在污水廠升級改造大潮中， MBR、MBBR+磁混凝是兩種比較受關注的技術路線。兩種路線均能實現生物處理能力翻倍，且與水廠現況工藝契合度高，均屬占地集約型工藝。

　　作者對兩種工藝做了詳細比較，結論如下：

　　MBR與MBBR+磁混凝路線均可屬集約型工藝，占地省，可滿足國內污水廠升級改造、擴容或新建需求，生物池處理能力可提高*。

　　對于升級改造項目和擴容項目，MBBR路線更優。對于新建項目，MBR路線與MBBR路線選擇需根據對占地的緊缺程度判定：當占地要求<400m2/萬噸時，MBR工藝可滿足要求；當占地要求≥400m2/萬噸時，優先推薦MBBR+磁混凝路線。

　　當設計出水水質需達到準Ⅳ類水質時，MBBR路線可增加高精度濾池強化SS處理效果。

　　MBBR+磁混凝路線，投資和運行費用省，在工程實踐中表現出較好的效果。

　　近年來，國家對于水環境的要求日益嚴格，污水處理廠出水標準不斷提升，現階段的新(改、擴)建污水廠均需達到一級A標準(GB18918-2002)，部分地區需要達到準Ⅳ類水質標準。國內改造中，膜生物反應器(MBR)、移動床生物膜工藝(MBBR)、磁混凝等集約型工藝，逐步受到關注，并得以廣泛的應用，均獲得了良好的工程實踐效果。對MBR、MBBR+磁混凝(簡稱MBBR路線)兩工藝路線，從提標潛能、工藝占地、與現況工藝契合度、投資、運行成本等方面進行對比，分析兩種技術改造路線的適用場景，為國內污水廠提標改造技術路線選擇提供參考。

　　1、MBR與MBBR路線概述

　　MBR，通(tong)過(guo)(guo)(guo)膜(mo)過(guo)(guo)(guo)濾(lv)實現泥水分離，可(ke)(ke)在(zai)生化(hua)池(chi)內富集(ji)更高污泥濃(nong)度(du)，強(qiang)化(hua)處(chu)(chu)理(li)效(xiao)果(guo)；且膜(mo)工(gong)藝(yi)可(ke)(ke)有(you)(you)效(xiao)滿足(zu)高排放標(biao)準對于SS的要求(qiu)，若生化(hua)指標(biao)(有(you)(you)機物、TN、TP、氨氮(dan)等)達到標(biao)準，出水消(xiao)毒(du)即(ji)可(ke)(ke)排放，屬(shu)于集(ji)成度(du)較高的工(gong)藝(yi)。為保護膜(mo)組件，對預處(chu)(chu)理(li)要求(qiu)嚴(yan)格(ge)(ge)，需設置(zhi)超細格(ge)(ge)柵、沉砂池(chi)等；動力出水，若進水超過(guo)(guo)(guo)設計流量(liang)(liang)極限只能原(yuan)水排放；膜(mo)沖洗曝氣高、回流比大(da)、藥劑使用量(liang)(liang)大(da)，是典型(xing)的高能耗、高藥耗工(gong)藝(yi)。 MBBR，通(tong)過(guo)(guo)(guo)向反應器內投加懸浮載體(ti)，強(qiang)化(hua)生化(hua)處(chu)(chu)理(li)效(xiao)果(guo)，可(ke)(ke)實現原(yuan)位(wei)改造、原(yuan)位(wei)提(ti)標(biao)；但MBBR屬(shu)于生化(hua)強(qiang)化(hua)技術，對于SS、TP無法(fa)實現出水保障(zhang)，需要匹配其他深度(du)處(chu)(chu)理(li)工(gong)藝(yi)；磁(ci)(ci)混凝，通(tong)過(guo)(guo)(guo)對混凝階段加載磁(ci)(ci)粉，強(qiang)化(hua)混凝沉淀效(xiao)果(guo)，保障(zhang)SS及TP處(chu)(chu)理(li)效(xiao)果(guo)，能夠(gou)與MBBR聯合(he)互補，形成集(ji)約型(xing)占(zhan)地的工(gong)藝(yi)組合(he)。

　　2、MBR與MBBR路線技(ji)術比較(jiao)

