設(shè)計案例 | 我國最大規(guī)模的MSBR污水處理廠——南寧市江南污水處理廠二期

隨著經(jīng)濟發(fā)展及人口增長，城市用地愈發(fā)緊張，集約的污水處理廠設(shè)計成為趨勢。目前，污水處理廠的核心處理工藝采用的傳統(tǒng)工藝，如AAO、氧化溝等，往往占地面積大，噸水用地指標偏高。MSBR工藝將SBR工藝與AAO工藝的優(yōu)點結(jié)合，生化反應(yīng)速率高，脫氮除磷效果好、運行靈活、控制方便，在處理效率、占地及運行費用方面均優(yōu)于傳統(tǒng)工藝。MSBR工藝在國內(nèi)首次應(yīng)用于深圳鹽田污水處理廠，目前越來越多地應(yīng)用于國內(nèi)污水廠的建設(shè)和改造，為面臨高排放標準、低投資、有限用地的污水廠提供技術(shù)支持。

本期介紹的廣西南寧江南污水處理廠二期工程處理規(guī)模為24 m³/d，是我國已投運的最大規(guī)模的MSBR污水處理廠。

作者簡介

許謙，男，廣西南寧人，本科，電氣工程及給排水工程高級工程師，研究方向：水廠、污水廠新建、改建、擴建及運營管理、污泥處理處置。

一、項目概況

江南污水處理廠位于廣西省南寧市亭江路59號，占地面積623畝，目前已完成一、二期、三工程的建設(shè)，具備72萬立方米/日的處理能力，是目前廣西規(guī)劃設(shè)計規(guī)模和已建規(guī)模最大的污水處理廠。該廠主要負責接納及處理相思湖流域、羅賴流域、西鄉(xiāng)塘流域、朝陽溪二坑溪流域、江南沙井流域、五象新區(qū)西片區(qū)等流域的污水。

江南污水處理廠72萬噸全局概念圖

二期工程設(shè)計污水處理能力為24萬立方米/日，總投資3.17億元。二期于2008年設(shè)計完畢，2012年9月正式投產(chǎn)運行，采用先進的改良型SBR工藝（改良型序批式活性污泥法）進行生化二級處理，該工藝為各種優(yōu)勢微生物的生長繁殖創(chuàng)造了最佳的環(huán)境條件和水力條件，使得有機物的降解、氨氮的硝化、反硝化，以及磷的釋放、吸收等生化過程保持高效反應(yīng)狀態(tài)，有效地提高生化反應(yīng)速率。

江南污水處理廠二期工程MSBR鳥瞰圖

二、設(shè)計進出水水質(zhì)

江南污水處理廠二期工程設(shè)計規(guī)模為24萬 m³ /d，變化系數(shù)為1.3，設(shè)計進出水水質(zhì)如下表。

設(shè)計進出水水質(zhì)

三、工藝流程及主體工藝

江南污水處理廠采用7格型MSBR工藝，單元1和單元7是SBR池，單元2是污泥濃縮池（泥水分離池），單元3是預缺氧池，單元4是厭氧池，單元5是缺氧池，單元6是主曝氣好氧池。項目工藝流程如圖所示。

MSBR工藝的流程實質(zhì)與傳統(tǒng)AAO工藝一樣，由于改良型SBR工藝強化了各反應(yīng)區(qū)的功能，為各優(yōu)勢菌種創(chuàng)造了更優(yōu)越的環(huán)境和水力條件，因此具有良好的除磷脫氮效果；同時，改良型SBR工藝的厭氧區(qū)還可作為系統(tǒng)的厭氧酸化段，對進水中的高分子難降解有機物起到厭氧水解作用，聚磷菌釋磷過程中釋放的能量，可供聚磷菌主動吸收乙 酸、H+、和e- 、使之以PHB形式貯存在菌體內(nèi)，從而促進有機物的酸化過程，提高污水的可生化性和好氧過程的反應(yīng)速率，厭氧、缺氧、好氧過程的交替進行使厭氧區(qū)同時起到優(yōu)化選擇器的作用。

MSBR工藝主要具有以下幾個優(yōu)點。

（1）從占地面積來看，MSBR工藝因為采用了集約型的一體化設(shè)計及深池型結(jié)構(gòu)，不設(shè)單獨的二沉池和回流泵房，提高了土地的利用率。

（2）MSBR工藝是從連續(xù)運行的單元（即厭氧池或好氧池）進水，而不是從SBR（旁邊的起沉淀作用的池子）進水，這樣就將大部分好氧量從SBR池轉(zhuǎn)移到連續(xù)運行池中。由于SBR池中的曝氣及攪拌設(shè)備都不是連續(xù)運行的，將需氧量移到了主曝氣池即改善了設(shè)備的利用率。對生物除磷來說，連續(xù)的厭氧池進水可大大提高厭氧區(qū) BOD5 及VFA（揮發(fā)性脂肪酸）的濃度，從而改善除磷效果。

