一种新型污水处理厂升级改造工艺的研究

第15卷第l8期2015年6月167l一1815(2015)18一Ol11—06科学技术与工程ScienceTechnologyandEngineeringVo1．15No．18Jun．2015@2015Sci．Tech．Engrg．环境科学一种新型污水处理厂升级改造工艺的研究陈冠翰蒋海涛王罗春朱松梅李亭(上海电力学院环境与化学工程学院’，上海200090；长江流域水资源保护局上海局。，上海200120)摘要设计了新型的移动床一膜生物反应器(movingbed—membranebioreactor，MBMBR)对污水厂进行升级改造，通过改变装置运行参数(停留时间和溶解氧)，研究其去除模拟生活污水的碳、氮效果。研究结果表明：①在高溶解氧条件下，停留时间的变化，对其去除碳、氮影响不大；②装置溶解氧为0—1L，脱氮效果显著提高；③采用“低氧连续曝气、搅拌悬浮、膜分离出水”工艺，该装置COD、氨氮和总氮去除率可分别达到95．6％、90．4％及61．2％，出水符合国家一级A标准。关键词移动床一膜生物反应器污水厂改造厌氧氨氧化中图法分类号X703．1；文献标志码A我国是一个资源型和水质型缺水的国家，人均水资源量不足世界人均水平的1／4，并且水源的水质达不到国家规定的饮用水水质标准。而我国的水质量仍呈严重污染态势，在国家环境监测网2013年监测评价的5134个水功能区中，水质达标率仅为49．4％；20．8万km河流中，31．4％的河流水质劣于Ⅲ类；512个省界断面中，有37．7％的劣于Ⅲ类J。截至2010年，全国投运的城镇污水处理设施共2496座，总设计处理能力1．25亿m／d，设施平均利用率为82．31％，与国外发达国家的90％处理水平还是有一定的距离。我国2003年实施新的《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)，要求城市二级污水处理厂出水达到一级A标准，而目前国内建成的大部分二级污水处理厂均不能适应新标准要求，达到一级A标准城镇污水处理厂的数量仅占2O．7％。因此，污水厂面临扩容、增效和节能的巨大压力，对旧有污水处理厂的处理工艺进行升级改造将成为今后一段时间的主要任务。目前，传统污水厂升级改造工艺包括将传统的活性污泥工艺改造为改良型CASS工艺L6J，Barden．pho工艺、SBR及其变种工艺、改良AA／O工艺等；通过增加化学、物理处理单元实现污水处理厂升级改造等方法¨。从现有的实践经验来看，传统升级改造模式往往存在投资运行费用巨大，改造过程冗长，处理效果欠理想的问题。因此，现提出一种新型的升级改造工艺——移2015年2月4日收到第一作者简介：陈冠翰，男，硕士研究生。E-mai：chen—guan—ban@163．tom。动床-膜生物反应器(MBMBR)，通过在污水处理厂原有生物处理单元投加悬浮填料、设置平板膜，从而实现生物膜和活性污泥的高效协同处理，以期实现在不另外建设新的处理构筑物、对污水厂原有设施改动尽可能小的条件下，污水厂出水水质能得到进一步提升并能稳定达标。该升级改造工艺的研究，对于一些用地紧张、原处理标准较低、进水水质波动较大的污水厂的提标升级有一定的参考意义。1试验装置与方法试验以人工配置污水模拟城市生活污水，进水方式为连续进水，进入由悬浮填料和平板膜组成的复合反应器。在此反应器中，有机物(COD)、氨氮(NH4+一N)和总氮(TN)由于微生物的吸附和分解、厌氧氨氧化、网捕絮凝等作用，得到有效降解和去除。最后，通过平板膜的固液分离，处理后水连续排放并取样监测。通过调整水力停留时间(HRT)、溶解氧(DO)等参数，考察COD、NH．N和TN的去除率，从而得到较优的工艺参数。试验框图如图1。排泥I●-一一一J图1工艺流程图Fig．1Processchartl12科学技术与工程15卷1．1试验装置及运行控制试验装置如图2所示，反应器材质采用有机玻璃，由配水槽和曝气池两部分组成(其体积分别为3．2L和17．6L)，利用浮球型液位开关控制反应装置水位。在曝气池里面投加悬浮填料，平板膜浸没在曝气池中，膜的下方设穿孔曝气管，出水蠕动泵由时间继电器控制(8rain开／2rain停)。试验所用材料详细参数如表1。图2试验装置图Fig．2Experimentalinstallationpictures表1试验所用填料与平板膜参数Table1Carriersandmembraneparameterinthedevice项目材料数量厂家规格悬浮填料聚氨酯德国平板膜片篇小：10inm×10mm×6mill；比重：37339ro；比表面积：35．7m／g℃小：220mm×320Film×6mm；产水流量：20IMmin；膜面积：0．1m1．2试验用水及污泥驯化成分试验用水采用人工配置，葡萄糖、淀粉提供碳源，蛋白胨、硫酸铵提供氮