一、概況
中國石化撫順乙烯有限公司年產乙烯30萬t ，廠區生活污水及沖洗水混合排放， 平均流量約2 440 t/d。乙烯公司擬對廠區的生活污水(含沖洗水) 進行深度處理后回用，作為循環冷卻水系統的補充水。為此，經過多方面調查研究論證，根據乙烯公司生活污水排放量大，有機物濃度低的特點，確定了用移動床生物膜反應器(Moving Bed Biofilm Reactor簡稱MBBR) 進行生化處理，再絮凝沉淀，兩級過濾，加氯消毒的工藝流程。
MBBR 是一種新型、高效的污水處理設施，與傳統的好氧處理工藝相比具有很多優點，如不易發生堵塞，無需反沖洗，水頭損失小，有機負荷高，一般不需要污泥回流等。MBBR 應用靈活，可在好氧、厭氧各種條件下運行，既可單獨使用，也可多級串聯進行脫氮。好氧處理時，一般用于有機物濃度及有機負荷都比較高的場合。將MBBR 與接觸氧化工藝聯用，處理城市污水，可以獲得滿意的效果。本工程用其處理低濃度生活污水，主要考慮了以下幾個方面的因素：
首先，MBBR 污泥齡較長，可保持較多的硝化菌，比活性污泥法具有更好的脫氮效果；其次，生物濾池、生物轉盤等生物膜反應器雖然運行費用較低，但是濾池蠅較多，受氣候的影響較大，不利于保持廠區環境衛生，也不能很好地適應撫順地區冬季嚴寒(最低溫度可達-40 ℃) 的氣候條件，而MBBR 則不存在濾池蠅的問題，并且可以方便地伴熱、保溫；再有，MBBR 可在較低曝氣量下完全流化，有效避免了短流，減少了死體積，可縮小反應器總體積，基建投資小， 運行費用低， 比接觸氧化法更經濟。同時，MBBR 可在較高有機負荷下運行，便于日后增添部分生產污水，進一步提高負荷。
二、小試研究
2.1 小試研究的條件
MBBR小試裝置曝氣池體積約11 L，沉淀池體積約5L。填料與實際工程中采用的相同，由聚乙烯塑料制成，其外形為小圓柱體，直徑約10 mm，高8～9 mm ，圓柱體中有十字支撐，外壁帶豎條狀鰭翅，總表面積約為500 m2/m3，內表面積約為300 m2/m3，密度約0.95g/cm3 (長滿生物膜后比重約為1)。該填料的這些性質，有利于微生物在填料內側附著生長，形成較穩定的生物膜，并且容易形成流化狀態。試驗中填料填充比約30%。生活污水取自大連理工大學化工學院東院食堂下水道，經靜置沉淀后用紗布過濾除去雜物，稀釋到CODCr濃度約為60 mg/L。水溫在25 ℃以上。
2.2 小試研究的結果
小試采用排泥掛膜法，接種污泥( 濃度約2000 mg/L) 后悶曝24 h，接著開始以計量泵進水，使MBBR 的水力停留時間(HRT) 保持在3 h左右，CODCr有機負荷約0.64 g/L·d；氣水比6：1 ；溶解氧(DO) >5 mg/L；試驗結果見圖1。
試驗結果見圖1。
從圖1小試階段的CODCr去除情況可見：進水2d后，反應器中的活性污泥基本被排空，但此時填料上還幾乎沒有生物膜，因此CODCr的去除率相當低。從第3 d開始，CODCr去除率開始緩慢上升，到第7 d后達到60 % ，此時已可以在填料表面及內部觀察到明顯的淺黃色生物膜。第9 d后，CODCr去除率基本穩定，第20 d取部分填料用超聲波清洗，測定剝落下來的生物膜量，計算結果為0.14g/L。由于在此負荷下MBBR 中幾乎沒有什么懸浮污泥，可以計算出填料生物膜的污泥負荷約為4.6g/g。
在顯微鏡下觀察接種污泥和填料生物膜，發現兩者的微生物種類基本相同，但是填料生物膜中的絲狀菌比例大大增加。
MBBR 中脫落的生物膜沉降性能較差，從沉淀池中取出的污泥SV30為60 %。而加入20mg/L的聚合氯化鋁后，污泥的SV30變為約30%。因此在工程設計中，又增添了絮凝劑投加工序。
三、工程調試情況
3.1 工程概況
3.1.1 簡要流程
