MBBR工艺在农村生活污水处理中的应用.pdf

2023年第3 期环保科技Vol.29No.3MBBR工艺在农村生活污水处理中的应用姚宁波周凯李东於胜洪黄青飞 徐玉璐!骆靖宇?（1.安徽舜禹水务股份有限公司，合肥2 3 113 1;2.苏州首创嘉净环保科技股份有限公司，江苏苏州2 1512 6）摘要：MBBR工艺具有抗冲击负荷能力强、处理效率高、泥龄长、剩余污泥少的优点，在农村生活污水治理中得到广泛应用。文章阐述了MBBR工艺的结构组成、工艺特点，介绍了MBBR工艺在农村污水处理中的实际运行效果。通过试验发现,MBBR工艺对有机物和NH，-N的去除效率高，COD的平均去除率为7 2%,NH，N的平均去除率为9 7.2%，出水COD和NH，-N满足GB18918-2002一级A排放标准;MBBR工艺对TP的平均去除率为2 2.2%，去除能力有限，出水TP的稳定达标需辅以化学除磷手段;MBBR工艺对TN的去除率最高可达8 0%，碳源不足是TN去除效果差的重要限制因素。文章研究结果可为MBBR的工程推广应用提供数据参考和技术支撑。关键词：MBBR工艺；工艺特点；农村生活污水处理；去除效果中图分类号：X703Application of MBBR process in rural domestic sewage treatmentYao Ningbo,Zhou Kai,Li Dong,Yu Shenghong”,Huang Qingfei,Xu Yulu,Luo Jingyu?(1.Anhui Shunyu Water Affairs Co.,Ltd.,Hefei 231131;2.Suzhou Capital GreinworthEnvironmental Protection Technology Co.,Ltd.,Suzhou 215126)Abstract:MBBR process has the advantages of strong resistance to impact load,high treatment effi-ciency,long sludge age and less volume of excess sludge,and is widely used in rural domestic sew-age treatment.This paper expounds the structure and characteristics of MBBR process,and intro-duces the actual operation effect of MBBR process in rural sewage treatment.The results show thatMBBR process has a high removal efficiency of organics and NH,-N.The average removal rate ofCOD is 72%,and the average removal rate of NH,-N is 97.2%.Effluent COD and NH,-N val-ues can meet the first class A emission standard of GB18918-2002;the average removal rate of TPby MBBR process is 22.2%,and the removal capacity is limited,and the stable standard meeting ofTP in effluent should be supplemented by chemical phosphorus removal.The maximum TN removalrate of MBBR process can reach 80%,and the lack of carbon source is an important limiting factorfor the poor TN removal effect.The results of this paper can provide data reference and technicalsupport for the engineering