气池内的曝气和水流的提升作用使载体处于流化状态，进而形成悬浮生长的活性污泥和附着生长的生物膜，从而提高反应器中的微生物数量及种类，进一步提高反应器的处理效率。

该工艺技术的关键在于研究开发了比重接近于水，轻微搅拌下易于随水自由运动的生物填料，所以在曝气的时候，填料与水呈完全混合状态，具备良好的混合接触条件，使微生物能够充分“挂膜”。它具有有效比表面积大，适合微生物吸附生长的特点，适用性强，应用范围广，既可用于有机物去除，也可用于脱氮除磷，尤其适用于现有污水处理厂的工艺改造和升级换代。

2、项目概况

青浦污水处理厂位于上海市青浦区，其三期部分处理规模为2万m3/d（总变化系数1.49），原执行排放标准为一级B标准，提标改造后出水将执行新版《城镇污水处理厂污染物排放标准》（征求意见稿）中的特别排放限值（优于一级A标准），即除TN外，其余指标执行地表IV类水标准。改造工程工艺段设计进、出水水质如下：

参考文献

3、改造方案及试运行情况

三期污水厂原采用A2O工艺，有两个并列方形处理单元，由于是在原有占地面积不增加的基础上进行升级改造，只得通过提高原有容积负荷来进一步提升出水水质，故考虑将原工艺改造成A2O+A/O+MBBR工艺。将好氧区中的一段改成缺氧区，增加缺氧池的停留时间，增强脱氮效果，同时在好氧池投加活性生物填料，提高活性污泥量，解决好氧池容积偏小问题，提高对氨氮和总氮去除能力。其中涉及的新增配套工艺设备包括悬浮填料、不锈钢拦截筛网、搅拌器、推流器等，并有曝气设施改造辅助配套。如此改造有诸多好处：

（1）提高容积负荷，紧凑省地，特别对像青浦污水厂这种现有污水厂的升级改造效果显著，不增加原用地面积，仅需对现有设施简单改造，污水处理能力可增加2-3倍，并提高出水水质。

（2）提高耐冲击性，保证性能稳定，运行可靠。冲击负荷以及温度变化的影响要远远小于其他处理工艺。

（3）搅拌和曝气系统操作方便，维护简单。曝气系统采用穿孔曝气管系统，减少堵塞。搅拌器采用香蕉型的搅拌叶片，外形轮廓线条柔和，不损坏填料。整个搅拌和曝气系统易维护管理。

（4）生物池容积得到充分利用。由于填料和水流在生物池的整个容积内都能得到混合，因此，池容得到完全利用。

（5）延长使用寿命。优质耐用的生物填料，曝气系统和出水装置可以保证整个系统长期使用而不需要更换，折旧率低。

根据污水厂处理量及各项指标的综合计算，要想达到新的出水排放标准，需对原有池子功能区重新调整，在好氧池内增加一道隔墙隔出后置缺氧区，功能区调整后，各单元的容积和停留时间如下：厌氧池容积535m3，HRT1.35h；前缺氧池容积1070m3，HRT2.7h；前好氧池容积2327m3，HRT5.6h；后缺氧池容积306m3，HRT0.7h；后好氧池容积208m3，HRT0.5h。

由于好氧池容积减少，故考虑在好氧池中投加悬浮填料增加反应池的生物量，从而增强系统的处理能力。悬浮填料附着生长的生物量一般为10kg/m3，每个单元需要投加的填料量为500m3填料，则好氧池填料的填充率为500/2327×100%=21.5%。本项目选取填料规格Ф25×10mm，比重0.96~0.97g/cm3，材质HDPE，比表面积≥620m2/m3，挂膜周期一般为5-15天。

拦截筛网选用不锈钢304L材质，形式采用板式格栅，迎水面表面光滑，背水面有加强筋，保证格栅在一定的水力作用下无形变影响。根据填料的尺寸规格，网上开孔孔径D=16mm，间距b=21mm，保证将将悬浮填料截留在生物池内；最大过孔流速≤0.05m/s，保证污水停留反应时间。

按照三期处理规模为2万m3/d，那么单个生反池处理水量为1万m3/d≈0.1157m3/s，结合变化系数及内外回流比，实际过水流量约为0.4977m3/s；

按照最大过孔流速0.05m/s计算，最小网孔总面积=0.4977/0.05=9.95m2；

按照开孔率50%计算，最小筛网总面积=9.95/50%=19.9m2；

结合本项目池深7m，有效水深为6m，考虑变化系数，最终选用拦截筛网尺寸6500*4800mm（设置超过水深0.5m的保护高度），实际过水开孔面积=6*4.8*36%=10.368m2＞9.95m2，满足过孔流速和过水流量的设计要求。

图1拦截筛网及网上开孔示意图

新增配置3kW搅拌器共2台，5.5kW推流器共8台，相应调整池底可提升曝气管数量及走向，现场布局简图如下：

图2生反池改造布局图

参考文献

厂内反应池有东池和西池两个处理单元，为不影响厂里生产，所以分开进行升级改造。先改造的西池在试运行前期运行良好，并且生物填料7天时间左右就挂膜效果显著，而后顺利达到设计出水水质要求。

图3本项目生反池填料挂膜

试运行一段时间后，发现前缺氧池至好氧池的拦截筛网前后产生了巨大的液位差，且水质不达标。原来是拦截筛网网孔淤堵严重，导致大量污水无法顺利过水产生液位差，污水在前缺氧池内的停留时间过长，而在好氧池内的反应时间不够，所以也直接影响了出水水质。拦截筛网的主要目的本来是将悬浮填料拦截在好氧池内，充分提高反应生物量，保证反应效果，而现在却拦截了前缺氧池的进水，必须马上处理解决。

