思普潤MBBR工藝不停水改造又一例——太原市城南污水處理廠

來源 ：思普潤水處理

2019年9月25日，山西省太原市城南污水處理廠20萬噸/天提標(biāo)改造工程順利通水，思普潤承接了該項目生化池MBBR工藝改造實施，并在水廠不停水持續(xù)運行的情況下順利完成了改造。該項目MBBR工藝不停水改造的成功實施，標(biāo)志著思普潤的MBBR不停水改造技術(shù)可成功應(yīng)用于大型污水處理廠的升級改造，為大型污水處理廠升級改造提供了新的選擇。

近年來，汾河受初期雨水、河渠底泥、農(nóng)業(yè)農(nóng)村污水等污染，水體自凈功能受損。為改善汾河流域水質(zhì)，太原市相關(guān)部門在2019年組織召開專題會議，探討系統(tǒng)治理、長效治理的可持續(xù)發(fā)展思路，計劃對太原市的主要污水處理廠實施提標(biāo)改造，出水由原一級A標(biāo)準(zhǔn)提升至山西省《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB14/1928-2019），其主要指標(biāo)達到準(zhǔn)地表V類水。

太原城南污水處理廠作為此批重點整改項目之一，原主體工藝為AAO，本次提標(biāo)改造需要在生化段提升系統(tǒng)對主要污染物指標(biāo)尤其是氨氮的去除能力。改造期間恰逢太原市承辦第二屆全國青年運動會，要求污水廠滿負(fù)荷運行，同時該項目面臨諸多難點如：廠內(nèi)可用地不足、項目改造實施難度高、改造工期不足50天、改造期間正值雨季處理負(fù)荷增加等，經(jīng)多方科學(xué)論證、比選，最終選定思普潤MBBR不停水改造技術(shù)。

面對項目改造過程中的諸多困難，思普潤全力以赴，反復(fù)推演工藝實施、嚴(yán)把工程質(zhì)量關(guān)。通過合理運用安裝技術(shù)并科學(xué)調(diào)配工期，最終比原計劃提前5天完工，僅用時40天即完成了水廠4個系列生化池的不停水、不減產(chǎn)改造，現(xiàn)場運行效果良好，出水水質(zhì)穩(wěn)定達標(biāo)。在當(dāng)?shù)卣�府主管單位的指揮下，項目建設(shè)單位、工程總承包單位、監(jiān)理單位及思普潤的共同努力下，該廠在國慶前完成改造和通水并以此作為國慶獻禮工程。

思普潤，以先進的工藝技術(shù)為槳，以豐富的項目實施經(jīng)驗為帆，始終秉持以客戶為中心的核心價值觀，與客戶一同，履行環(huán)保企業(yè)對環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的責(zé)任，創(chuàng)建人與自然的和諧！

近期，我司收到了諸多客戶及業(yè)務(wù)合作單位對于“不停水改造技術(shù)”的問詢，現(xiàn)整理并分享我司回復(fù)：

1. 應(yīng)用MBBR實施不停水改造的主要優(yōu)勢有哪些？

MBBR工藝為嵌入式工藝，適用于污水廠利舊原池進行不停水改造， 可以減少前期繁瑣的審批流程，在保證污水廠穩(wěn)定運行的情況下，不僅可以克服改造工期緊、施工難度高等客觀因素，而且可以維持改造期間業(yè)主運營收入，減輕地方政府環(huán)保壓力，短期內(nèi)完成提標(biāo)改造并保障出水穩(wěn)定達標(biāo)。在污水處理廠的提標(biāo)改造中具有良好的應(yīng)用前景。

2. 不停水改造是否會有延長項目 整體工期 ？

MBBR工藝不停水改造非但不會延長改造工期，反而會有效縮短改造工期。主要是因為 不停水改造實施無需新增土建、無清淤工作，多組生化池可以在正常運行的情況下同時進行工藝改造，生物池數(shù)量越多，不停水改造縮短工藝改造工期的優(yōu)勢越明顯。以20萬噸/天處理量的太原城南污水廠為例，4組生物池如果采用停水改造，改造工期在160天左右，而不停水改造的工期僅為40天。所以不停水改造不僅不會影響整體工期，而且還能確保工藝改造實施期間污水處理廠的正常運營和收入。

3. 不停水改造是否會大幅度提高改造成本或費用？

從改造費用和改造期間運營損失費用綜合對比，不停水改造整體費用不會大幅度提高。

停水改造期間，運營方雖節(jié)省了部分改造費用（與不停水改造費用對比），但損失了停水期間的運營收益。綜上對比，停水改造與不停水改造的整體費用相當(dāng)，整體改造成本甚至低于停水改造。

4. 不停水改造質(zhì)量能否達到要求？

不停水改造可以達到與停水改造相同的工藝及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。思普潤積累了超過160個不同規(guī)模、不同工藝、不同池型的污水廠新建及改造工藝設(shè)計、實施及調(diào)試經(jīng)驗，對生化池MBBR工藝設(shè)備的布置可謂了如指掌；基于不停水改造的實施條件，我司創(chuàng)新攔截系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)等設(shè)備的安裝固定方式，優(yōu)化安裝程序，節(jié)省改造時間的同時保證設(shè)備安裝質(zhì)量；通過流體力學(xué)模擬及計算，保證安裝結(jié)構(gòu)強度。

5. 不停水改造如何保證懸浮載體填料的流化？

我司在不停水改造方面設(shè)計、工藝實施等方面經(jīng)驗豐富，可針對每個項目的具體情況，對池型進行具體設(shè)計，并通過流體力學(xué)模擬保證懸浮載體的均勻流化。在工藝改造的過程中，專業(yè)的項目實施團隊可保障攔截系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)等設(shè)備的準(zhǔn)確安裝，最終保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。目前，思普潤已經(jīng)完成多個不停水改造項目案例，懸浮載體均流化良好，出水穩(wěn)定。