promotion and application of MBBR process.Keywords:MBBR process;technical characteristics;rural domestic sewage treatment;removal随着村镇经济发展和居民生活水平提高，农村生活污水排放量不断增加，我国农村人口众多且分散,加之污水处理技术匮乏及设施建设滞后，未经有效处理过的污水直接排人生活环境中,对农村的收稿日期：2 0 2 3-0 1-0 6;2 0 2 3-0 5-2 1修回作者简介：姚宁波（19 9 0-），男，硕士，主要从事农村污水处理工艺设计、设备开发与工程应用。E-mail:文献标志码：A生态环境造成了极大破坏。“十三五”以来，国家高度重视农村地区的环境整治提升工作，先后颁布了全国农村环境综合整治“十三五”规划农村人居环境整治提升五年行动方案（2 0 2 1-2 0 2 5年）552023年第3 期等政策文件。为推进农村人居环境改善,2 0 18 年江苏省质量和标准化研究院牵头制定了农村生活污水处理导则（GB/T37071-2018），从农村生活污水的收集、处理、排放等方面给出了指导性意见。2019年住建部制定了农村生活污水处理工程技术标准（GB/T513472 0 19）,规范了农村生活污水处理工程的建设、运行、维护及管理。我国地域辽阔，居民生活习惯、区域环境容量、经济发展状况差异较大，目前主管部门尚未在国家层面对农村生活污水排放制定统一的国家标准，各地区根据污水处理设施处理规模、污染物性质、排人水域的环境功能等逐步制定了适宜自身环境保护目标的地方标准。不同地域的农村污水水质特点及排放标准不同，各地采取的污水处理工艺不尽相同。当前我国农村地区污水处理的主要工艺和设施有：化粪池 、人工湿地 2 、稳定塘 2 、生物滤池 3 、生物接触氧化池 4、移动床生物膜反应器（MB-BR)5-7、序批式生物反应池（SBR)8、膜生物反应器（MBR）9)等，每种工艺技术都有其特点和适用性。MBBR工艺因具有活性污泥法的高效性和灵活性，同时具有生物膜法耐冲击负荷、泥龄长、剩余污泥少的优点，目前MBBR工艺在分散型的农村生活污水治理中被广泛应用 5-7 。O1MBBR 工艺移动床生物膜反应器（MovingBedBiofilmReac-tor,MBBR）工艺开发于2 0 世纪8 0 年代中期，是一种集悬浮生长的活性污泥和附着生长的生物膜法的特点于一体的新型污水处理工艺,其原理为将密度接近于水、可悬浮载体填料投加到反应器中作为微生物生长载体（填料填充率3 5%6 0%之间)10 ，填料通过曝气或者机械扰动处于流化状态后与污水充分接触，从而使污水中的有机污染物得到降解，反应器的出水端设置过水滤网，将悬浮填料截留在反应器内，处理后的水进人下一单元。1.1结构组成 10-12 MBBR工艺分为好氧和缺氧两种类型,其中好氧MBBR池由反应池体、悬浮填料、曝气装置、出水滤网等部分组成；缺氧MBBR池不设曝气装置只设搅拌混合装置。（1)反应池体：可设计成圆形或矩形，好氧MB-BR池采用鼓风底部曝气，缺氧MBBR池安装搅拌器或者采用粗泡曝气进行混合。(2)悬浮填料：悬浮填料是MBBR工艺的重要组成部分，填料的表面性能（表面粗糙度、表面电56环保科技位、亲水性）、水力学性能（孔隙率、形状尺寸）及流化性能直接关系到系统的应用和处理效果。悬浮填料多由聚乙烯、聚丙烯及其改性材料、聚氨酯泡沫体等制成,耐腐蚀和耐磨性较好,密度接近于水（0.9 5 0.98 g/cm)10,(3)截留滤网：常用的出水截留滤网包括垂直固定的不锈钢平板网和水平放置的楔形不锈钢丝网。网面底部设置曝气扰动装置或搅拌器，避免填料和杂物在网面堆积,影响正常过水。1.2工艺特点 13-16 (1)硝化速率高。附着生长在悬浮载体中的长泥龄生物膜为硝化菌提供了有利的生存环境，污泥负荷远低于单纯的活性污泥工艺,处理效率更高。(2)有机物去除率高。附着在载体表面及内部的微生物数量大、种类多，一般情况下反应器内污泥浓度为普通活性污泥法的510 倍,有机物去除效率高 17 。(3)脱氮效果好。填料由外向内形成好氧、缺氧和厌氧的微环境，硝化和反硝化反应在一个反应器内发生，脱氮效果好。(4)易于维护管理。填料易于挂膜,不结团、不堵塞、脱膜容易。无须设置填料支架,便于对填料以及池底的曝气装置的维护，节省投资。