一、概况

中国石化抚顺乙烯有限公司年产乙烯30万t ，厂区生活污水及冲洗水混合排放， 平均流量约2 440 t/d。乙烯公司拟对厂区的生活污水(含冲洗水) 进行深度处理后回用，作为循环冷却水系统的补充水。为此，经过多方面调查研究论证，根据乙烯公司生活污水排放量大，有机物浓度低的特点，确定了用移动床生物膜反应器(Moving Bed Biofilm Reactor简称MBBR) 进行生化处理，再絮凝沉淀，两级过滤，加氯消毒的工艺流程。

MBBR 是一种新型、高效的污水处理设施，与传统的好氧处理工艺相比具有很多优点，如不易发生堵塞，无需反冲洗，水头损失小，有机负荷高，一般不需要污泥回流等。MBBR 应用灵活，可在好氧、厌氧各种条件下运行，既可单独使用，也可多级串联进行脱氮。好氧处理时，一般用于有机物浓度及有机负荷都比较高的场合。将MBBR 与接触氧化工艺联用，处理城市污水，可以获得满意的效果。本工程用其处理低浓度生活污水，主要考虑了以下几个方面的因素：

首先，MBBR 污泥龄较长，可保持较多的硝化菌，比活性污泥法具有更好的脱氮效果；其次，生物滤池、生物转盘等生物膜反应器虽然运行费用较低，但是滤池蝇较多，受气候的影响较大，不利于保持厂区环境卫生，也不能很好地适应抚顺地区冬季严寒(最低温度可达-40 ℃) 的气候条件，而MBBR 则不存在滤池蝇的问题，并且可以方便地伴热、保温；再有，MBBR 可在较低曝气量下完全流化，有效避免了短流，减少了死体积，可缩小反应器总体积，基建投资小， 运行费用低， 比接触氧化法更经济。同时，MBBR 可在较高有机负荷下运行，便于日后增添部分生产污水，进一步提高负荷。

二、小试研究

2.1 小试研究的条件

MBBR小试装置曝气池体积约11 L，沉淀池体积约5L。填料与实际工程中采用的相同，由聚乙烯塑料制成，其外形为小圆柱体，直径约10 mm，高8～9 mm ，圆柱体中有十字支撑，外壁带竖条状鳍翅，总表面积约为500 m2/m3，内表面积约为300 m2/m3，密度约0.95g/cm3 (长满生物膜后比重约为1)。该填料的这些性质，有利于微生物在填料内侧附着生长，形成较稳定的生物膜，并且容易形成流化状态。试验中填料填充比约30%。生活污水取自大连理工大学化工学院东院食堂下水道，经静置沉淀后用纱布过滤除去杂物，稀释到CODCr浓度约为60 mg/L。水温在25 ℃以上。

2.2 小试研究的结果

小试采用排泥挂膜法，接种污泥( 浓度约2000 mg/L) 后闷曝24 h，接着开始以计量泵进水，使MBBR 的水力停留时间(HRT) 保持在3 h左右，CODCr有机负荷约0.64 g/L·d；气水比6：1 ；溶解氧(DO) >5 mg/L；试验结果见图1。

试验结果见图1。<?XML:NAMESPACE PREFIX = O />

从图1小试阶段的CODCr去除情况可见：进水2d后，反应器中的活性污泥基本被排空，但此时填料上还几乎没有生物膜，因此CODCr的去除率相当低。从第3 d开始，CODCr去除率开始缓慢上升，到第7 d后达到60 % ，此时已可以在填料表面及内部观察到明显的浅黄色生物膜。第9 d后，CODCr去除率基本稳定，第20 d取部分填料用超声波清洗，测定剥落下来的生物膜量，计算结果为0.14g/L。由于在此负荷下MBBR 中几乎没有什么悬浮污泥，可以计算出填料生物膜的污泥负荷约为4.6g/g。

在显微镜下观察接种污泥和填料生物膜，发现两者的微生物种类基本相同，但是填料生物膜中的丝状菌比例大大增加。

MBBR 中脱落的生物膜沉降性能较差，从沉淀池中取出的污泥SV30为60 %。而加入20mg/L的聚合氯化铝后，污泥的SV30变为约30%。因此在工程设计中，又增添了絮凝剂投加工序。

