全面解析|A2/O丶MBR和BBR工艺比选

一丶污水处理工艺选择概述  

污水处理工艺的选择是根据污水进水水质、出水标准、污水处理厂规模、排放水体的环境容量，以及当前的经济条件、管理水平、自然条件、环境特点等因素综合分析研究后确定的。各种工艺有其各自的特点及适用条件，应结合当地的实际情况、项目的具体特点而定。

污水处理厂工艺选择原则如下：

1）工艺性能先进性：工艺先进而且成熟，流程简单，对水质适应性强，出水达标率高，污泥生成量少且易于处理、处置；

2）高效节能经济性：耗电量小，运行费用低，投资省，占地少；

3）运行管理适用性：运行管理方便，设备可靠，易于维护；

4）文明生产安全性：重视环境，控制噪声，防治臭气，创造文明生产条件。

根据水质分析的结果，本工程进水水质浓度偏高，BOD₅/COD_cr=0.2、BOD₅/TN=2.1、BOD₅/TP=20，需要使用强化脱氮除磷工艺。

根据对各项污染物去除率的要求，表明污水处理厂需釆用强化生物处理工艺，但生物处理工艺在满足常规去除COD_cr和BOD₅以及SS的同时，必须具备除磷脱氮的功能。通过对国内外釆用脱氮除磷工艺的污水厂设计参数和运行经验，釆用适宜的除磷脱氮污水生物处理工艺，对表中污染物的去除是能够得到保证的。

本工程进水的TP浓度较高，根据国内外污水处理厂的运行经验，高浓度的TP完全依赖于生物除磷是有风险的。为保证污水稳定的达标排放，本工程增设化学辅助除磷设施，与生物除磷相结合以强化除磷效果，达到污水排放标准。

本工程进水中的SS浓度较高（以无机颗粒为主），如果不进行预处理，其对后续的生化处理系统影响非常大，所以应采取适当的预处理措施以降低进水中的悬浮物浓度。

根据以上分析，本工程污水处理工艺必须考虑加强除磷脱氮的工艺。根据水质条件分析，本项目污水较适合使用生物脱氮除磷工艺。目前国内应用的二级污水处理工艺主要包括A²/O、MBR与BBR等，本报告将对这几种处理工艺进行介绍，并进一步比选出本工程的推荐工艺。

1.1 A²/O工艺概述

A²/O是根据微生物的特性而研究的最典型也最原始的除磷脱氮工艺。A²/O即A-A-O，厌氧-缺氧-好氧流程（Anaerobic -Anoxic-Oxic，简称A-A-O或A²/O）。A²/O工艺由厌氧池、缺氧池、好氧池串联而成。其流程图如图1所示。

它的基本流程是在厌氧-好氧除磷的工艺中加入缺氧池，将好氧池流出的一部分混合液回流至缺氧池前端，以达到反硝化的目的，在首段的厌氧池主要进行磷的释放，使污水的磷的浓度升高，溶解性的有机物被细菌吸收使污水中的BOD₅浓度下降，另外部分NH₃-N因细胞的合成得以去除，污水中的NH₃-N浓度下降。

在缺氧池中，反硝化菌利用污水的有机物做碳源，将回流混合液中带入大量NO₃-N和NO₂-N还原为N₂释放到空气，因BOD₅浓度继续下降，NO₃-N浓度大幅度下降，而磷的变化很小。在好氧池中，有机物被微生物生氧化而继续下降，有机N被氨化继而被硝化，使NH₃-N浓度显著下降，但随着硝化过程使NO₃-N浓度增加，而P随着聚磷菌的过量摄取。也以较快的速度下降。经过多年的实践检验，A²/O工艺在除磷脱氮方面无可替代，尤其在大型污水处理厂的应用，表现出其强大的除磷脱氮功能。

1.2 MBR工艺概述

传统的活性污泥工艺(Conventional Activated Sludge, CAS)广泛地应用于各种污水处理中。由于采用重力式沉淀方式作为固液分离手段，因此带来了很多方面的问题，如固液分离效率不高、处理装置容积负荷低、占地面积大、出水水质不稳定、传氧效率低、能耗高以及剩余污泥产量大等等。传统生物处理工艺处理后的水难以满足越来越严格的污水排放标准，同时，经济的发展所带来的水资源的日益短缺也迫切要求开发合适的污水资源化技术，以缓解水资源的供需矛盾。在上述背景下，一种新型的水处理技术——（Membrane Bioreactor，MBR）应运而生。随着膜分离技术和产品的不断开发，MBR也更具有实用价值，近年来许多国家都投入了大量资金用于开发此项技术。

