新型强化内源反硝化MBR工艺处理高氮、磷污水的研究

第32卷第l期(总第127期)2013年2月湿法冶金HydrometallurgyofChinaV01．32No．1(Sum．127)Feb．2013新型强化内源反硝化MBR工艺处理高氮、磷污水的研究王智鹏，董欣杨，蔚龙凤(核工业北京化工冶金研究院，北京101149)摘要：研究了采用新型强化内源反硝化MBR组合工艺处理高氮、磷污水。结果表明，新型强化内源反硝化MBR组合工艺的最佳运行条件为：试验装置总池容40L，污泥龄(SRT)30d，水力停留时间(HRT)为16h。最佳条件下，污水CODer、氨氮、总磷的去除率分别为86．88％、99．22％和82．4％，出水水质满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。关键词：内源反硝化；污水；脱氮；除磷中图分类号：X799．3文献标志码：A文章编号：1009—2617(2013)01—0055—03众所周知，当氮、磷在自然水体中浓度较高时，常常导致水体富营养化，其结果是严重破坏水体的生态环境及水质。现有水处理工艺不能妥善解决脱氮和除磷之间对碳源竞争的固有矛盾，在氮、磷去除能力上的不足也越来越明显。因此，改造现有工艺和开发新型工艺，有效利用碳源，提高污水脱氮、除磷效果，已成为目前急需解决的问题。新型强化内源反硝化工艺是将常规污水处理工艺主体部分的厌氧一缺氧一好氧(A—A—O)改为厌氧一好氧一缺氧(A—o—A)，并利用膜生物反应器(MBR)来加强内源反硝化。研究了采用新型强化内源反硝化MBR工艺对高氮低碳污水脱氮、除磷。1试验部分1．1试验用水试验用水水质：pH为6．o～9．0，CODer为200mg／L，氨氮为41．02mg／L，总磷为7．91mg／L。1．2试验装置反应器原理如图1所示。接种污泥取自某污水处理厂。试验装置总池容40L。所有装置均自主设计。通过隔膜计量泵进水，用蠕动泵对混合液回流和分流，用流量计调节曝气系统的气量。MBR反应器膜组件为中空纤维帘式微滤膜，材料为聚乙烯，单个膜组件总表面积为0．2m2，有效垂直长度300mm，膜丝数量322～327。计■动泵厌氯好氧1好氯2缺氧1缺氯2缺氯3MBR图1反应器原理图1．3试验方法采用静态试验法考察反应条件对处理效果的影响，确定反应装置对污水脱氮、除磷的最佳反应条件。反应条件有水力停留时间(HRT)和污泥龄(SRT)。在确定的最佳条件下考察强化内源反硝化工艺对污水的处理效果。2试验结果与讨论2．1强化内源反硝化内源反硝化是以微生物的胞内储存物质以及细胞死亡后溶出的有机成分作为碳源进行反硝化脱氮。采用内源反硝化可以充分节省进水中的碳收稿日期：2012-05-15作者简介：王智鹏(1984一)，男。陕西宝鸡人，硬士研究生，主要研究方向为水处理技术研发。万方数据·56·湿法冶金2013年2月源，在无外加碳源条件下，解决脱氮、除磷之间对碳源的竞争，实现良好的脱氮、除磷效果。利用MBR特有的高微生物量强化内源反硝化，将常规反硝化过程(A—A—O)改为内源反硝化过程(A—O—A)。2．2HRT对COD去除效果的影响在其他条件相同及基本不排泥工况下，水力停留时间对污水COD去除效果的影响如图2所示。更蒋笾沓8圈2水力停留时间对COD去除率的影响由图2看出：系统稳定运行后，COD去除率比较平缓，均高于80％；水力停留时问(HRT)为16h时，COD去除率达到峰值。因此，确定最佳水力停留时间为16h。2．3ItRT对氨氮去除效果的影响在其他条件相同及基本不排泥工况下，水力停留时间对氨氮去除效果的影响如图3所示。圈3水力停留时间对氨氮去除率的影响由图3看出，氨氮去除效果相当好，平均去除率在96％以上，好于常规工艺的60％。常规反硝化过程中，大部分氨氮最终被微生物转化为氮气，只有一小部分被微生物同化利用。亚硝化和硝化反应是好氧生化过程，而反硝化反应则是缺氧或厌氧生化过程口]。反硝化作用在无氧或低氧条件下，兼性反硝化菌将亚硝酸盐、硝酸盐还原成气态氮，从而实现氮的去除。利用原水碳源的前置反硝化工艺，一般氮的去除率不高，内源反硝化过程效率很低[z]，如果要进一步提高脱氮效率，需外加碳源，这势必增加污水处理成本。内源性反硝化脱氮速率决定于细胞的营养状况[3]，所以根据部分聚磷菌具有快速内源性反硝化脱氮能力这一特点，对常规反硝化工艺加以改造，使其在缺氧段初期的5～10min内即完成内源性反硝化脱氮反应，其反应速度不低于反硝化菌直接进行的外源性反硝化脱氮的反应速度。采用内源脱氮既可以节省外加碳源，又可以减少剩余污泥量和污泥处置费用，同时又取得了很好的脱氮效果。2．4HRT对总磷去除效果的影响在其他条件相同及基本不排泥工况下，水力停留时问对总磷去除效果的影响如图4所示。图4水力停留时间对总磷去除率的影响由图4看出，水力停留时间对总磷去除率的影响不大，均在80％以