三、工程调试情况

3.1　工程概况

3.1.1　简要流程

抚顺乙烯公司原有1 套活性污泥系统，处理工厂的生产废水。在新建污水回用设施之前，所有的生活污水都混同生产废水处理后排放。MBBR 建在原有活性污泥曝气池旁，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 接种启动。
新建的生活污水回用系统的简要流程见图2，包括1座调节池，1座MBBR(分为2格) ，1座辐流式沉淀池，1座中间水池，2座纤维球过滤罐，2座活性炭过滤罐。此外，还包括絮凝剂投加装置，投氯消毒装置，伴热保温设施等。各工程构筑物的主要设计参数列于表1。

表1 　工程构筑物的主要设计参数

生活污水汇集到调节池中，秋、冬季向池内通蒸汽，保持调节池水温在20℃左右。调节池的潜水泵由液位控制系统控制，以约100m³/h的流量将污水抽至MBBR 底部进水。MBBR 为钢筋混凝土构筑物，为了提高运行的灵活性，将其分隔为2座。每座MBBR长5m ，宽5m ，高6m 有效容积约120m³，池内投加约30%的填料。曝气采用工厂风，填料挂膜之前气水比约为5：1 此时刚好可以使填料完全流化，挂膜启动成功之后，气水比可以降低到约4∶1。污水在MBBR中的HRT约2.4 h，经填料上的生物膜处理，从反应器上方溢流口出水。为了避免堵塞，并且很好地阻拦填料，设计溢流口与反应器同宽，出水处筛板选用孔宽约6 mm不锈钢丝网。MBBR 出水重力自流进入辐流式沉淀池，絮凝剂通过计量泵注入沉淀池进水管道内，并在管道内完成搅拌、混合。沉淀池出水重力自流进入中间水池，该池内的潜水泵由液拉控制系统控制，以约100m³/h的流量将水注入纤维球过滤罐。一般情况下，纤维球过滤罐的出水能够达到回用水要求，可以不经过活性炭过滤罐，直接投氯消毒后补充到循环冷却水管路中去，否则，还须经过活性炭过滤罐，再进入消毒工序。

3.2　工程调试情况

<?XML:NAMESPACE PREFIX = ST1 />3.2.1污水水质情况
接种和启动考虑到生活污水中有机物浓度低，水温也不及试验室小试时高，可能会影响到填料挂膜，因此，最初计划向MBBR中投加粪肥，加速挂膜进程。调试过程中MBBR出水水质较差，所以沉淀池出水进入中间水池后，不通过纤维球过滤罐，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，灌入粪肥约4 t，并从旁边的活性污泥池引入污泥，使池内活性污泥浓度保持在2000 mg/L左右，上清液COD_Cr浓度800mg/L左右。打开气阀， 使所有填料流化，闷曝48h。此时，池内上清液COD_Cr浓度已下降到300mg/L左右，但是只有极少数填料表面出现菌斑。因此以50m³/h的流速进水5 h，冲走部分活性污泥后，重又加入粪肥，继续闷曝48 h。闷曝结束后，约有1/5的填料上可以观察到菌斑。于是开始以60m³/h的流速持续进水。因为前期加入了粪肥，所以从第5 d到第8 d，MBBR的出水COD_Cr值都高于进水。进水到第10 d后，除了闷曝初期挂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，显微镜下观察也没有发现什么微生物。为了促进填料挂膜，早日实现污水回用， 从第11d到第13d，每天向MBBR池内投加白糖30kg，面粉30kg，及适量的尿素和磷酸氢二钠。由于调试时期是10 月中旬，抚顺地区夜间的最低气温已降到0℃以下。所以选择白天投加营养物进行闷曝，晚上进水保温。第14 d后，所有的填料都已基本挂膜成功，从白色变为了灰黑色。将填料上的微生物膜振荡下来，在显微镜下观察。发现其微生物构成与原曝气池中的活性污泥几乎相同，没有观察到丝状菌。至此，填料挂膜成功，MBBR 启动完成。
启动后系统的运行情况

由于污水有机物浓度低，而MBBR 又不存在污泥膨胀的问题，所以MBBR 填料挂膜成功后，系统马上开始正常运行，进水流量约100 m3/L，气水比约4：1，曝气池中的溶解氧能满足需要。从表2的进水水质情况分析，生活污水中的氮和磷是充足的，因此启动后不再补充营养盐。