設(shè)計(jì)案例 | 我國(guó)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(jì)發(fā)展及人口增長(zhǎng)，城市用地愈發(fā)緊張，集約的污水處理廠設(shè)計(jì)成為趨勢(shì)。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(biāo)偏高。MSBR工藝將SBR工藝與AAO工藝的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合，生化反應(yīng)速率高，脫氮除磷效果好、運(yùn)行靈活、控制方便，在處理效率、占地及運(yùn)行費(fèi)用方面均優(yōu)于傳統(tǒng)工藝。MSBR工藝在國(guó)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(guó)內(nèi)污水廠的建設(shè)和改造，為面臨高排放標(biāo)準(zhǔn)、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(guó)已投運(yùn)的最大規(guī)模的MSBR污水處理廠。
作者簡(jiǎn)介
許謙，男，廣西南寧人，本科，電氣工程及給排水工程高級(jí)工程師，研究方向：水廠、污水廠新建、改建、擴(kuò)建及運(yùn)營(yíng)管理、污泥處理處置。
一、項(xiàng)目概況
江南污水處理廠位于廣西省南寧市亭江路59號(hào)，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(jì)規(guī)模和已建規(guī)模最大的污水處理廠。該廠主要負(fù)責(zé)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(jì)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(jì)完畢，2012年9月正式投產(chǎn)運(yùn)行，采用先進(jìn)的改良型SBR工藝（改良型序批式活性污泥法）進(jìn)行生化二級(jí)處理，該工藝為各種優(yōu)勢(shì)微生物的生長(zhǎng)繁殖創(chuàng)造了最佳的環(huán)境條件和水力條件，使得有機(jī)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(jì)進(jìn)出水水質(zhì)
江南污水處理廠二期工程設(shè)計(jì)規(guī)模為24萬 m³ /d，變化系數(shù)為1.3，設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)如下表。
設(shè)計(jì)進(jìn)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(yù)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(xiàng)目工藝流程如圖所示。
MSBR工藝的流程實(shí)質(zhì)與傳統(tǒng)AAO工藝一樣，由于改良型SBR工藝強(qiáng)化了各反應(yīng)區(qū)的功能，為各優(yōu)勢(shì)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(shí)，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(duì)進(jìn)水中的高分子難降解有機(jī)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(dòng)吸收乙 酸、H+、和e- 、使之以PHB形式貯存在菌體內(nèi)，從而促進(jìn)有機(jī)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(jìn)行使厭氧區(qū)同時(shí)起到優(yōu)化選擇器的作用。
MSBR工藝主要具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
（1）從占地面積來看，MSBR工藝因?yàn)椴捎昧思s型的一體化設(shè)計(jì)及深池型結(jié)構(gòu)，不設(shè)單獨(dú)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(yùn)行的單元（即厭氧池或好氧池）進(jìn)水，而不是從SBR（旁邊的起沉淀作用的池子）進(jìn)水，這樣就將大部分好氧量從SBR池轉(zhuǎn)移到連續(xù)運(yùn)行池中。由于SBR池中的曝氣及攪拌設(shè)備都不是連續(xù)運(yùn)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(duì)生物除磷來說，連續(xù)的厭氧池進(jìn)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(jìn)水加速了厭氧反應(yīng)速率。厭氧后的污水進(jìn)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(fù)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(yùn)行能耗，但是從更深層次來看，增加的基建費(fèi)用及能耗有限，而回流設(shè)施極大地改善了系統(tǒng)中各個(gè)單元內(nèi)MLSS的均勻性，即增加了連續(xù)運(yùn)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(shí)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(jī)物數(shù)量（在出現(xiàn)水量沖擊負(fù)荷時(shí)更為明顯）。
（5）MSBR工藝的SBR池在起始階段采用缺氧運(yùn)行。缺氧運(yùn)行能利用硝酸鹽作為氧源來進(jìn)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(shí)也降低了需氧量及能耗。同時(shí)，交替運(yùn)行抑制了絲狀菌的生存，缺氧運(yùn)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(yù)沉淀區(qū)的污泥層更穩(wěn)定，厚度也更小，進(jìn)一步保證了懸浮物不會(huì)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(yùn)行狀態(tài)。在SBR池切換為沉淀池出水前的預(yù)沉淀過程中，在其下部形成了一個(gè)高濃度的污泥層。該池的進(jìn)水由SBR池的底部配水槽進(jìn)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(jìn)行污泥自身消化穩(wěn)定的同時(shí)將進(jìn)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(shí)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(jìn)入出水堰，從而有效地控制了出水懸浮物。初期放空還會(huì)增加進(jìn)水的流量負(fù)荷。
MSBR出水空氣堰
（8）MSBR工藝在回流污泥進(jìn)入?yún)捬醭厍霸黾恿艘粋�(gè)泥水分離池，這樣就減少了硝酸鹽進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)機(jī)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(shí)際停留時(shí)間,從而可以提高除磷效果。
（9）MSBR工藝一體化模塊化設(shè)計(jì)，各單元均共壁構(gòu)造，便于整體加蓋進(jìn)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(shì)，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(jì)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(jì)流量：6萬m³/d。
有效容積：39 064 m³（長(zhǎng)94.35米、寬67.3米、水深6~8.2米）。
運(yùn)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(shí)間：15.37 h。
好氧泥齡：11.5 d。
總泥齡：15.6 d。
污泥負(fù)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(yùn)行情況
江南污水處理廠二期處理工藝運(yùn)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(dá)到一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過深度處理可穩(wěn)定達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。下表為2017年—2020年MSBR工藝生化池平均實(shí)際出水?dāng)?shù)據(jù)（TP為未進(jìn)行化學(xué)除磷數(shù)據(jù)）。
編輯：朱瓊宇
排版：西貝
校對(duì)：萬梓薇
