某开发区是工业企业最集中的区域，精细化工、机械制造为该区的支柱产业，工业废水浓度较高、可生化性差、水质波动较大，该市污水厂设计进水中工业废水比例高达60%，故确定采用水解酸化/改进型MSBR 工艺，具有节省占地、处理效果好、抗冲击负荷强的特点。目前该污水厂已运行近1 年，运行良好，出水水质达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)的一级B 标准。该厂设计规模为3．0×104 m3 /d，其中一期规模为2．0×104m3 /d，二期为1．0×104 m3 /d，占地面积为2．3 hm2。
1 设计水质及工艺流程
该厂进水中工业废水比例为60%，生活污水为40%，设计出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级B 标准(见表1)。
表1 设计进、出水水质
Tab．1 Design influent and effluent quality
工艺流程如图1 所示。
图1 污水处理工艺流程
Fig．1 Flow chart of wastewater treatment process
2 主体工艺设计
本污水处理厂核心处理单元为水解酸化池和改进型MSBR 池。针对高负荷、来源复杂的原水，在主反应系统改进型MSBR 池前增设水解酸化池，以提高污水的B /C 值，降低后续生化系统的处理负荷。改进型MSBR 工艺在MSBR 工艺基础上，针对原水水质进行了优化，取消了污泥浓缩段和预缺氧段，延长了缺氧段的停留时间。
①水解酸化池。本工程正常情况下水质较为稳定，但不排除企业废水间歇排放及事故排放的可能，因此考虑采用完全混合式厌氧水解池，水解酸化池1 座，设计水力停留时间为8 h。水解酸化池为推流流态，好氧池污泥部分回流至水解酸化池以增加池内污泥浓度，并可同时让好氧污泥厌氧消化，减少剩余污泥产量。池内剩余污泥通过排泥泵提升至储泥池。污水 经水解酸化，在可生化性提高的同时，COD 去除率约为30%，BOD5去除率约为20%，SS去除率约为40%。
水解酸化池采用专利技术—一体化环流厌氧水解池，该池型将水解酸化池和沉淀池合为一体，沉淀池底部设置排泥装置，中部均匀设置一组斜管，顶部设置排水装置，其特征在于: 反应池为环形，并通过中间墙分隔成内外两层，沉淀池布置在反应池正中央，且两者之间通过隔墙隔开，隔墙上对称开设一组连通反应池和沉淀池的布水孔。该池体具有结构紧凑，占地省，能耗、造价和运行成本低等优点。水解酸化池共设2 组，单组设计规模为1×104m3 /d，2 组合建，具体形式见图2。
图2 水解酸化池平面布置
Fig．2 Plan view of hydrolysis acidification tank
水解酸化池设备配置见表2。
表2 水解酸化池主要工艺设备
Tab．2 Equipment for hydrolysis acidification
②改进型MSBR 池。水解酸化池出水进入改进型MSBR 池，在厌氧池与回流污泥混合，富含磷的污泥在厌氧池进行释磷反应后进入缺氧池，缺氧池用于反硝化脱氮，原水提供碳源，由主曝气池至缺氧池的回流系统提供硝态氮。缺氧池出水进入主曝气池经有机物降解、硝化、磷吸收反应后再进入序批池1 或序批池2。两个序批池交替作为沉淀出水和好氧反应单元。
改进型MSBR 池(见图3)共设2 组，单组设计规模为1×104 m3 /d。改进型MSBR 池的设计参数见表3。每座改进型MSBR 系统由5 个单元组成，分设在反应池两侧的是MSBR 池，起着好氧氧化、缺氧反硝化、预沉淀和沉淀作用，内设管式微孔曝气器及潜水搅拌器，并在出水处设有空气堰。
图3 改进型MSBR池示意
Fig．3 Plan view of modified MSBR
表3 改进型MSBR池工艺设计参数
Tab．3 Design parameters of modified MSBR
厌氧池出水经过缺氧池进入主曝气池，主曝气池设在反应池的一端，内设管式微孔曝气器; 缺氧池设在厌氧池和主曝气池之间，通过2 台硝化液回流泵回流主曝气池的混合液至缺氧池进行生物除氮，为防止污泥沉底，缺氧池内设潜水搅拌器1 台。如果不让混合液进入缺氧池，则此时缺氧池充当了厌氧池的作用，可用于强化除磷。改进型MSBR 池各单元运行状态见表4。
