污水處理廠提標擴容改造技術LEVAPOR MBBR
項目背景
我國城鎮污水處理廠大多是在“九五”“十五”期間建成投產的，排放標準要求相對較低，一般為國家二級標準。隨著我國經濟的發展，水污染問題越來越嚴重，對污水廠污染物排放標準也越來越高，國家環境保護總局環發[2005]110號“關于嚴格執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》的通知”中首次提出，“城鎮生活污水處理廠出水排入國家和省確定的重點流域及湖泊、水庫等封閉式、半封閉水域時，應執行《標準》中一級標準的A標準”;2006年第21號公告提出再次重申了這個問題，這實際上在法規層面上將GB18918-2002一級標準A標準的適用范圍直接擴大到絕大多數城鎮污水處理廠，城鎮污水處理提標改造勢在必行;隨著城鎮人口的不斷增加，污水廠配套管網設施日益完善，污水處理廠接納的污水量也不斷提高，大部分污水廠存在污水處理量擴容的問題。許多污水處理廠將提標和擴容改造工程提到議事日程。
常規污水處理系統提標擴容改造工程以生物系統改造為核心，擴建生物處理池和二沉池，往往需要土建工程，投資大，占地面積大，受到污水處理廠場地限制;新標準中有總氮和總磷指標，需要增加反硝化和化學除磷工段，這對污水系統提標改造工程增加困難。
中山大學水資源與環境研究中心和廣州市清晏環保科技有限公司引進德國LEVAPORMBBR技術，并將其應用到城市污水廠、石化、造紙、印染廢水處理系統提標擴容改造，研發團隊歷時5年，對LEVAPORMBBR填料掛膜特征、MBBR動力學反應模型、配套的攪拌、增氧曝氣、填料攔截設備等多方面進行深入研究，已形成了一整套城市污水、工業廢水提標擴容改造技術體系，一般污水系統改造只需在好氧生化池投加15-20%LEVAPOR填料，并對其攪拌、增氧曝氣、填料攔截設備等方面進行適當改造，即可將其污染物排放指標由《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)二級標準提升至一級A，同時污水處理量也可提高至原有設計量的2-4倍。該技術已應用于黑龍江某污水廠擴容改造，使其污水進水量提高了2.8倍，出水指標達到一級A排放標準，同時解決了冬季出水氨氮超標的問題。
技術原理
污水處理工藝中，最常用的是活性污泥法和接觸氧化法，活性污泥法反應系統傳質混合效果好，但生物量相對較小，接觸氧化法生物量大，但傳質困難。MBBR通過向活性污泥生物反應器投放一定數量輕質懸浮填料，使污水處理的機理和效能發生了質的改變。結合傳統的活性污泥法和生物接觸氧化法的優點，使固相生物膜和液相的活性污泥發揮各自生物降解優勢，實現優勢互補，反應器中懸浮填料因攪拌在水中自由運動，污水連續經過裝有移動填料的反應器時，在填料上生長形成生物膜，通過系統懸浮活性污泥和載體生物膜的吸附、生物氧化等作用，凈化水質。
MBBR屬于三相生物流化床處理方法，和接觸氧化不同，固化生物膜也處于流化狀態，污水和生物膜傳質混合效果好，污水處理效率高。和普通活性污泥法不同，通過投放比表面積大的懸浮載體，生物量可達30-40g/l，是普通活性污泥5-10倍生物量，大大提高系統污水處理能力，容積負荷更高，占地面積更小;生物膜提高了系統耐沖擊負荷能力和對有毒化合物抵抗能力，反應系統為為氣-固-液共存的三相流化狀態，固-液-氣三相充分接觸、混合和碰撞，增加傳質面積，提高傳質速率，強化傳質過程，同時填料流化時不斷切割分散氣泡，使布氣均勻，提高氧利用率;填料為生長緩慢的硝化細菌和其它長世代微生物提供載體，使生物固體停留時間和水力停留時間相分離，主要除去氨氮;同時生物膜獨特的厭氧-好氧環境使系統具有脫氮功能，解決了CAS法為了硝化而延長泥齡，容易出現污泥膨脹問題;流化填料受水流氣流沖刷和相互碰撞，使老化生物膜易于脫落，促進新陳代謝，保證生物膜活性;流化填料可生長絲狀細菌，使系統對有機物分解效率更高，同時無CAS污泥膨脹之虞。
LEVAPORMBBR技術核心是其獨特生物膜載體，載體以聚氨酯海綿為基礎，通過改性處理，使其吸附20%-30%的粉末活性炭，使其比表面積達到20000m²/m³，是現有其它MBBR載體的10倍以上;載體吸附的粉末活性炭的吸附功能，微生物菌群其表面很快繁殖，迅速形成高活性的生物膜;活性炭粉末能有效吸收和降解有毒物質，提高系統穩定性。
技術路線
通過向好氧生化池投加15-20%levapor填料，并對其攪拌、增氧曝氣、填料攔截設備等方面進行適當改造，可大幅度提高曝氣池內生物量，降低污泥負荷，使系統具備硝化能力，但不會對去除總氮和總磷所需的碳源造成負面影響，能夠充分利用原水中的碳源。同時由于附著態微生物不參與污泥分離和回流過程，現有的二沉池和污泥回流系統可以不做任何改動，技術改造的費用較小。這種改造方式一般不涉及現有污水管線的改動，對現有工藝的運行影響較小。
核心技術
◆引進德國LEVAPOR高效填料，綜合了活性碳和發泡質的優點，比表面積高達20000m2/m3，含有30%粉末活性炭，多個國家申請了專利保護，已在世界各地的市政污水處理廠及工業污水領域近40個成功的應用案例。
◆成熟的污水廠提標改造技術路線，對LEVAPORMBBR填料掛膜特征、MBBR動力學反應模型、配套的攪拌、增氧曝氣、填料攔截設備等多方面進行深入研究，已形成了一整套城市污水、工業廢水提標擴容改造技術體系，在國內已有正在運營的成功案例。
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主要優點：
◆占地面積小：在填料填充率為15%和相同的污染負荷的條件下，移動床生物膜反應器約占常規生物反應器(缺氧、厭氧及好氧)20-40%的池容。
◆針對市政污水處理廠的擴容：改造后能使污水處理量增加2-3倍。
◆針對現有污水處理廠的升級改造：使出水指標有二級標準提高到一級A，特別是解決北方污水廠冬季氨氮不達標的問題;
◆改造簡單，兼容性強，節省基建費用：移動床生物膜工藝設計及運行靈活簡單，可在反應池運行時投放，適應不同類型的池型，而且與其它工藝的兼容性很強，可以與已建污水處理廠的大部分工藝如A2O、AO、SBR、CASS及氧化溝法等相組合;
◆填料比表面積是其它MBBR填料的10倍以上，用量僅為其它填料的1/3-1/4,t填料的吸附功能使其污水處理效率更高;
◆移動床生物膜反應器既具有傳統生物膜法耐沖擊負荷、泥齡長、剩余污泥少、無污泥膨脹現象發生的特點，又具有活性污泥法的高效性和運轉靈活性。另一方面，溫度變化對移動床生物膜工藝的影響要遠遠小于對活性污泥法的影響，當溫度、污水成分發生變化或污水毒性增加時，移動床生物膜反應器的耐受力很強。
◆污泥齡長，污泥量明顯減少;啟動時間短，運行能耗低，對有毒物質的去除更徹底。
應用范圍：
◆中小型城市污水廠提標擴容改造
◆工業廢水生化處理處理系統提標擴容改造
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