设计案例 | 原位提标有“妙招” 污水厂改造如何既节地又高效？|农村生活污水|提标|池体|污水厂|污水处理厂|污水排放|污泥

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栏目导语

以作品为媒，让图纸说话，感受每一个工程项目背后的设计理念和思想。“设计案例”与国内各大设计院所联名合作，深入剖析我国市政给排水新改扩建工程项目设计过程中的理念和经验，相互启迪，引领发展。

纯膜MBBR+磁混凝沉淀工艺在广东省某城市污水厂提标改造中的应用

《净水技术》期刊设计案例栏目—2024年第3期

摘要广东省某城市污水处理厂于2003年建成并投入运营，该污水处理厂原工艺为“厌氧UASB+高负荷生物滤池+固体接触池+生物絮凝沉淀池”，随着污水排放标准的不断提升，该污水处理厂提标改造工作迫在眉睫。经过对多种工艺综合比选，确定将原工艺提标改造为“纯膜MBBR+磁混凝沉淀”，对提标改造工程开展工程设计，剖析提标改造后污水处理厂的运行效果。结果表明：以“纯膜MBBR+磁混凝沉淀”为主体的提标改造工艺优势显著，可节省面积约为2 600 m2，提标改造后污水处理厂能够连续稳定运行，出水水质满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级A标准和《水污染物排放限值》（DB 44/26—2001）第二时段一级标准的较严值。

关键词城市污水厂提标改造纯膜MBBR 磁混凝工程化应用

【引文格式】

李鹏飞, 韩建博, 顾凤, 等. 纯膜MBBR+磁混凝沉淀工艺在广东省某城市污水厂提标改造中的应用[J]. 净水技术, 2024, 43(3):166-173.

LI P F, HAN J B, GU F, et al. Application of pure membrane MBBR+magnetic coagulation precipitation process in upgrading a municipal WWTP in Guangdong Province[J]. Water Purification Technology, 2024, 43(3):166-173.

引言

近年来，国家、地方对于污水排放标准要求愈发严格，基于此背景，许多污水处理厂严格落实法律法规及新标准的要求，逐步开展提标改造工作。由于部分污水处理厂建设年代久远、城市用地紧张等原因，提标改造工作困难重重。提标改造需综合考虑工艺技术、投资费用、占地面积等多项因素，所以如何在有限用地面积的条件下开展提标改造工作至关重要。

移动床生物膜反应器(moving-bed biofilm reactor，MBBR)是目前广泛应用的原位提标技术，它主要是向生物反应器中投加悬浮状载体填料，为微生物生长及繁殖提供载体，在载体表面附着生长的生物膜，用于去除污水中有机物、TN及TP等，移动床生物膜主要包括泥膜复合工艺形式、纯膜工艺形式。纯膜MBBR无需设置二沉池、具有负荷高、占地省、运行费用低、能够实现深度脱氮等优势，是实现原池利旧改造的有效途径，具有较好的应用前景。随着磁混凝沉淀工艺的广泛应用，为纯膜MBBR的固液分离提供了新的可能。磁混凝沉淀工艺是用于去除TP和SS常用的强化处理技术，即在传统的絮凝沉淀和化学沉淀基础上投加磁性介质，形成磁性絮团，提高整个絮体的比重，增强絮凝以达到高效沉淀和过滤的目的。

本文以广东省某城市污水厂为例，在少量增加占地的基础上，将纯膜MBBR+磁混凝沉淀应用于城市污水厂提标改造中，提出提标改造的方案、工程设计及运行效果，旨在进一步提升出水水质标准，为纯膜MBBR+磁混凝沉淀工程化推广运用提供实例。

工程概况

广东省某城市污水厂水质来源主要为生活污水和少量的工业污水，其中纺织、印染、染整类工业污水居多，项目设计规模为3×104 m3/d。原污水处理厂采用厌氧UASB+高负荷生物滤池+固体接触池+生物絮凝沉淀池+紫外消毒渠工艺，污泥采用带式浓缩脱水一体机，具体工艺流程如图1所示。