21MBBR在农村生活污水处理中的应用2.1项目概况苏北某县乡村污水处理场站主要处理村庄居民生活污水,设计处理规模为8 0 0 m/d,采用多组一体化污水处理设备并联组合处理，单台一体化设备设计处理能力为7 5m/d,设计进、出水水质如表1,出水相关水质指标要求达到GB189182 0 0 2 一级A标准。表1设计进、出水水质水质指标CODcrNNH;-N进水水质/(mg/L)350出水水质/(mg/L)505(8)0.5注：NH，-N指标括号外数值为水温 12 时的控制指标，括号内数值为水温12 时的控制指标。2.2工艺流程污水经格栅后进人调节池，经格栅拦截去除较大的悬浮物或漂浮物,并在调节池内均质均量后，由提升泵提升至一体化污水处理设备内进行处理，出水经紫外消毒后达标外排。一体化污水处理设备主体工艺采用两段AO工艺，工艺流程如图1。污水由提升泵泵人设备后，分别经过两段AOVol.29No.3TPTN404SS5020015102023年第3 期混合液回流进水消氧池一缺氧池1好氧池止缺氧池2 一好氧池2出水紫外消毒斜管沉淀池混凝加药池生化沉淀池污泥储池图1一体化污水处理设备工艺流程生物处理段、生化沉淀段、除磷反应区及物化沉淀段，在缺氧区及好氧区均填充缺氧填料和好氧填料，丰富微生物的种类、保障生物量；在生化处理段后设置了除磷反应区，由加药泵泵人的PAC药剂在此充分与污水中的正磷酸盐混合反应后进入物化沉淀区，物化沉淀区设置斜管强化对物化污泥的沉淀分离。2.3设设备设计参数一体化污水处理设备的设计处理能力为7 5m/d，总有效容积8 0.3 8 m，其中生化段停留时间为19.34h。缺氧池1和缺氧池2 投加聚氨酯悬浮球填料，填充率为40%；好氧池1投加PE填料，好氧池2投加聚氨酯填料,填充率均为45%。污水在缺氧池1和缺氧池2 中的总停留时间为8.55h，在好氧池1和好氧池2 中的总停留时间为10.7 9 h,BOD，填料容积负荷为0.6 kg/（m：d）。混合液回流比控制在18 0%2 8 0%设备共有9 台气泵（2 0 0 L/min,20kPa,210W）作为曝气、搅动及回流等动力来源，混合液回流和剩余污泥排放均采用气提方式。2.4调试运行一体化污水处理设备独立进水，调试、运行，以其中一台设备为例，介绍单台一体化设备对污染物的去除效果。设备采用接种市政污泥的方法启动，自6 月2 8 日、6 月3 0 日两次投加附近城镇污水处理厂脱水污泥（含水率约8 3%）合计约1吨，换算成污泥浓度约为2 8 0 0 g/m设备连续进水，曝气常开。设备运行2 0 天后随机取悬浮填料，用水洗脱、静置，取底部泥样镜检，填料挂膜及微生物生长情况如图2。污泥絮体中黄褐色的菌胶团可见，菌胶团结构紧密,边缘清晰，呈封闭状。原生动物中钟虫、累枝虫等固着型纤毛虫较多，循纤虫、表壳虫可见，钟虫为优势生物,后生动物轮虫也有观察到,系统填料挂膜良好，生物量丰富，污水净化效果好。2.4.1COD 去除效果分析7月9 日至8 月3 1日对设备进、出水COD取样检测了2 0 次，期间设备平均进水量为6 8.1t/d,进水COD平均值144.1mg/L,最高2 18.2 mg/L,最低60.2mg/L,出水COD平均值3 4.19 mg/L,最高46.7mg/L,最低15.1mg/L,平均去除率7 2%,出水 COD环保科技图2 设备填料挂膜及镜检稳定达标，见图3。生物池投加填料后，在曝气搅动下，填料呈流化状态，气流通过填料的特征流动通道空间时被切割成更小的气泡，延长了气泡在水中的停留时间，提高了传氧效率，在与污水和气泡的充分接触过程中,填料表面形成一层稳定的生物膜,从而有机物被高效去除 18 350300250(T/u)/浆200150100500月月月月月月月月阴阴阴阴阴阴阴阴阴阴77图3 设备COD去除效果2.4.21NH,-N去除效果分析7月9 日至8 月3 1日对设备进、出水NH，N取样检测2 0 次，期间设备平均进水量为6 7.5t/d,设备进水 NH，-N平均值52.6 mg/L,最高8 6.8 mg/L,最低17 mg/L,出水 NH，-N平均值1.5mg/L,平均去除率9 7.2%,期间出水NH，-N除在7 月17 日、7 月29日及8 月1日出现超标,其数值分别为6.5mg/L、6.3mg/L、7.9 6 m g/L,其他时间出水NH，-N均达标，见图4。