4、原因分析

拦截筛网淤堵情况发生后，首先即对其上部阻塞过水处进行人工清理，主要是有较多毛发等杂物缠绕在网孔，清理后可明显缓解淤堵情况。然而，仅仅一段时间后，淤堵情况又再次发生，清理效果不理想。经与厂方沟通，考虑暂时停产放水，将水位降低后再进一步清理拦截筛网。但是水位降低后发现，筛网中下部的网孔有大量污泥堵塞，过水流速太慢，且筛网与导流墙及池壁的交界处污泥堆积量更大，彻底堵塞网孔根本无法过水。

究其原因，首先，三期污水厂并未设置精细格栅，仅靠粗格栅无法充分过滤污水中的毛发等杂质异物，时间一长就缠绕在不锈钢拦截筛网的网孔，同时就会阻塞污泥，然后越积越多，导致前缺氧池的污水无法顺利通过筛网，直至最后水位超过筛网后溢流至好氧池；其次，由于池内改造，前缺氧池到好氧池之间增加了导流墙，原设计方案为不锈钢导流墙，后因种种原因调整为混凝土结构，这种形式在一定程度上影响了污水流态，导致污泥容易堆积在导流墙角处，从而引起了液位差的产生；还有就是，拦截筛网和池底曝气管的安装方式未能达到设计预期的效果，比如筛网与池壁的安装角度，曝气管的数量及走向等等。

5、解决方案

根据现场实际情况，由于反应池内已经充满填料，而且污水厂不可能长时间停产，所以整体更换筛网和导流墙的方案都不可能，短时间内增加精细格栅也不太现实，那么只有考虑如何增加过水量，减少导流墙及筛网处的污泥淤堵。

其一，在拦截筛网上增加开孔。由于筛网的目的主要是拦住填料不进入前缺氧池，所以筛网的网孔尺寸一般是小于填料尺寸的，虽然水流方向是从前缺氧池到好氧池，但是填料数量过多，一旦没有筛网，不可避免地会有填料流到前缺氧池。那么，既要保证筛网开孔对过水有效果，又要尽量减少填料在好氧池的流失，同时，最关键的还要考虑到基于现场实际情况的可操作性。

经过计算，考虑在拦截筛网上部增开两个200*800mm的长方形方孔，增加过水面积0.32m2，合计过水面积=10.368+0.32=10.688m2；按照试运行的经验，堵塞率以10%核算，剩余过水面积为10.688*[1-10%]=9.6192m2，过水流速为0.4799/9.6192≈0.4989m/s＜0.05m/s，可保证污水进入好氧池之前在前缺氧池的停留反应时间，满足正常运行条件。同时，水流方向及接近最大过孔流速可最大程度地减少填料回流至前缺氧区。

图4拦截筛网增加开孔示意图

其二，在筛网上部设置可折叠式翻板以防万一。考虑到现场情况，只能先放水降低池中水位，然后清理填料留出施工作业空间。可折叠式翻板必须设置于水位之上，且不可高出过多，这样一来，当巡查人员发现有淤堵情况，前侧水位过高时，可手动操作翻板，即可使前侧水整体溢流过去，调整过水量，并定期进行清理。

经过对原有设备设施的改造，基本解决了筛网堵塞的问题。同时，我方建议，未来最好还是考虑增加精细格栅，在反应池前就尽量去除水中异物，大大提高过水流量和减少水头损失，减少筛网过水压力，以彻底解除后顾之忧。

6、结论

MBBR作为一种新工艺新技术，在青浦污水厂三期升级改造项目中发挥了巨大的作用，在原有占地面积不变的基础上，充分利用池容，提高出水水质，确保出水达标。一般而言，反应池内由于填料数量较多，容易产生填料分布不均，堆积堵塞的情况，本项目通过增加搅拌器、推流器、曝气器等工艺设备有效地解决了这一问题，然而，不锈钢拦截筛网发生如此严重的淤堵问题却是始料未及的。本项目由于未设置精细格栅，对于反应池中的水质成分也估计不足，所以在工艺流程设计、设备设施配套、施工安装精度等方面经验欠缺，在一定程度上导致了问题发生。

因此，在后续的东池改造时，我方充分考虑了解决方法的综合应用，拦截筛网安装之前就将开孔加工和可折叠翻板设置完成，降低施工难度；同时安装时调整与池壁的安装角度，尽量避免类似污泥堆积情况的再次发生，另外，还在拦截筛网的前缺氧侧多增加几组穿孔曝气管，尽量增加筛网和导流墙两侧的水体流动，减少污泥的停留，降低淤堵的概率。

以后在类似项目的实施过程中，首先应该充分论证新工艺新技术的适用性和实用性，同时根据实际应用的具体情况，选择合适配套的工艺设备。就拦截筛网而言，在控制过孔流速的前提下，为保证过水减少堵塞，可在平板筛网上增加滚筒筛网；如果平板拦网不是沿过水横截面整个布置，而是在过水口处离墙布置框型，可把拦截筛网做成梯形；对于推流式池型，可在筛网最两侧各设置一列滚筒筛网，防止填料摩擦池壁混凝土；对于完全混合式池型，可优先采用斜拦网形式，使得循环水流与拦网形成一定角度，有利于填料摩擦拦网，保证网面清洁。

图5不同形式的拦截筛网

经验就是在不断地遇到问题解决问题的过程中积累起来的，新工艺新技术的应用与革新也都是在一个个项目实施过程中不断完善的，通过积累经验，革新技术，举一反三，才能提高自身业务能力水平，提高企业的核心竞争力，进而促进整个建筑机电设备安装行业的健康持续发展。

参考文献

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