图1 原流程工艺

经现场勘察及调研，得出该污水处理厂面临以下问题：

一是实际进水氨氮、TN浓度高于设计进水标准；

二是现状工艺流程脱氮机理不明晰，脱氮及除磷效果达不到预期要求；

三是针对污水排放标准要求的进一步提升，污水处理厂出水指标TP、TN、SS、粪大肠杆菌难以满足要求，仍需进一步去除，尤其是TP及TN；

四是升流式厌氧污泥床（upflow anaerobic sludge bed，UASB）单元、高负荷生物滤池单元对污水中CODCr、氨氮、TP等水质指标的去除效率较差。

基于此，该污水处理厂亟待提标改造。

表1：提标改造设计进出水水质

注：括号内数值指的是水温≤12 ℃时的控制指标，括号外数值水温＞12 ℃时的控制指标，下同。

出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级A标准和《水污染物排放限值》（DB 44/26—2001）第二时段一级标准的较严值。

提标改造方案

基于原污水厂的实际情况（脱氮及除磷效果不佳）及业主提出的改造需求（充分利用原有池体、不新增用地、施工周期短、改造期间不影响正常生产等），因此，本工程改造方案从原位提标的方向综合考量。

在污水提标扩容项目中，提高生化段处理能力的直接方式为增加总生物量，可以通过以下两种途径实现：一是扩大池容，通过新建池体或改造其他构筑物池体实现，根据现场勘查情况，UASB厌氧池、高负荷生物滤池、固体接触池、终沉池均具备池体改造条件；二是提高单位容积的生物量。在生物池内增加生物载体填料（如MBBR），为微生物提供附着生长的载体。纯膜MBBR工艺作为MBBR工艺的一种，具有负荷高、占地省、运行费用低、能够实现深度脱氮等优势。因此，纯膜MBBR工艺可作为本方案比选工艺。

本工程处理的重点主要在于去除TN及氨氮，根据对各污染物指标的分析及各工艺的比较，同时结合原工艺池体的特点，提出两个工艺方案并进行比选：

（1）方案一（改造固体接触池和终沉池）：UASB厌氧池+高负荷生物滤池+两级AO-MBBR（缺氧纯膜MBBR池+好氧纯膜MBBR池）+磁混凝沉淀工艺+接触消毒。

（2）方案二（改造UASB厌氧池和高负荷生物滤池）：AO生化池+固体接触池+终沉池+中间提升泵房+高效沉淀池+滤布滤池+接触消毒。

表2：两种工艺方案综合特性对比

综上比较，方案一无论从改造难度、占地、运行成本、投资均优于方案二，因此，采用方案一作为本工程提标改造工艺，即：UASB厌氧池+高负荷生物滤池+两级AO-纯膜MBBR+磁混凝沉淀+接触消毒。

注：提标改造设施用实线框表示。

图2：提标改造后工艺流程

技术经济指标

该项目工程总投资为2 339.60万元，其中工程费为1 854.81万元（其中纯膜MBBR池改造部分约为1 069.81万元，新增磁混凝沉淀池部分约为400万元，其他辅助设施改造部分约为385万元）。对2022年全厂运行数据进行统计，本工程年电耗约为276万kW·h，PAC（质量分数为6%）年投加量约为1 544 t，PAM年投加量约为10.9 t，乙酸钠年投加量约为975.8 t，次氯酸钠（质量分数为10%）年投加量约为147.3 t，脱水污泥（含水率为80%）年产生量约为3 418 t。经核算，该工程单位处理水经营成本约为0.57元/m3。

结论

（1）广东某污水处理厂提标改造采用“纯膜MBBR+磁混凝沉淀”为核心的工艺路线，节省面积约为2 600 m 2 ，与活性污泥法相比，可节约30%~50%的用地，解决了原厂区可用土地少及出水排放标准高的问题，实现了污水厂原位提标的目的，适用于占地受限型污水处理厂的改扩建或新建。

（2）广东某污水处理厂经提标改造后，出水水质稳定，且达到国家及广东省地方现行标准要求。

（3）该项目工程总投资为2 339.60万元，其中工程费为1 854.81万元。经核算，本工程单位处理水经营成本约为0.57元/m 3 。

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来源：中国科技核心期刊《净水技术》2024年第三期，本篇内容在原文基础上有删减，仅供分享交流不作商业用途，版权归原作者和原作者出处。

排版：《净水技术》编辑李滨妤

审核：《净水技术》社长/执行主编阮辰旼

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