　　2.1 生物池提標潛能比較

　　受二沉池運行效果及處理能力的影響，一般生物池設計污泥濃度在3-4g/L，本部分比較按照原生物池設計平均污泥濃度3g/L進行計算，f=0.7，即2.1gVSS/L。由于生物反應受溫度及水質影響較大，不同地區進水水質及溫度存在明顯差異，本部分比較通過能夠增加的較大等效生物量進行比較，不討論其他因素。

　　MBR膜生物反應器是一種將高效的膜分離技術與傳統活性污泥法相結合的污水處理工藝，它以共同結構浸沒式膜組件置于曝氣池中，經過好氧曝氣與生物處理后的水，由泵經過濾膜過濾后以抽出。它與傳統污水處理方法大的差異在于替代了傳統生化工藝中的二沉池和三級處理工藝。根據膜的形式不同，MBR又分為平板膜和中空纖維膜，由于中空纖維膜較平板膜堆積密度更高，且應用更為廣泛，采用中空纖維膜MBR進行分析。

　　現階段，一般運行良好的MBR生物池，較大污泥濃度為8g/L，f=0.5，即提標后，其較大生物為4gVSS/L，是提標前的1.90倍。 MBBR為泥膜復合工藝，其生物量由兩部分組成，即池內的活性污泥和填料表面的料上污泥。MBBR并非兩者簡單的疊加，二者會相互影響。當系統加入填料后，生物膜會對活性污泥的處理能力產生一定的影響，按照改造前處理能力的80%計算，取f=0.7，即活性污泥項的等效污泥濃度為1.68g/L；而生物膜等效污泥濃度，按照填料掛膜量12g/m2計算，填料有效比表面積取800m2/m3，填充率為30%(全池計，相當于好氧區HRT占50%且好氧區填充率60%，MBBR較大允許填充率為67%，已有工程中較大為62%)，f=0.9，則生物膜上生物量等效污泥濃度為2.59g/L，即MBBR工藝總生物量為4.27gVSS/L，提標后，較大生物量是提標前的2.03倍。

　　經比較可知，從(cong)生物(wu)(wu)量(liang)的角度，MBR與MBBR對生物(wu)(wu)池(chi)進行(xing)提(ti)(ti)(ti)標的較大(da)能(neng)(neng)力(li)是基(ji)本(ben)一致的，有效生物(wu)(wu)量(liang)MBBR略高。MBR可提(ti)(ti)(ti)高運行(xing)污泥濃度，MBBR可增(zeng)加(jia)懸浮載體投加(jia)量(liang)提(ti)(ti)(ti)高生物(wu)(wu)量(liang)。僅(jin)生化段(duan)(不包括膜池(chi)或二沉(chen)池(chi))，兩種工(gong)藝均可實現處(chu)理能(neng)(neng)力(li)翻倍(bei)，不論(lun)是從(cong)一級B向一級A提(ti)(ti)(ti)標，甚至直接(jie)提(ti)(ti)(ti)標至準IV，均能(neng)(neng)夠(gou)滿(man)足(zu)處(chu)理要求。

　　2.2 與現況工藝契合度

　　1)預處理，現階段我國的一般污水廠預處理段采用兩級格柵，即粗格柵和細格柵，對應柵條間距多為15-20mm，6-10mm，由于MBR工藝膜絲較細，為延緩堵塞，要求進水前增加一道1-2mm的精細格柵(膜格柵)；而MBBR防止堵塞的機制在于填料和篩網之間水力學的良好設計，而非通過強化進水攔截；但新增膜格柵占地很小，一般污水廠均可以解決。

　　2)生物處理，現況工藝為SBR類工藝時，對于MBR路線，可擴建膜池，實現SBR轉連續流運行；現況工藝為連續流工藝時，對于MBR路線，一般新建膜池，原有沉淀池廢棄或做他用。而對于MBBR路線，其鑲嵌式改造的特點，與兩類工藝均能較好嵌合，且合理利用已有構筑物和工藝。