主曝氣池

（3）由于所有的生化反應(yīng)都與反應(yīng)物的濃度有關(guān)，連續(xù)的厭氧池進水加速了厭氧反應(yīng)速率。厭氧后的污水進入缺氧池及曝氣池，也即提高了缺氧區(qū)的反應(yīng)速率以及曝氣區(qū)的BOD5降解速率和硝化反應(yīng)速率，從而改善了系統(tǒng)的整體處理效應(yīng)，使得出水水質(zhì)更好及系統(tǒng)的體積效率大大提高，即系統(tǒng)的F∶M值和容積負荷大大提高，從而縮小了系統(tǒng)的體積。

（4）MSBR工藝增加了低水頭、低能耗的回流設(shè)施，從表面上看是增加了設(shè)備量和運行能耗，但是從更深層次來看，增加的基建費用及能耗有限，而回流設(shè)施極大地改善了系統(tǒng)中各個單元內(nèi)MLSS的均勻性，即增加了連續(xù)運行單元的MLSS濃度（特別是提高了硝化反應(yīng)的反應(yīng)速率）和減少了SBR池的MLSS濃度，這樣使得SBR池沉淀出水時的污泥層厚度大為降低，從而降低了出水中的懸浮物及由懸浮物帶出的有機物數(shù)量（在出現(xiàn)水量沖擊負荷時更為明顯）。

（5）MSBR工藝的SBR池在起始階段采用缺氧運行。缺氧運行能利用硝酸鹽作為氧源來進行微生物的自身硝化反應(yīng)，穩(wěn)定了活性污泥及減少了污泥產(chǎn)量，同時也降低了需氧量及能耗。同時，交替運行抑制了絲狀菌的生存，缺氧運行也就改善了污泥的絮凝性能、沉降性能及濃縮性能，使得預沉淀區(qū)的污泥層更穩(wěn)定，厚度也更小，進一步保證了懸浮物不會被出水帶走。

（6）MSBR工藝的SBR池的水力條件經(jīng)過了專門的處理。中間的底部擋板避免了水力射流的影響，從而改善了水力運行狀態(tài)。在SBR池切換為沉淀池出水前的預沉淀過程中，在其下部形成了一個高濃度的污泥層。該池的進水由SBR池的底部配水槽進入，穿過污泥層，污泥層起著接觸過濾的作用，也即在利用來自曝氣池混合液中的硝酸鹽作為氧源進行污泥自身消化穩(wěn)定的同時將進水中的懸浮物濾除。更確切地說，改良型SBR系統(tǒng)的SBR池在出水時起到的是濾池的作用而不是沉淀的作用，這與一般SBR池的工作原理有著本質(zhì)的區(qū)別。

MSBR的主曝氣管道施工圖

（7）MSBR工藝采用空氣堰控制出水，空氣堰防止了曝氣期間的任何懸浮物進入出水堰，從而有效地控制了出水懸浮物。初期放空還會增加進水的流量負荷。

MSBR出水空氣堰

（8）MSBR工藝在回流污泥進入?yún)捬醭厍霸黾恿艘粋�泥水分離池，這樣就減少了硝酸鹽進入?yún)捬鯀^(qū)機遇,減少了VFA（揮發(fā)性脂肪酸）因回流而造成稀釋，增加了厭氧區(qū)的實際停留時間,從而可以提高除磷效果。

（9）MSBR工藝一體化模塊化設(shè)計，各單元均共壁構(gòu)造，便于整體加蓋進行尾氣脫臭處理。

綜上所述，MSBR工藝是由AAO系統(tǒng)與SBR系統(tǒng)串聯(lián)組成，并集合了AAO與SBR的優(yōu)勢，也符合采用盡可能節(jié)省占地工藝的原則。

四、MSBR工藝設(shè)計參數(shù)

以下為每組MSBR反應(yīng)池技術(shù)參數(shù)（共4組）。

平均設(shè)計流量：6萬m³/d。

有效容積：39 064 m³（長94.35米、寬67.3米、水深6~8.2米）。

運行周期：T＝6.0 h。

平均MLSS濃度：3 500 mg/L（夏季）；4 000 mg/L（冬季）。

水力停留時間：15.37 h。

好氧泥齡：11.5 d。

總泥齡：15.6 d。

污泥負荷：0.073 kg BOD5/（kg MLSS·d）。

剩余污泥量：2 529 t/d，含固率1.5%

干泥量：38 t/d

需氣量：144萬m³/d=1000 m³/min

五、運行情況

江南污水處理廠二期處理工藝運行近十年以來MSBR工藝在低碳氮比污水條件下，能夠穩(wěn)定削減各污染物，出水穩(wěn)定達到一級B標準，經(jīng)過深度處理可穩(wěn)定達到一級A標準。下表為2017年—2020年MSBR工藝生化池平均實際出水數(shù)據(jù)（TP為未進行化學除磷數(shù)據(jù)）。

編輯：朱瓊宇

排版：西貝

校對：萬梓薇