表4 各运行时段反应单元的运行状态
Tab．4 Operation state of each unit in each sequence
每座改进型MSBR 系统由5 个单元组成，缺氧池、厌氧池、主曝气池始终处于连续运行状态，SBR池1 和SBR 池2 交替运行，一个运行周期为4 h。其中各时段的持续时间: 时段1 和时段4 为30 min;时段2 和时段5 为60 min; 时段3 和时段6 为30min。
当进水水质较差、COD 和NH3-N 去除效果差时，模式进行适当调整: 曝气90 min，预沉30 min，出水仍为120 min。
当出水SS 较高、出水效果较差时，可进行适当调整: 曝气60 min，预沉60 min，出水仍为120 min。
如仍出现COD 或NH3-N 去除效果不佳等工况，则可调整运行周期为6 h，模式调整如下: 曝气150 min，预沉30 min，出水180 min。或采用间歇出水，适当缩短出水时间，模式调整如下: 曝气120min，预沉30 min，沉淀出水90 min。
各单元配置的主要工艺设备见表5。
表5 单座改进型MSBR池主要工艺设备
Tab．5 Equipment of modified MSBR
3 设计特点
设计特点如下: ①水解酸化池采用一体化环流水解厌氧池，有效缓解了占地紧张的问题，经过水解处理，污水可生化性得到提高。当水解区域的泥量不足时，排泥回流进行补充，使实际运行更加灵活，具有运行效果好、处理效率高的优点。②水解酸化池中沉淀区为斜管沉淀池形式，增大了表面负荷，节省了占地。③水解酸化池污泥回流采用内回流穿墙泵的形式，降低了运行能耗。④改进型MSBR 工艺在MSBR 工艺基础上，针对进水水质氮高磷低的特点，取消了预缺氧池和浓缩池，缩短厌氧池的停留时间，适当加大了好氧池和缺氧池的停留时间，强化了好氧除碳、硝化和反硝化脱氮效果。⑤将改进型MSBR 池的污泥回流和剩余污泥排放通过八爪型穿孔集泥管有效连接在一起，提高了污泥回流和剩余污泥的排放浓度，将穿孔排泥系统、混合液井和混合液回流泵巧妙地结合在一起，能够有效降低运行能耗和费用。⑥改进型MSBR 池将低扬程内回流泵和滑阀结合使用，在降低了回流系统能耗的同时，使回流量具备了可调节性。
4 运行效果分析及问题讨论
4. 1 运行效果
污水处理厂实际运行效果见表6。
表6 污水处理厂实际进、出水水质
Tab．6 Actual influent and effluent quality mg·L-1
由表6 可见，污水厂实际进水中工业废水比例约在60% ～ 80%，B /C 值在0．12 ～ 0．28。在实际进水水质远差于设计水质的情况下，污水处理厂出水基本能达标排放，COD、BOD5、NH3-N、TN、TP 达标排放率分别达到了79．3%、100%、100%、100% 和92%，表明水解酸化/改进型MSBR 工艺对含高比例工业废水的污水具有很好的处理效果，在对纳管的工业废水水质进行适当控制的情况下，出水水质能够达到一级B 排放标准。
4. 2 设计存在问题
①受占地限制，水解酸化池的沉淀区采用了斜管沉淀池形式，虽然能提高沉淀区的效率，但生化污泥的沉降性能差，易附着在斜管区域并积压，一段时间之后可能影响出水水质。运行时需通过高压水枪定期冲洗方式解决。。
②改进型MSBR 池采用了八爪型穿孔集泥管，在一定程度上改善了池体的排泥效果，但仍存在排泥不彻底的情况，穿孔集泥管的周边区域排泥效果好，但距离较远区仍存在排泥不畅的现象，并在序批池终端出水区域存在出水时污泥上浮现象。一方面由于此区域无集泥管，污泥推流至此后难以排出系统; 另一方面是因为空气堰出水负荷虽低于滗水器，但仍存在负荷偏高的问题。
针对污泥上浮问题，设计时可考虑增加穿孔排泥管的布置范围，特别是空气堰下方排泥系统布置，避免此区域集泥而影响出水水质。空气堰出水负荷在有条件的情况下应尽量取低值，有利于避免跑泥现象，提高出水水质。
③改进型MSBR 池出水堰出水时存在虹吸现象。空气堰开始出水时流量较大且存在紊流状态，空气随出水带入出水管引起负压虹吸现象，出水流量大大增加，严重时导致改进型MSBR 池液面明显下降，不利于出水水质稳定。设计时可考虑出水管采用P 形管结构，能够一定程度上避免出水管的虹吸现象。运行时可采用空气堰进气的方式，以补充出水中夹带的空气，平衡空气堰内外压力，避免负压虹吸带来的影响。