1.2.1MBR概述

MBR是指将超、微滤膜分离技术与污水处理中的生物反应器相结合而成的一种新的污水处理装置。这种反应器综合了膜处理技术和生物处理技术带来的优点。超、微滤膜组件作为泥水分离单元，可以完全取代二次沉淀池。超、微滤膜截留活性污泥混合液中微生物絮体和较大分子有机物，使之停留在反应器内，使反应器内获得高生物浓度，并延长有机固体停留时间，极大地提高了微生物对有机物的氧化率。同时，经超、微滤膜处理后，出水质量高，可以直接用于非饮用水回用。系统几乎不排剩余污泥，且具有较高的抗冲击能力。特别1989年Yamamoto将中空纤维膜应用于活性污泥处理中，使工艺运行成本大大降低，实际应用前景广阔。因此，MBR是当今倍受国内外专家学者重视的一项高新水处理技术。

1.2.2MBR种类

从整体构造上来看，MBR是由膜组件和生物反应器两部分组成。根据这两部分操作单元的组合方式，膜生物反应器可分为分置式和一体式（浸没式）两种。分置式MBR是指膜组件与生物反应器分开设置，浸没式MBR是指膜组件安置在生物反应器内部。2种反应器的流程如图2所示，分析如表1所示。

分置式及浸没式MBR工艺比较表1

1.2.3MBR工艺优缺点

MBR工艺的主要特点如下：

（1）出水水质好

由于采用膜分离技术，不必设立、过滤等其它固液分离设备。高效的固液分离将污水中有悬浮物质、胶体物质、生物单元流失的微生物菌群与已净化的水分开，不需经三级处理即直接可回用，具有较高的水质安全性。

（2）占地面积小

膜生物反应器生物处理单元内微生物维持高浓度，使容积负荷大大提高，膜分离的高效性使处理单元水力停留时间大大缩短，占地面积减少。同时膜生物反应器由于采用了膜组件，不需要沉淀池和专门的过滤车间，系统占地仅为传统方法的60%。

（3）节约能源

由于MBR高效的氧利用效率，和独特的间歇性运行方式，大大减少了曝气设备的运行时间和用电量，节省电耗。

与此同时，MBR工艺的主要缺点如下：

（1）对NH₃-N去除率不理想

由于MBR工艺的实质仍为AO工艺，因此其生物处理能力也与AO工艺接近，从目前的进水水质来看，本工程的C/N比较低，因此AO工艺并不能将NH₃-N去除至目标水质，而后续的纳滤对BOD、SS及TP的截留效果较好，对NH₃-N的去除率并不理想。

（2）水通量较低

由于膜的截留能力较强，导致单位膜面积的水通量较低，因此MBR工艺较多应用于水量较小的项目中，对于大规模污水项目，其膜组配备量较大，因此投资较高。

（3）维护费用较高

由于膜组件是耗材，一套膜组件的寿命约为2-3年，而更换一套其费用相对较高，导致MBR的维护费用较其他工艺更高。并且由于国内污水内所含杂质较多，膜很容易被各种尖锐物质（如沙粒、竹片等）所划伤，其更换频率较国外更高，导致运行成本进一步增加。

1.3 BBR工艺概述

BBR生化工艺在城市生活污水的应用中主要有以下三个特点：

●BBR工艺的核心是使用Bacillus菌（芽孢杆菌属）作为系统的优势菌属。

●为了满足Bacillus菌的生长环境条件，BBR工艺采用生物膜法（BBR装置）和活性污泥法（BBR生化池）相结合的组合生化处理工艺。

●BBR生化工艺出水可以满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准。

1.3.1BBR工艺流程

BBR工艺流程如下图所示：

首先经过预处理的污水进入BBR装置（生物膜法装置），在BBR装置中，通过附着在BBR装置载体表面上的Bacillus菌吸附和分解进水中的有机物、氨氮和磷酸盐。BBR装置对有机物的去除率一般可以达到40-75%。

BBR装置自流入BBR生化池，在BBR生化池内，通过对溶解氧等条件的控制，保证Bacillus菌处于优势地位，最大可能发挥其高效去除有机物、磷和氮的能力。

BBR生化池的出水自流入二沉池，在二沉池内泥水进行分离。上清液达标排放。

根据Bacillus菌生长的需要和工艺特点，需要沉淀池污泥回流（污泥回流）和BBR生化池出水进行回流（内回流），污泥回流和内回流均至BBR设备前。

为了保持Bacillus菌的高活性，需要在BBR设备之前投加促进微生物生长和繁殖的营养剂。