6. 不停水改造如何保證工期？

首先，通過技術(shù)創(chuàng)新，我司創(chuàng)新了攔截系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)等設(shè)備的安裝方式，優(yōu)化安裝程序，在公司完成預(yù)制加工，節(jié)省現(xiàn)場安裝時間。其次，通過組織創(chuàng)新，在項目實施過程中我司反復(fù)推演工藝實施、嚴(yán)把工藝實施質(zhì)量關(guān)，通過合理運用安裝技術(shù)并科學(xué)調(diào)配工期，與項目現(xiàn)場各方密切配合，保證改造了工期。如太原城南污水處理廠，規(guī)模20萬噸/天，生化池四個系列，原計劃45天改造期，實際僅用40天就完成MBBR工藝全部改造。

7.如果污水廠有幾組生化池，應(yīng)用MBBR進行逐池改造，其他池子承擔(dān)這個池子的水量，也相當(dāng)于沒停水，和你們所說的不停水有區(qū)別嗎？

MBBR逐池改造是生化池利舊改造的傳統(tǒng)方式，改造的系列是要停水幾十個工作日的，其他系列超負(fù)荷運行，并不是真正意義的不停水。而且隨著社會的發(fā)展，許多污水廠滿負(fù)荷運行，并不具備交替施工的條件，所以我們提到的不停水改造是水下作業(yè)，真正滿足污水廠滿負(fù)荷的情況下進行施工。

微信號 : SPR-MBBR

新浪微博：青島思普潤水處理股份有限公司

中國給水排水2020年中國污水處理廠提標(biāo)改造（污水處理提質(zhì)增效）高級研討會

(第四屆)邀請函暨征稿啟事

2020年中國排水系統(tǒng)提質(zhì)增效大會——鼎力打造高質(zhì)量、高效能，與城市水環(huán)境相融合，網(wǎng)廠河一體的排水系統(tǒng)

共創(chuàng) 共生 共贏-- 鼎力打造中國污水處理廠提標(biāo)改造及排水系統(tǒng)提質(zhì)增效核心技術(shù)品牌生態(tài)圈

（請?zhí)崆皥竺�，�?000人；2019年1400余人參會）

時間：2020年8月—9月 ，第一天報到，第二、第三天會場研討，第四天參觀

地點：山西 太原市 (具體酒店待定)

青島思普潤水處理股份有限公司

賽萊默(中國)有限公司

上海市城市建設(shè)設(shè)計研究總院(集團)有限公司

寧波市供排水集團有限公司

北京海普潤膜科技有限公司

大連宇都環(huán)境技術(shù)材料有限公司

天津大拇指環(huán)境工程有限公司

天津華博水務(wù)有限公司

國美(天津)水技術(shù)工程有限公司

青島洛克環(huán)�？萍加邢薰�司

亞洲環(huán)保

中國水業(yè)網(wǎng)（www.socialmediathoughtleader.com）

《給水排水》雜志社

浙江省城市水業(yè)協(xié)會

杭州市水務(wù)控股集團有限公司

國家城市給水排水工程技術(shù)研究中心

威立雅水務(wù)工程(北京)有限公司

蘇伊士水務(wù)技術(shù)(上海)有限公司

中國市政工程西北設(shè)計研究總院有限公司

中國市政工程西南設(shè)計研究總院有限公司

上海市城市建設(shè)設(shè)計研究總院(集團)有限公司

上海市政工程設(shè)計研究總院(集團)有限公司

廣州市市政工程設(shè)計研究總院有限公司

北控水務(wù)集團

北京排水集團

杭州市水務(wù)控股集團有限公司

常州市排水管理處

杭州蕭山環(huán)境集團有限公司

河北農(nóng)業(yè)大學(xué)水資源利用與健康水循環(huán)研究所

清華大學(xué) 環(huán)境學(xué)院、中國人民大學(xué)環(huán)境學(xué)院、哈爾濱工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、天津大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院、東南大學(xué)能源與環(huán)境學(xué)院 、浙江工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院、浙江工業(yè)大學(xué)建工學(xué)院、北京建筑大學(xué)城市雨水系統(tǒng)與水環(huán)境省部共建教育部重點實驗室、中—荷污水處理技術(shù)研發(fā)中心、江南大學(xué) 環(huán)境與土木工程學(xué)院、北京工業(yè)大學(xué)市政工程研究所、同濟大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 等。

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污水廠原址擴容提標(biāo)實例——李村河污水廠MBBR工藝總結(jié)

來源：孟濤中國給水排水

報告人：孟濤 高工

單位：中國市政工程華北設(shè)計研究總院有限公司第一設(shè)計院

主持人：邱維

( 廣州市市政工程設(shè)計研究總院 三院總工)

下面有請市政工程華北設(shè)計研究總院有限公司第一設(shè)計院孟濤高工為我們做介紹。

題目是污水廠原址擴容提標(biāo)實例，李村河污水廠MBBR工藝總結(jié)。有請。

孟濤：

各位專家，各位同仁大家下午好！

我是中國市政工程華北設(shè)計研究總院第一設(shè)計研究院的孟濤。在污水處理方面還是一個小學(xué)生，感謝這一次中國給水排水提供這么好一個機會，各位專家演講的非常精彩，受益匪淺。

今天我匯報的題目是李村河污水處理廠的工藝總結(jié)，主要是回顧和總結(jié)一下李村河污水處理廠2007年的提標(biāo)和2014年的擴建歷程，尤其是選擇MBBR工藝的經(jīng)過，以及兩次運用MBBR工藝過程中的一些經(jīng)驗，也是一家之言，希望大家多交流指正。同時也是為大家介紹一下明天要參觀的李村河污水處理廠。

匯報內(nèi)容分為以下幾個方面。第一個是污水廠背景簡介，第二個我們在升級改造過程當(dāng)中MBBR的選擇過程，第三個擴建過程當(dāng)中MBBR的選擇過程，第四是在擴建時MBBR的一系列中試和研究，最后是MBBR工藝應(yīng)用的總結(jié)。

