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MSBR污水脱氮除磷处理工艺
连续流序批式活性污泥法新工艺（Modified Sequencing Batch Reactor, 简称MSBR），是同济大学顾国维教讲课题组对传统活性污泥法（SBR）进行了改善，在工艺步骤和结构形式上综合了Bardenpho,A2/O，氧化沟，CAST等脱氮除磷工艺优点，开发成功最新结果。
MSBR污水处理新工艺能使吨污水处理厂投资降低近三分之一，而处理效果要优于传统处理工艺。该工艺为多种微生物繁殖发明了最好环境条件和水力条件，使有机物降解、氨氮硝化、磷释放和吸收等生化过程一直处于高效反应状态，提升了降解效率，整个系统采取组合式联体结构，不需设备初沉池和二沉池，降低了占地面积，降低了运行费用。
MSBR工艺可依据具体情况进行步骤布局：
城市污水强化除磷系统：突出系统除磷效果，确保最高除磷效率，而脱氮效率可在一定改变范围内调整。
城市污水高效除磷脱氮系统：可同时确保最高脱磷和除氮效果，深入提升了脱氮效率。
工艺污水处理系统：可依据处理对象和要求去除污染物不一样进行对应调整，适适用于含高浓度氨氮有机污水处理。
系统自动控制：整个污水处理厂可实现自动控制，依据处理规模大小和构筑物设置设定多个PLC控制子站，可用上位机对系统设备运行情况，、系统运行参数进行实时监视，对故障情况立即给声光报警，并可对系统参数进行设定，自动生成并打印相关数据报表，经过使用远程Modem，可对污水处理厂实施异地地监控和操作。
MSBR工艺和通常传统活性污泥工艺相比还含有以下四个特征：
1、MSBR池集水量及水质调整、生化反应和污泥沉淀功效于一身，无需另建二沉池，采取组合结构形式和其它工艺相比较而言，土建投资较少；
2、MSBR系统运行经历缺氧、厌氧、缺氧、沉淀等阶段，微生物可经过多个路径进行代谢，利用不一样形态氧源作为电子受体，使有机质降解更完全且能耗又省，脱氮除磷效果愈加好；
3、MSBR系统中污泥一样经过厌氧、好氧环境，筛选了优势菌种，抑制了丝状菌生长，污泥沉降性能和脱水性能良好，较低剩下污泥产率和较高剩下污泥浓度使该系统更含有吸引力；
4、污泥浓度高，耐冲击负荷能力强，能适合多种进水水质有机废水处理；
5、排放剩下污泥浓度高，体积小，剩下污泥处理方便简捷。
一、概述
MSBR（Modified Sequencing Batch Reactor）是改良式序列间歇反应器，是C.Q.Yang等人依据SBR技术特点[1-3]，结合传统活性污泥技术，研究开发一个更为理想污水处理系统。MSBR既不需要初沉池和二沉池，又能在反应器全充满并在恒定液位下连续进水运行。采取单池多格方法，结合了传统活性污泥法和SBR技术优点[4-5]。不仅无需间断流量，还省去了多池工艺所需要更多连接管、泵和阀门。经过中试研究及生产性应用，证实MSBR法是一个经济有效、运行可靠、易于实现计算机控制污水处理工艺。
一、MSBR基础原理和特点
1、MSBR基础组成
反应器三个关键部分组成：曝气格和两个交替序批处理格。主曝气格在整个运行周期过程中保持连续曝气，而每半个周期过程中，两个序批处理格交替分别作为SBR和澄清池。图1所表示。
4序批处理格
3曝气格
2曝气格
1序批处理格
图1 MSBR平面部署图
2、MSBR操作步骤
在每半个运行周期中，主曝气格连续曝气，序批处理格中一个作为澄清池（相当于一般活性污泥法二沉池作用），另一个序批处理格则进行以下一系列操作步骤，图2所表示。
缺氧混合
步骤1
出水
澄清
曝气 曝气
进水
出水
曝气 曝气
澄清
缺氧混合
曝气 曝气
进水
步骤2
进水
出水
澄清
缺氧混合
步骤3

