广西南宁市江南污水处理厂二期——我国最大规模的MSBR污水厂
随着经济发展及人口增长，城市用地愈发紧张，集约的污水处理厂设计成为趋势。目前，污水处理厂的核心处理工艺采用的传统工艺，如AAO、氧化沟等，往往占地面积大，吨水用地指标偏高。MSBR工艺将SBR工艺与AAO工艺的优点结合，生化反应速率高，脱氮除磷效果好、运行灵活、控制方便，在处理效率、占地及运行费用方面均优于传统工艺。MSBR工艺在国内首次应用于深圳盐田污水处理厂，目前越来越多地应用于国内污水厂的建设和改造，为面临高排放标准、低投资、有限用地的污水厂提供技术支持。
本期介绍的广西南宁江南污水处理厂二期工程处理规模为24m3/d，是我国已投运的最大规模的MSBR污水处理厂。
一、项目概况
江南污水处理厂位于广西省南宁市亭江路59号，占地面积623亩，目前已完成一、二期、三工程的建设，具备72万立方米/日的处理能力，是目前广西规划设计规模和已建规模最大的污水处理厂。该厂主要负责接纳及处理相思湖流域、罗赖流域、西乡塘流域、朝阳溪二坑溪流域、江南沙井流域、五象新区西片区等流域的污水。
江南污水处理厂72万吨全局概念图
二期工程设计污水处理能力为24万立方米/日，总投资3.17亿元。二期于2008年设计完毕，2012年9月正式投产运行，采用先进的改良型SBR工艺（改良型序批式活性污泥法）进行生化二级处理，该工艺为各种优势微生物的生长繁殖创造了最佳的环境条件和水力条件，使得有机物的降解、氨氮的硝化、反硝化，以及磷的释放、吸收等生化过程保持高效反应状态，有效地提高生化反应速率。
江南污水处理厂二期工程MSBR鸟瞰图
二、设计进出水水质
江南污水处理厂二期工程设计规模为24万m3/d，变化系数为1.3，设计进出水水质如下表。
设计进出水水质
三、工艺流程及主体工艺
江南污水处理厂采用7格型MSBR工艺，单元1和单元7是SBR池，单元2是污泥浓缩池（泥水分离池），单元3是预缺氧池，单元4是厌氧池，单元5是缺氧池，单元6是主曝气好氧池。项目工艺流程如图所示。
MSBR工艺的流程实质与传统AAO工艺一样，由于改良型SBR工艺强化了各反应区的功能，为各优势菌种创造了更优越的环境和水力条件，因此具有良好的除磷脱氮效果；同时，改良型SBR工艺的厌氧区还可作为系统的厌氧酸化段，对进水中的高分子难降解有机物起到厌氧水解作用，聚磷菌释磷过程中释放的能量，可供聚磷菌主动吸收乙酸、H+、和e-、使之以PHB形式贮存在菌体内，从而促进有机物的酸化过程，提高污水的可生化性和好氧过程的反应速率，厌氧、缺氧、好氧过程的交替进行使厌氧区同时起到优化选择器的作用。
MSBR工艺主要具有以下几个优点。
（1）从占地面积来看，MSBR工艺因为采用了集约型的一体化设计及深池型结构，不设单独的二沉池和回流泵房，提高了土地的利用率。
（2）MSBR工艺是从连续运行的单元（即厌氧池或好氧池）进水，而不是从SBR（旁边的起沉淀作用的池子）进水，这样就将大部分好氧量从SBR池转移到连续运行池中。由于SBR池中的曝气及搅拌设备都不是连续运行的，将需氧量移到了主曝气池即改善了设备的利用率。对生物除磷来说，连续的厌氧池进水可大大提高厌氧区BOD5及VFA（挥发性脂肪酸）的浓度，从而改善除磷效果。
主曝气池
（3）由于所有的生化反应都与反应物的浓度有关，连续的厌氧池进水加速了厌氧反应速率。厌氧后的污水进入缺氧池及曝气池，也即提高了缺氧区的反应速率以及曝气区的BOD5降解速率和硝化反应速率，从而改善了系统的整体处理效应，使得出水水质更好及系统的体积效率大大提高，即系统的F∶M值和容积负荷大大提高，从而缩小了系统的体积。
（4）MSBR工艺增加了低水头、低能耗的回流设施，从表面上看是增加了设备量和运行能耗，但是从更深层次来看，增加的基建费用及能耗有限，而回流设施极大地改善了系统中各个单元内MLSS的均匀性，即增加了连续运行单元的MLSS浓度（特别是提高了硝化反应的反应速率）和减少了SBR池的MLSS浓度，这样使得SBR池沉淀出水时的污泥层厚度大为降低，从而降低了出水中的悬浮物及由悬浮物带出的有机物数量（在出现水量冲击负荷时更为明显）。
（5）MSBR工艺的SBR池在起始阶段采用缺氧运行。缺氧运行能利用硝酸盐作为氧源来进行微生物的自身硝化反应，稳定了活性污泥及减少了污泥产量，同时也降低了需氧量及能耗。同时，交替运行抑制了丝状菌的生存，缺氧运行也就改善了污泥的絮凝性能、沉降性能及浓缩性能，使得预沉淀区的污泥层更稳定，厚度也更小，进一步保证了悬浮物不会被出水带走。
（6）MSBR工艺的SBR池的水力条件经过了专门的处理。中间的底部挡板避免了水力射流的影响，从而改善了水力运行状态。在SBR池切换为沉淀池出水前的预沉淀过程中，在其下部形成了一个高浓度的污泥层。该池的进水由SBR池的底部配水槽进入，穿过污泥层，污泥层起着接触过滤的作用，也即在利用来自曝气池混合液中的硝酸盐作为氧源进行污泥自身消化稳定的同时将进水中的悬浮物滤除。更确切地说，改良型SBR系统的SBR池在出水时起到的是滤池的作用而不是沉淀的作用，这与一般SBR池的工作原理有着本质的区别。
MSBR的主曝气管道施工图
（7）MSBR工艺采用空气堰控制出水，空气堰防止了曝气期间的任何悬浮物进入出水堰，从而有效地控制了出水悬浮物。初期放空还会增加进水的流量负荷。
MSBR出水空气堰
（8）MSBR工艺在回流污泥进入厌氧池前增加了一个泥水分离池，这样就减少了硝酸盐进入厌氧区机遇,减少了VFA（挥发性脂肪酸）因回流而造成稀释，增加了厌氧区的实际停留时间,从而可以提高除磷效果。
（9）MSBR工艺一体化模块化设计，各单元均共壁构造，便于整体加盖进行尾气脱臭处理。
综上所述，MSBR工艺是由AAO系统与SBR系统串联组成，并集合了AAO与SBR的优势，也符合采用尽可能节省占地工艺的原则。
四、MSBR工艺设计参数
以下为每组MSBR反应池技术参数（共4组）。平均设计流量：6万m3/d。有效容积：39064m3（长94.35米、宽67.3米、水深6~8.2米）。运行周期：T＝6.0 h。平均MLSS浓度：3 500 mg/L（夏季）；4 000 mg/L（冬季）。水力停留时间：15.37 h。好氧泥龄：11.5 d。总泥龄：15.6 d。污泥负荷：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需气量：144万m3/d=1000m3/min
五、运行情况
江南污水处理厂二期处理工艺运行近十年以来MSBR工艺在低碳氮比污水条件下，能够稳定削减各污染物，出水稳定达到一级B标准，经过深度处理可稳定达到一级A标准。下表为2017年—2020年MSBR工艺生化池平均实际出水数据（TP为未进行化学除磷数据）。
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