青島市的幾個主要排水系統(tǒng)除了我們現(xiàn)在所在的城陽排水流域，還有婁山河、李村河、海泊河、團島、麥島等。其中李村河排水流域的李村河污水處理廠是目前青島市最大的一座污水處理廠，污水廠共經(jīng)過四次工程建設(shè)，一期是1997年建成投產(chǎn)，建設(shè)規(guī)模8萬噸，是國內(nèi)首座亞洲開發(fā)銀行貸款項目，也是較早使用改良UCT工藝的污水處理廠。二期工程2008年建成投產(chǎn)，建設(shè)規(guī)模9萬噸，工藝采用改良AAO工藝。升級改造工程于2007年開始，2010年建成，17萬噸的一個整體升級改造，主工藝采用MBBR。三期擴建工程2014年開始2016年建成，原址擴建8萬噸，總規(guī)模達到25萬噸，也是采用MBBR工藝。

尤其提一下一期的8萬噸設(shè)計，我特地找了一下當(dāng)時的設(shè)計資料，一份是外方UCT的設(shè)計計算書，一份是當(dāng)時項目負(fù)責(zé)人鄭一寧總工（鄭總是李村河污水廠從一期到三期擴建的項目負(fù)責(zé)人，2016年因病去世）手寫的一本計算書，可以看到，手寫的計算書中每一個構(gòu)筑物，包括每一個渠道都是仔細(xì)拿尺子畫的，每一步都有詳細(xì)的計算，體現(xiàn)了一種精益求精的態(tài)度，這一種態(tài)度也是從我們院老一輩開始代代相傳。同時當(dāng)時就積極學(xué)習(xí)吸收外方技術(shù)，說明了我們設(shè)計院也在不斷學(xué)習(xí)新技術(shù)，新思路，新方法。

污水處理廠的原設(shè)計規(guī)模就是17萬噸，一二期工程建設(shè)完成之后，基本已經(jīng)沒有什么空地。在17萬噸這一個升級改造任務(wù)的時候，也只能是見縫插針。到了擴建工程，因為李村河污水流域發(fā)展比較快，需要增加8萬噸的處理能力，并且是在原址擴容。最后也只能是將處理構(gòu)筑物擠進來，兩次都是采用的MBBR的工藝。下面就是李村河污水廠現(xiàn)狀的一個分布圖。

那么，為什么2009年開始做升級改造的時候選擇MBBR的工藝？首先大的背景就是我們院鄭興燦總工介紹過的太湖流域污水廠改造。2007年從太湖流域整體污水廠的提標(biāo)改造開始，當(dāng)時時任總理考察之后對太湖流域污水廠提出三個提高，提高污水處理能力，提高城市污水處理率，污水廠要提升到一級A標(biāo)準(zhǔn)。對于李村污水處理廠，依據(jù)地標(biāo)，依據(jù)山東省半島流域水污染綜合排放標(biāo)準(zhǔn)要求，考慮到膠州灣是一個半封閉的水體，從而2009年要求青島市所有的污水處理廠水質(zhì)要達到一級A標(biāo)準(zhǔn)。在方案研究時，我們學(xué)習(xí)借鑒了鄭興燦總工和其它團隊在無錫的一些研究成果。污水廠升級到一級A所需要解決的實際問題是有共性的，其工藝也是一個問題導(dǎo)向選擇，包括有機物達標(biāo)問題，氨氮達標(biāo)問題，總氮達標(biāo)問題，總磷達標(biāo)問題還有懸浮物達標(biāo)問題，在太湖流域污水廠改造中提出了問題也給出了相應(yīng)解決方法。這里借用一下當(dāng)時的PPT。

當(dāng)時無錫做了很多中試其中也包括MBBR的中試，同時也展開了很多相關(guān)課題研究。總結(jié)太湖流域各個污水處理廠升級提標(biāo)一些經(jīng)驗，得出穩(wěn)定達到一級A標(biāo)準(zhǔn)所需要設(shè)置的各個工藝單元，對一些工藝段和工藝參數(shù)進行了進一步的優(yōu)化。從現(xiàn)在來看我們做一些類Ⅳ類提標(biāo)也基本走不出這個圈，我們現(xiàn)在做的高級氧化，反硝化深床濾池在當(dāng)時也都做了一些研究。

我們還借鑒了一個參照，就是了解到無錫蘆村污水處理廠提標(biāo)改造之后效果挺不錯，而且從規(guī)模和生物處理工藝來說都跟我們比較相近。它采用的升級改造方案如下圖：

那么回到我們李村河污水處理廠提標(biāo)改造，當(dāng)時分析優(yōu)劣勢有以下幾個方面：劣勢主要是李村河污水處理廠的水質(zhì)指標(biāo)相當(dāng)高，因為匯水區(qū)域原先主要是工業(yè)區(qū)，工業(yè)廢水70%左右。2003年工業(yè)搬遷之后這個水質(zhì)沒有降，維持了原來水平還略有升高，而且沖擊負(fù)荷很高，給一級A穩(wěn)定達標(biāo)造成一定難度。第二個還是總氮穩(wěn)定達標(biāo)的問題，主要存在一個低溫硝化的問題，還有一個進水碳源不足問題。另外污水廠提標(biāo)擴建，實際問題還包括不能影響現(xiàn)有處理規(guī)模，盡量少停水乃至不停水，這同樣影響工藝選擇。

我們的優(yōu)勢就是污水廠生物處理工藝是一個多模式AAO工藝，多點進水，多點回流，還有缺氧回流，是一個較好的生物脫氮除磷工藝，而且運行比較靈活。

另外一個優(yōu)勢是李村河污水處理廠運行管理隊伍經(jīng)驗豐富，管理水平高。

因此升級改造的時候，借鑒蘆村污水廠總工藝采用MBBR工藝，主要考慮保證低水溫情況下的總氮指標(biāo)，通過增大缺氧池的容積，將好氧池部分容積改為缺氧池，好氧池不足部分通過MBBR去解決。在一期填料區(qū)是12500m 3，投加填料5000 m 3，好氧段池容39234 m 3，缺氧段池容31326m 3，二期基本相同，生物池填料區(qū)都采用加推流器的跑道型MBBR區(qū)。下圖就是生物池改造設(shè)計。