　　3)曝氣系統，由于生物量的增加，一般情況下，兩工藝路線均需對曝氣系統進行改造，均需要采用底部曝氣。

　　4)加藥系統，兩工藝路線對于加藥系統均無明顯影響，磁混凝部分需增加的PAM及磁粉投加系統可設置于磁混凝澄清池上部，無需改變原有加藥系統及新增用地。

　　5)污泥系統，由于處理能力的提升，剩余污泥量及化學污泥量均有一定程度的提高，兩工藝路線均需對污泥系統進行擴容。根據規范，一般的A2O污泥齡為10~20d，MBR污泥齡15～30d，即MBR污泥齡是改造前的1.5倍，而MBR反應池污泥量是改造前的2倍，故改造后剩余污泥量是改造前的133%，化學污泥量因除磷量的增加有略微上升；而對于MBBR路線，其等效污泥量為改造前的2倍，等效污泥齡約為改造前的1.7倍，故改造后剩余污泥總量為改造前的120%，化學污泥量與MBR工藝基本一致。

　　綜上，兩工藝路線對于現(xian)況工藝的契合度均較(jiao)高，能夠在較(jiao)小的改(gai)動下實現(xian)污水廠(chang)的提(ti)標。

　　2.3 工藝占地

　　對于升級改造，兩種路線均無需擴建生化池，但均涉及新增占地。MBR路線，其主要的新增工藝占地為膜池及設備間；MBBR路線，其主要的新增工藝占地為磁混凝澄清池。兩種路線升級改造的典型案例數據比較如表1所示。MBR部分，設計時除了考慮變化系數外，要考慮膜通量下降對于膜組件的補充，設計時一般預留10-20%，同時，盡管膜通量各異，但隨著規模的增大，噸水占地指標將減小，MBR工藝污水廠的新增占地在280-450m2/萬噸。

　　磁(ci)混凝澄(cheng)清池工藝(yi)占地(di)(di)(di)受(shou)表面(mian)負荷影響，一般可取20-40m3/m2/h，萬(wan)(wan)(wan)噸(dun)水(shui)占地(di)(di)(di)在60-100m2/萬(wan)(wan)(wan)噸(dun)，遠小(xiao)于(yu)MBR的占地(di)(di)(di)，僅為(wei)其1/3以(yi)下。比較C和(he)E污水(shui)廠，MBR新(xin)增(zeng)占地(di)(di)(di)287m2/萬(wan)(wan)(wan)噸(dun)，MBBR+磁(ci)混凝新(xin)增(zeng)占地(di)(di)(di)71.2m2/萬(wan)(wan)(wan)噸(dun)，后(hou)者僅為(wei)前者的24.8%，此時MBBR+磁(ci)混凝路線占地(di)(di)(di)更優。

 

　　對于新建，相比于傳統工藝，MBBR或MBR均可將生化池占地縮小50%。但MBBR需要新增沉淀池，考慮周進周出矩形二沉池表面負荷較高且占地利用率高，一般可取0.8-1.2m3/m2/h，沉淀池和深度處理的占地仍需400-600m2/萬噸。此時需根據占地要求選擇，當占地要求<400m2/萬噸時，MBR工藝可滿足要求，當占地要求≥400m2/萬噸時，優先推薦MBBR+磁混凝路線。 對于原生化池提量，兩種路線均能實現生化池處理能力提升*。當提量*、處理能力翻倍時，MBBR路線需擴建一半規模二沉池，新增占地在230-360m2/萬噸，小于MBR路線占地。

　　當設計出(chu)水水質(zhi)需(xu)達到(dao)(dao)準(zhun)Ⅳ類(lei)水質(zhi)時(shi)，兩路線的核心關鍵差(cha)別在(zai)(zai)于(yu)SS。MBR可(ke)實現出(chu)水SS<5mg/L，而目(mu)前(qian)尚(shang)無磁(ci)混凝出(chu)水SS穩定達到(dao)(dao)5mg/L以下(xia)的報道，需(xu)要在(zai)(zai)此(ci)技術上新增過濾單元。過濾單元可(ke)采用高精度纖維轉盤濾池(chi)，高精度濾布當量孔徑為5微米，其(qi)設計濾速應(ying)控制在(zai)(zai)7m3/m2/h以內，其(qi)萬(wan)噸水占地在(zai)(zai)50m2/萬(wan)噸以下(xia)，噸水投資在(zai)(zai)50-100元/t，運行費(fei)用小于(yu)0.05元/t。 具體到(dao)(dao)工程(cheng)項目(mu)中，因各水廠仍(reng)存在(zai)(zai)具體情(qing)況(kuang)(kuang)的差(cha)異，如現況(kuang)(kuang)沉淀(dian)池(chi)是否需(xu)改造或擴建(jian)、已有深(shen)度處理工藝流程(cheng)及運行情(qing)況(kuang)(kuang)等，均可(ke)能對兩種路線的占地需(xu)求產(chan)生影響，選擇時(shi)仍(reng)需(xu)要結合具體項目(mu)具體分析。