分析7 月17 日设备处理水量为7 0.8吨,出水NH，N超标的原因可能是当日 NH，N进水浓度高（7 7.9 mg/L）,且处理水量接近设备设计值，NH，N负荷较高；7 月2 9 日、8 月1日出现出57Vol.29No.3100A进水一一去除率口出水778888888888908070604030201002023年第3 期水NH，N超标的原因是期间设备好氧池1和好氧池2 均有1台气泵故障,影响了设备的充氧和硝化反应的速率。150(/au)/12088285040300MBBR法污水处理工艺中微生物大量附着在载体表面生长,某种程度上实现了污泥龄和水力停留时间的分离，有利于世代周期长的微生物如硝化菌在系统内持留 19 ;另外,由于氧的扩散(传递)限制，溶解氧在生物膜的不同厚度形成好氧区和厌氧区，使得短程硝化及厌氧氨氧化反应成为可能,提高了系统 NH,-N 的去除率 18 2.4.3TP去除效果分析7月2 9 日至9 月14日对设备进、出水TP取样检测了2 4次，期间设备平均进水量为7 1.3 t/d,设备进水TP平均值3.1mg/L,最高5.17 mg/L,最低1.91mg/L。7 月2 9 日至8 月2 5日期间设备出水TP较高，出水平均值为2.8 3 mg/L，平均去除率22.2%，出水TP未达标;9 月1日至9 月14日期间设备出水TP平均值为0.14mg/L，平均去除率94.7%，出水TP达标，见图5。65(T/u)/320月月月月月月月月月月月月月月月月月月月月月月月月788888888899999999999999图5设备TP去除效果分析7 月2 9 日至8 月2 5日期间设备出水TP58环保科技较高的原因是一体化设备内部各格室容积有限，回流携带的硝态氮、溶解氧以及相邻好氧格室之间的返混,设备内基本不存在厌氧环境,难以满足生物除100磷的条件且设备排泥频次低。一般微生物由于维持95生命活动摄取的污水中磷的含量占污水中总磷含量进水出水一去除率225238图4设备NH-N去除效果10080进水口出水一一去除率Vol.29No.390的5%2 0%13 ,此期间出水TP的少量去除的原因主要是微生物的同化作用。9月1日至9 月14日设备在混凝加药池投加80PAC,9月7 日进水量为6 9.2 吨，PAC投加量为75131.1mgPAC（3 0%）粉末/L污水，出水总磷为0.0 470mg/L,9月14日进水量为7 4.2 吨，PAC投加量为93.6mgPAC(30%）粉末/L污水，出水总磷为0.46mg/L,TP达标建议投药量为10 0 mgPAC（3 0%）粉末/L污水。2.4.4TN去除效果分析7月14日至9 月2 6 日对设备进、出水TN取样检测了15次，期间设备平均进水量为7 4.9 t/d,设备进水TN平均值53.7 mg/L,最高7 6 mg/L,最低41mg/L（图6）。其中7 月14日、7 月2 4日、8 月1日、8月8 日，设备进水端未投加碳源，其COD/TN分别为2.8 1、1.0 5、3.9 9、2.45,出水TN的去除率分别为36.84%、2 6.0 3%、3 2.6 5%、40.6 8%，平均去除率为34.05%；8 月15日至9 月2 6 日的10 次调试中，进水端投加食品级葡萄糖作为补充碳源。8 月15日，COD/TN提升至11.2 0,出水TN去除率为8 0.0 0%；9月8 日，COD/TN提升至8，出水TN去除率为68.89%;9月10 日，COD/TN提升至10.6 9，出水TN去除率为7 6.6 0%。投加碳源后,进水的COD/TN平均值提升到9.5,出水TN的平均去除率增加到6 5.2%，最高去除率达到8 0%。TN去除受进水水质（碳氮比）、溶解氧、回流比、生物量（生物膜生长情况)等众多因素影响，此项目中进水碳氮比偏60低是,TN去除率低的一个重要原因。4015020(T/)/100元100进水90出水一一去除率4852778图6 设备TN去除效果807060%/率504030201005282023年第3期3结论（1)M BBR工艺对有机物和NH，-N的去除效率高,COD的平均去除率为7 2%,NH-N的平均去除率为9 7.2%，出水COD和NH，-N满足GB18918-2002一级A排放标准。(2)MBBR工艺对TP的平均去除率为2 2.2%，去除能力有限,出水TP的稳定达标需辅以化学除磷手段,建议的除磷药剂投加量为1 0 0 mg/L。