同時為了穩(wěn)定達到一級A，針對碳源不足設(shè)置了甲醇外碳源投加系統(tǒng)，深度處理采用混凝沉淀和濾布濾池工藝，濾布濾池采用鉆石型濾布濾池，保證SS的達標(biāo)。這是整個17萬噸一級A升級改造完成之后的實景圖片，包括機械混合絮凝沉淀池，改造之后生物池MBBR區(qū)以及鉆石型濾布濾池。

總的來說改造之后除了總氮之外，都能穩(wěn)定達標(biāo)，而且是在進水濃度非常高的情況下，下圖是進水情況，可以看出，在90%保證率情況下，BOD為495.21mg/L，COD為973.2 mg/L，SS為983.42 mg/L，氨氮54.90 mg/L，總磷17.77 mg/L，總氮90%在75到80之間，是一般的污水處理廠的兩倍以上。

升級之后的運行結(jié)果來講， BOD，COD，SS，氨氮，總磷都是優(yōu)于一級A標(biāo)準(zhǔn)�？偟�在不投加碳源的情況下，超標(biāo)現(xiàn)象嚴(yán)重。

2011年進出水水質(zhì)監(jiān)測表

2012年進出水水質(zhì)監(jiān)測表

那么在2014年開始做擴建工程時，為什么我們還是選擇MBBR工藝呢？首先在擴建的時候，還是需要在原廠內(nèi)擴建。本來李村河污水廠規(guī)劃時就是一個17萬噸二級出水標(biāo)準(zhǔn)的污水廠，我們經(jīng)過一期建設(shè)，二期建設(shè)，和一級A建設(shè)之后，已經(jīng)是見縫插針，這個場地內(nèi)基本上沒有空地，用地情況是最頭疼的問題。第二個是我們的進水水質(zhì)還是一直持續(xù)比較惡劣。

第三個升級改造都會帶來用電和其他一些設(shè)施影響，先天制約條件比較大，因此我們必須要選擇一個高效能集約化工藝。同時總結(jié)一級A升級改造的經(jīng)驗和問題，難點還是我們的進水還是碳源不足，不投加大量碳源的情況下總氮難以穩(wěn)定達標(biāo)，同時還存在難降解有機氮問題。

在工藝選擇中，針對李村河用地限制的實際問題，對集約化的工藝AAO+MBBR和AAO+MBR方案進行比選。方案一，新建兩組4萬噸的MBBR處理設(shè)施，這需要拆掉二期的4座二沉池騰出空間，同時拆除一期4座二沉池，新建一期二期共用的4座二沉池，總體來說此方案土建工程量較大，會影響污水廠擴建期間的處理能力。

方案二還是MBBR方案，新建8萬噸預(yù)處理、深度處理還有污泥處理構(gòu)筑物。生物處理部分僅新建4.5萬噸規(guī)模，其余3.5萬噸規(guī)模，一期增加1.5萬噸的處理能力，二期增加2萬噸處理能力，都通過MBBR解決，一期二期各增加5200方的填料和5700方填料，三期4.5萬噸核算大概3850萬的填料。

從這兩個方案比較MBR投資比較大，土建量比較大，對污水處理廠的現(xiàn)有運行也會造成一定影響。另外我們的污水廠進水的污水濃度比較高，采用膜工藝成本也是比較高。所以最后我們還是確定了繼續(xù)延用MBBR工藝。這是升級改造過程當(dāng)中和原址擴建工程MBBR選擇的歷程。

在擴建工程進行一個中試實驗。為驗證技術(shù)方案的可行性及科學(xué)性，以模擬改造后一期生化池為實驗對象，中試工藝流程與李村河污水處理廠升級改造工程采用的工藝流程一致，保持原有AAO+MBBR工藝不變，為了強化對TN的去除，增加后置反硝化A/O，在缺氧池和好氧池分別投加懸浮填料，中試工藝流程如下圖所示。

中試實驗裝置按照池容等比例原則，將擬改造后的李村河污水處理廠有效池容按照相同比例縮小到中試裝置上，中試裝置的處理水量與填料投加量也按照相同比例縮小。進水與現(xiàn)有生化池進水相同。中試分四個階段進行，歷程124天，實驗階段劃分以及各階段控制參數(shù)如下表所示。

中試系統(tǒng)的COD、氨氮、TN、TP處理效果分述如下。整個系統(tǒng)運行期間，COD均值為26.00mg/L，去除率平均為93.52%，穩(wěn)定達到一級A。由于系統(tǒng)的懸浮填料取自水廠生化池填料，已掛膜成熟，系統(tǒng)開始運行后，氨氮處理效果穩(wěn)定達到一級A標(biāo)準(zhǔn)，且出水平均值僅為1.26mg/L，平均去除率為96.67%。

由于進水碳源不足，TN在不投加碳源時難以達標(biāo)，第24-55d投加碳源，投加量為1.35kg/d乙酸鈉（相當(dāng)于BOD為60mg/L），期間TN始終穩(wěn)定達標(biāo)，且均值僅為6.20mg/L，去除率平均為89.67%，水廠同期出水TN均值為16.95mg/L。第53-81d投加碳源量為0.67kg/d乙酸鈉（相當(dāng)于BOD為30mg/L），期間TN亦始終穩(wěn)定達標(biāo)，且均值僅為11.66mg/L，水廠同期均值為17.46mg/L。