　　3 MBR與MBBR路線投資運行比較

　　3.1 投資對比

　　對于污水處理廠，投資與工藝路線的選擇息息相關，需要在滿足出水水質要求的情況下，盡量降低投資及運行成本。 MBR投資主要由設備費和土建費用組成，其中，設備費占較大比重，一般在60%以上，伴隨著MBR技術的研發日益成熟，MBR設備費近年來顯著降低，從原來的噸水投資3000元以上，下降到現在的600-1000元，未來有望進一步降低，這也是這幾年國內能夠大規模應用MBR的關鍵；土建費用受污水廠形式(全地下、半地下、地上式)、場地條件影響較大，無法統一衡量，對于地上式污水廠，土建費用一般在設備費用的1/3左右。

　　 因MBBR部(bu)分無土(tu)建變動，其投(tou)資全部(bu)為設備(bei)費用，受(shou)設計水(shui)質影響較大，一般(ban)噸水(shui)投(tou)資在200-500元(yuan)/t；而磁混凝噸水(shui)設備(bei)投(tou)資在150-250元(yuan)/t，由于工藝負(fu)荷較高(gao)，土(tu)建占地面積小，其土(tu)建投(tou)資一般(ban)在100元(yuan)/t以下，路線整體(ti)投(tou)資在350-750元(yuan)/t。同MBR路線相(xiang)比，MBBR路線在投(tou)資上(shang)具有較大優勢。

　　3.2 運行成本

　　表1中比較運行成本，僅比較運行成本的差異項，非全部運行成本。無論是采用MBR工藝，還是MBBR工藝，其運行成本主要由以下幾部分組成：藥劑費、電費和易耗品折舊費用(MBR為膜、MBBR為填料)。由于兩種工藝的生物池部分曝氣量、設備功率基本一致，且除磷加藥量相當，因此該部分費用不計入比較。

　　即藥劑(ji)費(fei)的(de)對(dui)(dui)比僅(jin)對(dui)(dui)比除(chu)磷藥劑(ji)外(wai)的(de)其(qi)他藥劑(ji)，電(dian)費(fei)的(de)對(dui)(dui)比僅(jin)對(dui)(dui)比MBR工(gong)藝(yi)設備及磁(ci)混(hun)凝(ning)工(gong)藝(yi)設備的(de)電(dian)度電(dian)費(fei)，由于全廠變壓器容量(liang)不同帶來的(de)基本電(dian)費(fei)差(cha)異不計入(ru)比較。 通(tong)過對(dui)(dui)幾個實際污(wu)水(shui)廠運行數據分析，MBR工(gong)藝(yi)的(de)噸(dun)水(shui)電(dian)費(fei)及噸(dun)水(shui)折(zhe)合膜更換費(fei)用(yong)(yong)(按(an)照使(shi)用(yong)(yong)年(nian)限(xian)5年(nian)計算(suan))均在(zai)0.2元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)以(yi)上，藥劑(ji)費(fei)用(yong)(yong)在(zai)0.01元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)左右，MBR工(gong)藝(yi)的(de)平均運行成本在(zai)0.5元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)以(yi)上；對(dui)(dui)于MBBR工(gong)藝(yi)路線(xian)，僅(jin)計算(suan)其(qi)填料(liao)折(zhe)舊費(fei)用(yong)(yong)，按(an)照使(shi)用(yong)(yong)年(nian)限(xian)10年(nian)計算(suan)，其(qi)噸(dun)水(shui)成本在(zai)0.1元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)以(yi)下；而磁(ci)混(hun)凝(ning)工(gong)藝(yi)的(de)噸(dun)水(shui)藥劑(ji)費(fei)用(yong)(yong)在(zai)0.02元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)左右，噸(dun)水(shui)電(dian)費(fei)在(zai)0.02元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)左右，因此，MBBR+磁(ci)混(hun)凝(ning)其(qi)總(zong)運行費(fei)用(yong)(yong)在(zai)0.2元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)以(yi)下。

　　MBBR+磁混凝工(gong)(gong)藝(yi)路線在運行費用上較(jiao)MBR工(gong)(gong)藝(yi)具有較(jiao)大的優勢。