撫順乙烯公司原有1 套活性污泥系統，處理工廠的生產廢水。在新建污水回用設施之前，所有的生活污水都混同生產廢水處理后排放。MBBR 建在原有活性污泥曝氣池旁，一方面便于日后管理，另一方面也可以引入活性污泥，便于MBBR 接種啟動。
新建的生活污水回用系統的簡要流程見圖2，包括1座調節池，1座MBBR(分為2格) ，1座輻流式沉淀池，1座中間水池，2座纖維球過濾罐，2座活性炭過濾罐。此外，還包括絮凝劑投加裝置，投氯消毒裝置，伴熱保溫設施等。各工程構筑物的主要設計參數列于表1。
表1 工程構筑物的主要設計參數
生活污水匯集到調節池中，秋、冬季向池內通蒸汽，保持調節池水溫在20℃左右。調節池的潛水泵由液位控制系統控制，以約100m3/h的流量將污水抽至MBBR 底部進水。MBBR 為鋼筋混凝土構筑物，為了提高運行的靈活性，將其分隔為2座。每座MBBR長5m ，寬5m ，高6m 有效容積約120m3，池內投加約30%的填料。曝氣采用工廠風，填料掛膜之前氣水比約為5：1 此時剛好可以使填料完全流化，掛膜啟動成功之后，氣水比可以降低到約4∶1。污水在MBBR中的HRT約2.4 h，經填料上的生物膜處理，從反應器上方溢流口出水。為了避免堵塞，并且很好地阻攔填料，設計溢流口與反應器同寬，出水處篩板選用孔寬約6 mm不銹鋼絲網。MBBR 出水重力自流進入輻流式沉淀池，絮凝劑通過計量泵注入沉淀池進水管道內，并在管道內完成攪拌、混合。沉淀池出水重力自流進入中間水池，該池內的潛水泵由液拉控制系統控制，以約100m3/h的流量將水注入纖維球過濾罐。一般情況下，纖維球過濾罐的出水能夠達到回用水要求，可以不經過活性炭過濾罐，直接投氯消毒后補充到循環冷卻水管路中去，否則，還須經過活性炭過濾罐，再進入消毒工序。
3.2 工程調試情況
接種和啟動考慮到生活污水中有機物濃度低，水溫也不及試驗室小試時高，可能會影響到填料掛膜，因此，最初計劃向MBBR中投加糞肥，加速掛膜進程。調試過程中MBBR出水水質較差，所以沉淀池出水進入中間水池后，不通過纖維球過濾罐，而是直接溢流到下水道排水管。
MBBR各池中投加池容30 %的填料后，灌入糞肥約4 t，并從旁邊的活性污泥池引入污泥，使池內活性污泥濃度保持在2000 mg/L左右，上清液CODCr濃度800mg/L左右。打開氣閥， 使所有填料流化，悶曝48h。此時，池內上清液CODCr濃度已下降到300mg/L左右，但是只有極少數填料表面出現菌斑。因此以50m3/h的流速進水5 h，沖走部分活性污泥后，重又加入糞肥，繼續悶曝48 h。悶曝結束后，約有1/5的填料上可以觀察到菌斑。于是開始以60m3/h的流速持續進水。因為前期加入了糞肥，所以從第5 d到第8 d，MBBR的出水CODCr值都高于進水。進水到第10 d后，除了悶曝初期掛上部分生物膜的填料，其它填料仍然保持白色，肉眼看不到菌斑，顯微鏡下觀察也沒有發現什么微生物。為了促進填料掛膜，早日實現污水回用， 從第11d到第13d，每天向MBBR池內投加白糖30kg，面粉30kg，及適量的尿素和磷酸氫二鈉。由于調試時期是10 月中旬，撫順地區夜間的最低氣溫已降到0℃以下。所以選擇白天投加營養物進行悶曝，晚上進水保溫。第14 d后，所有的填料都已基本掛膜成功，從白色變為了灰黑色。將填料上的微生物膜振蕩下來，在顯微鏡下觀察。發現其微生物構成與原曝氣池中的活性污泥幾乎相同，沒有觀察到絲狀菌。至此，填料掛膜成功，MBBR 啟動完成。
四、結論
用移動床生物膜反應器處理低濃度生活污水，進行回用是一個全新的研究方向。本研究從小試到工程應用，都證明了移動床生物膜反應器處理低濃度污水可以獲得很滿意的效果，對CODCr特別是氨氮的去除率比較高，并且成本合理，是一種值得推廣的工藝。(藍白藍網)