中試系統(tǒng)的進水負(fù)荷是污水廠的1.2倍，但出水指標(biāo)均優(yōu)于原廠運行，在沒有增加池容、僅改變了功能分區(qū)和增加填料的情況下，氨氮、COD、TN遠優(yōu)于一級A標(biāo)準(zhǔn)，說明了升級改造方案有效、可靠。自115d-124d，進水增至原來的1.3倍，但處理效果基本未受影響。同時可以看出，進水水質(zhì)波動極大，且濃度較高，而出水則基本穩(wěn)定，并未受水質(zhì)沖擊影響，可見五段式的泥膜復(fù)合工藝對水質(zhì)沖擊具有較強的抵抗力。中試中也發(fā)現(xiàn)了一些現(xiàn)象，比如DO，在實驗過程中，系統(tǒng)主好氧區(qū)DO逐步降低，II、III、IV分別為1.5-2.5、1.5-2.0、1.2-1.5mg/L，甚至比一般活性污泥系統(tǒng)DO水平還要低，與文獻報道MBBR的DO水平差距較大（一般>4mg/L），但處理效果并未受影響。分析原因，主要是隨著DO的逐步控制、降低，有利于微生物的定向培養(yǎng)，篩選出嗜低氧環(huán)境的硝化菌群，實現(xiàn)低能耗下的高效處理。另外我們驗證了后置缺氧MBBR區(qū)的脫氮效果缺氧區(qū)懸浮填料采用已掛摸的硝化填料啟動，至72d生物膜基本成熟，反硝化速率可達0.1076gN/(m 3·min)，在實驗過程中僅靠內(nèi)源反硝化即可消減約5mg/L的TN。

運用中試結(jié)果到我們擴建工程中，結(jié)合污水廠以前運用MBBR的經(jīng)驗，設(shè)計了新建4.5萬噸的生物池。

相比提標(biāo)改造的工藝，主要做了兩項改動，一是將以前的跑道型MBBR區(qū)改成了微動力循環(huán)型，二是設(shè)置了后置缺氧MBBR。但是最后實際運行中，后置缺氧MBBR的填料掛膜較慢，還出現(xiàn)了一次攔截篩網(wǎng)堵塞，發(fā)生填料溢流情況，最后這個后置缺氧區(qū)取消了填料。另外值得一提的是內(nèi)碳源開發(fā)，我們做了兩個普通的濃縮池，初沉污泥進入其中一個濃縮池，大概停留時間八小時，上清液的指標(biāo)大概COD2萬左右，氨氮100左右。上清液回流到新建4.5萬噸生物池，能節(jié)省大量外加碳源實現(xiàn)一級A出水達標(biāo)。一二期的挖潛改造思路也基本相同。

擴建后的2017年運行效果見下圖，很多數(shù)值已經(jīng)達到了類Ⅳ類指標(biāo)。

最后總結(jié)一下MBBR工藝，什么情況下適用MBBR，MBBR怎么計算，還有MBBR的具體設(shè)計。首先適用性問題，對于新建工程，能夠節(jié)約占地，實現(xiàn)工藝目的。對于改造工程，能夠?qū)崿F(xiàn)原址擴容，改造土建工程量小，并且新建和提標(biāo)時，通過合理應(yīng)用MBBR工藝，都能實現(xiàn)出水達標(biāo)，結(jié)合深度處理，能夠?qū)崿F(xiàn)類IV類標(biāo)準(zhǔn)。其次，計算問題，包括估算的MLSS折合量和通過填料表面積及氨氮負(fù)荷，都能夠指導(dǎo)不同階段的工藝計算。最后，在具體設(shè)計中，原先我們使用的是跑道型MBBR區(qū)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)跑道型中填料對混凝土的沖刷非常嚴(yán)重，另外存在一個在出水篩網(wǎng)處的堆積，現(xiàn)在更多使用微動力循環(huán)型。微動力循環(huán)型也需要考慮一些因素，比如沿線配水均勻性問題，區(qū)域長度，還有由于穿孔管設(shè)置對能耗的一定影響。其它需要注意的就是出水篩網(wǎng)和篩桶的設(shè)置。由于時間關(guān)系，希望能和大家會后交流。

總而言之，李村河污水處理廠的提標(biāo)和擴建時限制因素較多，工藝選擇受用地條件、實施條件、污水廠運行的影響，但最終實施后，在進水濃度較高的情況下，各項的出水水質(zhì)都優(yōu)于一級A并且大部分達到類Ⅳ類，分析來講這也不是偶然，除了設(shè)計院、填料供應(yīng)商的努力之外，更多的應(yīng)歸功于高素質(zhì)的運行團隊，就如我院鄭一寧總工生前所說的“三分靠設(shè)計，七分靠運行”，因此借此機會感謝青島水務(wù)環(huán)境公司，他們的運行人員非常優(yōu)秀，特別鉆研，將我們的設(shè)計發(fā)揮出了最大能力。

我的匯報就到這里，謝謝大家。

MBBR在準(zhǔn)IV類提標(biāo)改造過程中的應(yīng)用以及工程研究進展

來源 ：吳迪中國給水排水

青島思普潤水處理股份有限公司 吳迪 副總經(jīng)理 在中國給水排水2018年中國污水處理廠提標(biāo)改造高級研討會(第二屆) 的報告內(nèi)容整理。

吳迪：任何一個技術(shù)都是經(jīng)過原始的創(chuàng)造期，以及在工程實踐中的二次開發(fā)過程，今天介紹的主題，即MBBR在準(zhǔn)IV類提標(biāo)改造過程中的應(yīng)用以及工程研究進展，主要分為5個部分。

首先向大家介紹MBBR工藝，MBBR即移動床生物膜工藝，通過向反應(yīng)器內(nèi)投加懸浮載體填料來強化處理效果。根據(jù)微生物的存在方式，主要分為泥膜工藝和純膜工藝。早起在歐洲主要為新建工程所以采用純膜工藝，不富集活性污泥，而在國內(nèi)以及北美推廣主要為升級改造，主要為活性污泥復(fù)合的形式，做成泥膜復(fù)合工藝，當(dāng)然也有一些商業(yè)名稱，如IFAS、Hybird、Hybas。根據(jù)提供的動力來源分為在好氧段投加，通過曝氣作為動力來源，以及在缺氧區(qū)投加依靠攪拌作為動力來源兩種方式。