步骤4曝气 曝气
曝气
进水

出水
澄清

进水
进水
出水
曝气 曝气
澄清
静置沉淀
出水
曝气 曝气
步骤5
澄清
延时曝气
步骤6

图2 MSBR运行过程示意图
步骤1：原水和循环液混合，进行缺氧搅拌。
在这半个周期开始，原水进入序批处理格，和被控制回到主曝气格回流液混合。在缺氧和丰富硝化态氮条件下，序批处理格内兼性反硝化菌利用硝酸盐和亚硝酸盐作为电子受体，以原水及内源呼吸所释放有机碳作为碳源，进行无氧呼吸代谢。因为早期序批处理格内MLSS浓度高，硝化态氮浓度较高，所以碳源成为反硝化速率限制条件。伴随原水加入，有机碳浓度增加，提升了反硝化速率。
来自曝气格和序批格原有硝态氮经过反硝化得以去除。另外，该阶段运行也是序批处理格中较高浓度污泥向曝气格回流过程，以提升曝气格中污泥浓度。
步骤2：部分原水和循环液混合，进行缺氧搅拌。
伴随步骤1中原水不停进入，序批处理格内有机物和氨氮浓度逐步增加。为阻止在序批处理格内有机物和氨氮过分增加，原水分别流入序批处理格和主曝气格。使序批处理格内维持一个合适有机碳水平，以利于反硝化进行。混合液经过循环，继续使序批处理格原来积聚MLSS向主曝气格内流动。
步骤3：序批格停止进原水，循环液继续缺氧搅拌。
以后中止进入序批处理格原水。原水在剩下操作中，直接进入主曝气格。这使得主曝气格降解大量有机碳，并减弱微生物好氧内源呼吸。序批处理格利用循环液中残留有机物作为电子供体，以硝化态氮作电子受体，继续进行缺氧反硝化。因为有机碳源降低，缺氧内源呼吸速率将提升。来自主曝气格混合液含有较低有机物和MLSS浓度。经循环，把序批处理格内残余有机物和活性污泥推入主曝气格，在此进行曝气反应降解有机物，并维持物质平衡。
步骤4：曝气，并继续循环。
进行曝气，降低最初进水所残余有机碳、有机氮和氨氮，和来自主曝气格未被降解有机物和内源呼吸释放氨氮，并吹脱在前面缺氧阶段产生截留在混合液中氮气。连续循环增加了主曝气格内微生物量，同时深入降低序批处理格中悬浮固体，降低了MLSS浓度，有利于其在下半个周期中作为澄清池时，降低污泥量以提升沉淀池效率。
步骤5：停止循环，延时曝气。
为深入降低序批处理格内有机物和氮浓度，降低剩下氮气泡，采取延时曝气。这步是在没有循环，没有进出流量隔离状态下进行。延时曝气使序批处理格中BOD5和TKN达成处理要求水平。
步骤6：静置沉淀。
延时曝气停止后，在隔离状态下，开始静置沉淀，使活性污泥和上清液有效分离，为下半个周期作为澄清池出水做准备。沉淀开始时，因为仍存在剩下溶解氧，沉淀污泥中硝化菌继续硝化残余氨，而好氧微生物继续进行好氧内源呼吸。当混合液中氧降低到一定程度时，兼性菌开始利用硝化态氮作为电子受体进行缺氧内源呼吸，进行程度较低反硝化作用。在整个半周期作为沉淀池，其出水质量是可靠。在这一步，能够从交替序批处理格中排放剩下污泥。
第二个半周期：步骤6结束标志着处理运行下半个循环操作开始。经过两个半周期，改变交替序批处理格操作形式。第二个周期和第一个半周期6个操作步骤相同。
3、MSBR法关键运行特点
（1）MSBR系统能进行不一样配置设计和运行，以达成不一样处理目标。
（2）每半个运行周期中，步骤数量和每步骤所需时间，取决于原水特征和出水要求。这里介绍了6个运行步骤，但所需总步骤能够被系统设计者所选择。常常能够在实际运行中降低，方便使运行过程简单化。比如，步骤1和步骤2能经过延长步骤1和降低步骤2时间来合并这两步为一步。增加步骤1时间则增加序批处理格有机碳量，这使得在不进原水缺氧混合时间需要更长，以平衡步骤3。也能够增加步骤，进行更多缺氧、好氧序批操作，来处理有机物和氨氮浓度更高原水，以达成更低出水总氨要求。
（3）在每半个循环中，原水大部分时间是进入主曝气格。接着是部分或全部污水进入作为SBR序批处理格。在主曝气格中完成了大部分有机碳、有机氮和氨氮氧化。另外，主曝气格在完全混合状态下连续曝气，发明了一个稳定生物反应环境。这使得整个设备能承受冲击负荷影响。
（4）从序批处理格到主曝气格循环流动，使得前者积聚悬浮固体运输到了后者。循环也把主曝气格内被氧化硝化氮运行到在半个循环大部分时期处于缺氧搅拌状态下序批处理格，实现脱氮目标。
（5）污泥层作为一个污泥过滤器，对改善出水质量和缺氧内源呼吸进行反硝化相关键作用。
4、MSBR法应用于和发展
MSBR技术已在多个污水处理厂应用，在加拿大Saskatchewah Estevan 污水处理厂则为一实例。即使因为严寒造成部分冰冻问题，但污水厂还是取得了相当好处理效率。平均温度为13℃，系统处理效果（测试时间1996年4月-1997年3月）如表1所表示。
表1 Estevan污水处理厂MSBR测试结果
项目
进水
出水
去除率（%）
BOD5（mg/l）
165
8.5
95
TSS（mg/l）
212
11
95
TKN（mg/l）
39
3.5
91
TP（mg/l）
5.1
1.9
63
实践表明MSBR是一个可连续进水、高效污水处理工艺，且简单，容积小，单池。易于实现计算机自动控制。在较低投资和运行费用下，能有效地去除含高浓度BOD5、TSS、氮和磷污水。总而言之，系统在低HRT、低MLSS和低温情况下，含有优异处理能力。MSBR技术研究和发展方向以下：
（1）MSBR技术深入发展是生物除磷或同时脱氮除磷。现在同济大学环境科学和工程学院对此正在作深入研究，并已取得了相关键理论意义和应用价值研究结果。
（2）MSBR系统能够有多种不一样配置，比如沟（渠）形式，且且现在已经在开发研究。
（3）MSBR生物处理动力学模式研究，以提供普遍设计和运行依据。
（4）MSBR运行过程智能化控制研究，以实现系统各操作过程，含有适应性和最优控制。因为系统各格互联、交替操作，且能够经过选择、组合和取舍操作步骤，调整各操作步骤时间来控制运行，其运行过程比较复杂。另外，假如进水水质改变，MSBR法运行过程更含有非线性、时变性和模湖性特点，难于用数学模型依据传统控制理论进行有效控制，所以对MSBR法这么复杂系统进行在线模湖控制，将能得到其它控制方法无法实现令人满意控制效果。这也是MSBR法一个关键研究方向。