(3)MBBR工艺对TN的去除率最高可达8 0%，1 9 碳源不足是TN去除效果差的重要限制因素。000+0+00+0000+00+00:(上接第4 8 页）参考文献等信息化途径，开展废弃电器电子产品知识宣传，让1黄炜杰，胡晓东，萧灿强化粪池组合工艺在南方农村生活污水处理中的应用J华南地震，2 0 1 4，34(S1):139-142.2李红芳，刘锋，黎慧娟，等生物滤池/人工湿地/稳定塘工艺处理农村分散污水J中国给水排水，2015,31(2):84-87.3王永谦，杨林章，冯彦房，等串联式垂直流生态滤池处理农村生活污水的试验研究 J生态环境学报，2011,20(2):332-336.4胡军福，周树美，刘东方，等二级A/O生物接触氧化工艺处理农村生活污水 J水处理技术，2 0 2 1，4 7(12):95-98.5 潘伟亮，吴齐叶，王清钰，等移动床生物膜反应器处理农村污水中试研究 J水处理技术，2 0 2 0，4 6(10):103-107.6王云权，邱学尧.MBBR工艺在农村水污染治理中的运用 J中国资源综合利用，2 0 1 7，35（7）：2 4-2 7.7周正文，高兴朋，杨代平.MBBR工艺对农村污水治理的性能研究 J云南水力发电，2 0 2 1，37（1 2）：205 207.8彭杰,黄天寅，曹强，等.一体化SBR农村生活污水处理设施设计 J.水处理技术,2 0 1 5,4 1（1）：1 32-1 34.9蒋岚岚，刘晋，钱朝阳，等MBR/人工湿地工艺处理农村生活污水J中国给水排水，2 0 1 0，2 6（4）：2 9-31,41.【1 0 李艺，北京市市政工程设计研究总院有限公司给水排水设计手册第5 册，城镇排水M北京：中国建筑工业出版社，2 0 1 7：4 1 2-4 1 6.11吴迪MBBR在国内的工程应用与发展前景 J中国给水排水，2 0 1 8，34（1 6）：2 2-31.12 向元婧，蒋潇.MBBR工艺在市政污水处理中的应用及展望 J.绿色科技,2 0 2 1,2 3（2)：8 4-8 6.13 张自杰.排水工程（下册第5 版）/高等学校规划教材M.北京：中国建筑工业出版社,2 0 1 5：37 1-37 2.环保科技14 温沁雪，陈志强，吴昌永废水处理生物膜M北京：化学工业出版社，2 0 1 1：1 2 9 1 31.15 李碧MBBR工艺的研究现状与应用 J中国环保产业,2 0 0 9(1)：2 0-2 3.16 李娜，胡筱敏，李国德，等MBBR工艺在污水处理中的应用 J山东化工，2 0 1 7，4 6(2 1）：1 8 1-1 8 2.17 徐云侠MBBR与A/O工艺对生活污水处理效果的研究 D大连：大连理工大学，2 0 0 7.18周岳溪.城镇和农村污水处理适用新技术及工程应用M.北京：化学工业出版社,2 0 1 5：6 2.罗安程.农村生活污水处理知识1 6 0 问 M.杭州：浙江大学出版社，2 0 1 3：5 3.+00+00+00+00+0公众了解掌握废弃电器电子产品的种类及非法拆解处理的环境危害，避免触碰法律红线，提高公众的知法守法意识，避免发生非法回收处理的违法行为。5结论随着社会发展进步，电器电子产品更新频率会越来越高，废弃电器电子产品产生量将越来越多,综上分析，为解决当前废弃电器电子产品处理能力不足的问题，当务之急是扶持龙头企业做大做强，提升贵阳市废弃电器电子产品处理能力，并为合法企业积极争取基金补贴，提升企业生产能力及管理水平。同时，为规范废弃电器电子产品回收处理经营活动，管理部门要加强相关知识宣传，向公众普及废弃电器电子产品非法拆解的危害以及废物应当如何处理等知识,并加大相关环境违法行为打击力度，为实现废弃电器电子产品“变废为宝”营造良好的营商环境。参考文献【1 中国家用电器研究院，生产者责任延伸产业技术创新联盟，中国绿色供应链联盟电器电子产品专委会中国废弃电器电子产品回收处理及综合利用行业白皮书2 0 2 1 J.家用电器，2 0 2 2(6)：5 0-6 9.2财政部，生态环境部，国家发展改革委，工业和信息化部.关于调整废弃电器电子产品处理基金补贴标准的通知（财税【2 0 2 1】1 0 号）EB/0L.2021-032 22023-03-20.http:/ EB/0L.2022-04-12023-03-20.ht-tp:/