多數(shù)人對于MBBR的直觀理解就是投點塑料增加點生物量，但是隨著我們十多年來的研究，MBBR填料我們認(rèn)為是工藝品，能夠高效富集菌群，是包括填料、配套設(shè)備、概念設(shè)計的工藝包，具有強化脫氮除磷的技術(shù)集合。

隨著技術(shù)的進展，早期主要克服水力學(xué)上的問題，防止篩網(wǎng)堵塞，選擇合適的填料外觀，保證填料的流化，這個階段的成功標(biāo)準(zhǔn)即不出現(xiàn)失敗案例；到了第二個階段，在填料掛膜上，如何讓填料更好的掛膜，如何在各類池型能夠把MBBR鑲嵌，如何合理的設(shè)計選擇最優(yōu)的填料量，這個階段的主要目的是保障工藝的穩(wěn)定達標(biāo)；到第三個階段就是在節(jié)能優(yōu)化和高效低耗的問題上實現(xiàn)節(jié)能運行。思普潤06年成立，利用2年解決了水力學(xué)的問題，從08年開始利用了6年時間解決了在各類一級A提標(biāo)過程中，結(jié)合各種池型、水質(zhì)等，解決了如何能夠穩(wěn)定達標(biāo)的問題。從14年到現(xiàn)在著眼于工藝的優(yōu)化運行和節(jié)能降耗。今天的介紹主要順著這樣的脈絡(luò)，把我們一級A，地表IV類水改造的過程和經(jīng)驗與大家分享，首先就是一級A提標(biāo)上。

我們當(dāng)時克服的是工程化的突破問題，防止出現(xiàn)失敗案例，如何解決填料攔截篩網(wǎng)的問題。非常感謝無錫蘆村，這是我們第一個工程案例，也是國內(nèi)首座將MBBR工藝應(yīng)用于大型污水處理廠的案例，我們在這個案例中解決的就是水力學(xué)方面的問題，讓我們認(rèn)識到載體、攔截和流化三者之間的關(guān)系，載體的尺寸和材質(zhì)決定了攔截形式，流化又為防堵提供了動力來源，載體的比重和流化的設(shè)計是相互影響的。

并且在無錫蘆村的改造過程中，發(fā)現(xiàn)懸浮載體能夠增加污泥量，來強化硝化效果，這樣的話可縮小好氧池的池容，擴大了缺氧區(qū)。這樣在設(shè)計上突破了池容比例的限制，進而強化TN。所以在無錫蘆村的案例上我們形成了技術(shù)路線1，新增部分好氧池為缺氧區(qū)，好氧硝化不足的問題通過投加懸浮填料予以補足。

比如烏拉特中旗的案例，6℃低溫下采用MBBR工藝改造后能夠穩(wěn)定達標(biāo)。主要在于懸浮載體的污泥齡特別長以及微生物分層分布的保護效果，此外在改造過程中我們把氧化溝的表面曝氣改為了底部曝氣，也有利于溫度的控制。類似，像高鹽、貧營養(yǎng)的水質(zhì)都是活性污泥法所不擅長的，而MBBR則可以很好的應(yīng)對。

說完強化硝化，再舉一個MBBR強化穩(wěn)定性的例子。我們在長三角有個污水廠，有四組池子，是先后建設(shè)的，不同的停留時間要達到一級A所需要的填料量也是不同的，并且整個改造也是有先有后，填料的成熟度也不同，當(dāng)水廠遇到很強的沖擊后，很明顯的能感受到懸浮載體投加量比較多，投加時間比較長的，其處理效果也比較穩(wěn)定，耐沖擊性能強。分析原因，MBBR是一種菌種固定化技術(shù)，水廠受沖擊最主要的就是活性污泥，其硝化細(xì)菌在沖擊的過程中逐步流失，而MBBR很好的將硝化菌群固定，能夠保證較好的抗沖擊性能。

MBBR強化反硝化方面，在焦作進行了工程化的對比實驗。焦作萬方一共5萬噸/d，兩期建設(shè)分別采用了兩條技術(shù)路線，其中一期我們采用的是技術(shù)路線1，即擴大缺氧池池容，好氧區(qū)投加填料；二期我們采用好氧和缺氧區(qū)同時投加填料，進行效果的比對。兩個路線的處理效果是相當(dāng)?shù)模�都能達到目的，但是很多污水廠的具體情況不同，要想能夠選擇合理的方式，還是需要進行比較，碳源是否充足，原來的曝氣設(shè)施，進水總氮情況等，在投資和運行費用之間選擇平衡點。

我們在改造中還發(fā)現(xiàn)MBBR可持續(xù)升級，在李村河污水廠2010年進行過一次改造，是將主要的排放指標(biāo)達到一級A，進一步的，李村河進行擴容，我們又在原池進行了一次改造，延續(xù)了MBBR的技術(shù)路線，增加了MBBR池的池容，在原池內(nèi)增設(shè)了后缺氧和后好氧區(qū)，形成了五段式的工藝，改造都是在原池內(nèi)完成的。MBBR這種可持續(xù)升級能力還是在于不同的懸浮載體的去除能力是不一樣的。以800m2/m3的填料為例，最大填充率67%時，其處理負(fù)荷是傳統(tǒng)活性污泥法的2.65倍。這就讓MBBR不論是在新建還是在改造項目中都有很大延展性，可以做到持續(xù)的升級。包括剛才前面有問的，如果水質(zhì)變化怎么辦，如果采用MBBR工藝的話我們可以通過填料的補投來實現(xiàn)。

在我們MBBR工藝的改造過程中，我們逐步形成了一個共識，MBBR的處理效果是和比表面積息息相關(guān)的，這個理念也是得當(dāng)了國內(nèi)行業(yè)內(nèi)的廣泛認(rèn)同，新修訂的室外排水規(guī)范，也是把表面負(fù)荷作為了設(shè)計參數(shù)。從表面負(fù)荷的概念我們還要引起三方面的警惕：第一就是懸浮載體是不是應(yīng)該強調(diào)生物量更多，這個概念顯然是荒謬的，因為我們關(guān)注的是它的比表面積而不是生物量，并且懸浮載體主要是富集自養(yǎng)菌硝化細(xì)菌，其比生長速率低，自然也不會有很大的生物量；第二就是填料改性，其實這個理念也是為了富集更大的生物量，實際上在表面負(fù)荷的設(shè)計理念下，這些都不是科學(xué)的；第三個就是參數(shù)作假，以比較低的有效比表面積來冒充高的。我們在2014年的時候出臺了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，來規(guī)范市場行為，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)里面也針對MBBR的參數(shù)做出來明確的界定，防止造假，里面有各類不同類型的填料的有效比表面積。并且我們在工程應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，采用純的高密度聚乙烯材料，其壽命更長久。

對于一級A的改造，在2015年思普潤就已經(jīng)積累了80項工程案例，500萬噸水質(zhì)。涵蓋了各類池型的改造，積累了豐富的經(jīng)驗�；仡櫼患堿的改造，實際上是從我們先開始工藝實施，建立設(shè)計體系，然后再更深入的理解工藝，知道了MBBR的技術(shù)核心在于懸浮載體比重和材質(zhì)、懸浮載體設(shè)計參數(shù)、懸浮載體的攔截和懸浮載體的流化。并且確定了思普潤MBBR工藝包。

從一級A到準(zhǔn)IV類我們有新的思考，COD完全是由水質(zhì)來決定的，水質(zhì)好自然30是沒有問題的；氨氮很多南方的水廠已經(jīng)能夠達到準(zhǔn)IV類，但是不穩(wěn)定，很難完全穩(wěn)定的達到準(zhǔn)IV類水；TN概況起來最簡單的就是碳源的問題，而我們的目標(biāo)是如何能少投碳源；TP這么低的排放標(biāo)準(zhǔn)需要我們倒逼生化段，充分發(fā)揮生物除磷的作用；而SS很多準(zhǔn)IV類的標(biāo)準(zhǔn)選擇性的忽略掉，沒有要求SS，這也是非常合理的，并且他對于自然水體的危害不大。所以從標(biāo)準(zhǔn)的變化倒逼了技術(shù)的強化和優(yōu)化生物脫氮除磷。對于一級A，許多構(gòu)筑物包括深度處理的建設(shè)是一種粗放型的升級改造模式，而在準(zhǔn)IV類，整個的工藝流程已經(jīng)布滿，所以倒逼我們把所以的工藝深度挖潛，尤其是生化工藝，要走集約型的工藝路線。我們對改造過的案例進行了進一步的分析和追蹤。

剛開始改造是幫助業(yè)主完成他們的任務(wù)，而在改造以后是業(yè)主幫助我們共同促進工藝的提高。比如說在李村河，我們原來的工藝都是增加前缺氧，而在李村河原池的基礎(chǔ)上形成了后缺氧，形成了五段Bardenpho工藝，該工藝突破了回流比對總氮的去除限制強化處理效果。這就是我們升級改造的第三條技術(shù)路線，采用五段Bardenpho工藝。

并且我們在李村河也發(fā)現(xiàn)了很明顯的SND過程，通過沿程斷面的分析，好氧段有明顯的總氮去除，助力了總氮的保障。從微觀上，我們通過高通量分析進一步發(fā)現(xiàn)填料上反硝化細(xì)菌的占比約20%，這也為宏觀上出現(xiàn)了SND過程提供了證據(jù)。再進一步發(fā)現(xiàn)，對于硝化細(xì)菌，填料和污泥的作用也是不一樣的。活性污泥中所含有的這一類硝化細(xì)菌在投加填料的過程中其占比是逐漸減少的。而我們通常所說的這一類硝化細(xì)菌NOB的占比是逐漸增大的。并且我們的工程實踐表明，這類NOB是一種全程硝化細(xì)菌，單一細(xì)胞能夠?qū)崿F(xiàn)。這就是MBBR對于硝化細(xì)菌改善的一個微觀證據(jù)。除了在李村河，我們在上海奉賢也進行了進一步的測定，對國內(nèi)眾多的我們做過的污水廠都進行了跟蹤，填料上硝化細(xì)菌的占比大概在8~15%，最高可達32%，大部分反硝化均占比在10~15%，最高能到54%。雖然水質(zhì)有差別，但填料上微生物的相似度很高，所以我們得出一個結(jié)論，對于填料有獨立于水質(zhì)的微生物進化系統(tǒng)，增加了系統(tǒng)的多樣性和抗沖擊能力。并且SND過程也是普遍存在的，比如在寧波新周，改造前后，三段工藝改為五段工藝，前缺氧的處理能力沒有大的變化，而好氧和后缺氧有明顯的總氮去除。雖然只有3~6mg/L的TN，但是可以看到新周污水廠在夏季完全不用投碳源，冬季要想穩(wěn)定達標(biāo)，只需要投加少量碳源即可，節(jié)約了大量的總氮投加費用。我們進一步認(rèn)識到，Bardenpho和MBBR工藝的結(jié)合絕不是1+1=2，而是實現(xiàn)工藝的融合。在團島污水廠，也發(fā)現(xiàn)了明顯的SND過程，并且進一步發(fā)現(xiàn)，團島的生物除磷效果非常好，生化段出水TP能達到1mg/L以下。

那么我們知道脫氮除磷的矛盾在于泥齡，除磷需要短泥齡，而脫氮除磷需要長泥齡，傳統(tǒng)的活性污泥法為單一泥齡系統(tǒng)，無法同時兼顧脫氮除磷。加入MBBR后，就形成了懸浮態(tài)和附著態(tài)兩種泥齡，這樣的話就可以控制懸浮態(tài)為短泥齡，附著態(tài)為長泥齡。實現(xiàn)脫氮除磷在反應(yīng)器內(nèi)的分離，從而實現(xiàn)較好的脫氮除磷效果。

整體而言，剛才我說MBBR可以同步脫氮除磷，強化硝化反硝化大家可能還有疑問。實際上，MBBR對于硝化或者反硝化是通過直接富集菌種，對于反硝化的強化要不直接投加在缺氧段，要么通過池容的分配來擴大缺氧區(qū)，再一個就是SND，助力TN的去除效果的提升。對于除磷，一方面是可以縮短泥齡，再一個反硝化的徹底也為除磷提供了良好的條件。

從掛膜的角度，我們發(fā)現(xiàn)掛膜的關(guān)鍵因素就是胞外聚合物EPS的分泌，而流化對于EPS的分泌具有重要的作用。所以我們進一步認(rèn)識到，懸浮載體要想很好的掛膜，流化的控制室非常重要的。水力剪切對于MBBR工藝非常重要，我們曾經(jīng)做過實驗進行100%的填充，填料一年內(nèi)沒有掛膜，降低填充率提供流化后，所呈現(xiàn)出的掛膜效果就非常好。所以水力剪切對掛膜至關(guān)重要。

經(jīng)過我們在一級A的眾多實踐，我們形成了5條升級改造的技術(shù)路線，也基本上是MBBR改造大家都認(rèn)可的一個標(biāo)準(zhǔn)。從一級A到準(zhǔn)IV類，我們可以明顯的看到，我們一級A的時候是靠工程來驅(qū)動的，而到準(zhǔn)IV類則是從我們技術(shù)研發(fā)來驅(qū)動，通過我們對一級A案例的不斷回訪和優(yōu)化，總結(jié)經(jīng)驗歸納設(shè)計，與業(yè)主共同進行MBBR工藝的二次開發(fā)。

準(zhǔn)IV類主要提幾個業(yè)績，李村河污水廠。雖然是按照一級A進行設(shè)計，但是已經(jīng)考慮到了后續(xù)的提標(biāo)。我們進行了池容的開發(fā)，從原來的好氧池需要推流器的循環(huán)流動池型到微動力混合池型，可以節(jié)約將近10%的能耗。微動力混合池型作為我們的技術(shù)升級目前也已經(jīng)用于一百多萬噸水的處理過程，該池型流化狀態(tài)非常好，沒有填料堆積的情況發(fā)生。寧波新周是我們準(zhǔn)IV類水的業(yè)績。新周污水廠是半地下的污水廠，主要難點就是TN要降低至10mg/L，我們延續(xù)了李村河的技術(shù)路線，將氮磷指標(biāo)都壓到生化段，深度處理保障相應(yīng)指標(biāo)的去除。在正常不加碳源的時候，整個夏季的時候TN是能夠完全達到10mg/L的，而冬季會略微超了一點，通過投加碳源后可以達標(biāo)。這個是對比連續(xù)兩年的改造效果。我們的準(zhǔn)IV類業(yè)績包括新周、三門、天津和深圳�，F(xiàn)在已經(jīng)做了將近10例，積累了大量的經(jīng)驗。我們在面對準(zhǔn)IV類的時候，通過微動力混合池型，SND的加載以及Bardenpho和MBBR的整合形成了我們MBBR+的技術(shù)，共同助力準(zhǔn)IV類水的提標(biāo)。

并且許多污水廠水質(zhì)水量有變化需要擴容，我們在泥布灣污水廠進行了一個全流程的改造，整體擴容20%。采用MBBR擴容生化段并不是難點，主要難點在于深度處理水力負(fù)荷上。通過合理布置，目前出水也是達到了準(zhǔn)IV類水的標(biāo)準(zhǔn)。采用的技術(shù)就是MBBR+強化沉淀+超效分離，專門用于污水廠的提量。對于已經(jīng)做完一級A但是還沒有完全達到的或者是對準(zhǔn)IV類水有更高要求的，來實現(xiàn)全流程的提標(biāo)和改造。

未來我們倡導(dǎo)污水廠的節(jié)能降耗，那么厭氧氨氧化工藝無疑是非常好的選擇。我們已經(jīng)在團島展開了厭氧氨氧化的中試。我們分析，團島的消化液占全廠負(fù)荷的10%，C/N比為0.5，而主流投加碳源量在3~4t，通過核算，碳源的投加幾乎全部用于去除消化液總的氮，如果我們采用厭氧氨氧化技術(shù)去除掉消化液中的氮，水線不僅可以降10%，而且可以節(jié)約全部水線的碳源投加。所以厭氧氨氧化工藝顯然是非常有前景的。目前我們也正在籌劃工程的落地。

最后為大家介紹一下思普潤公司，思普潤成立于2006年，12年來專注于MBBR的工藝研發(fā)和工程推廣，目前公司已經(jīng)做了一百多個項目，從一級A到準(zhǔn)IV類水，思普潤也是隨著中國的排水逐漸發(fā)展起來的，思普潤是MBBR工藝的推廣和守護者。

思普潤推動了國內(nèi)MBBR的發(fā)展，MBBR也成就了思普潤在行業(yè)內(nèi)的領(lǐng)軍地位。并且我們這么多年的經(jīng)驗做了一個簡單的論述集，如果大家有需要的話可以關(guān)注公眾號，回復(fù)姓名電話和地址，我們可以為大家郵寄。這本集合就是把我們在一級A和準(zhǔn)IV類所有的技術(shù)經(jīng)驗都寫了進去，可以供大家做技術(shù)決策和參考。非常感謝今天的聆聽，我們這個團隊繼續(xù)為整個MBBR的推廣做貢獻，思普潤歡迎四方賓朋到青島作客，我們進一步做探討，謝謝大家。

全國31省市4500家污水處理廠名單（下載全名單請點擊底部 “閱讀原文”）