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懸浮填料生物膜工藝，又稱(chēng)移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器(MBBR) ，由挪威Kaldnes Mijecpteknogi 公司與SINTEF 研究所共同開(kāi)發(fā)，目的是在原有活性污泥處理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上提高負(fù)荷率、增強(qiáng)脫氮除磷能力。經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展，MBBR 工藝無(wú)論是在理論研究方面還是在水處理工程應(yīng)用方面都取得了快速發(fā)展，成為當(dāng)今水處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。而A2/O 工藝作為傳統(tǒng)工藝，隨著對(duì)脫氮除磷效果的日益重視，迫切需要對(duì)其進(jìn)行改造。厭氧/缺氧工藝與MBBR的組合在城市污水處理廠改造中的可行性逐漸得到證實(shí)。營(yíng)口市西部污水廠改造工程采用A2/MBBR 組合工藝，其中試模擬裝置中的厭氧反應(yīng)器采用獨(dú)特的折流式構(gòu)造，通過(guò)添加折流板可以將其改造成厭氧折流反應(yīng)器，攪拌功率為傳統(tǒng)攪拌功率的一半，即采用微攪拌就可達(dá)到要求。在厭氧段采用微攪拌條件下，筆者重點(diǎn)考察了A2/MBBR 中試裝置在低溫條件下的運(yùn)行效果，以期為改造工程的設(shè)計(jì)與運(yùn)行提供參考。

1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

1. 1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

A2/MBBR 中試規(guī)模為30 m3/d。其中厭氧、缺氧、好氧各段的容積比為1∶2∶4．2。厭氧池接收來(lái)自沉淀池的回流污泥，在此完成磷的釋放; 另外，通過(guò)在厭氧池中設(shè)置折板，攪拌功率可降低為傳統(tǒng)工藝的50%。缺氧池接收內(nèi)部硝化液回流，主要作用是反硝化脫氮。好氧池分成兩段，Ⅰ、Ⅱ段的容積比為1∶1．5，好氧Ⅰ段的DO 濃度為2～3 mg/L，好氧Ⅱ段的DO 濃度為1～2 mg/L，在穩(wěn)定狀況下，好氧Ⅰ段對(duì)有機(jī)物的平均去除率能達(dá)到70%，而對(duì)氨氮的平均去除率為40%; 好氧Ⅱ段對(duì)有機(jī)物的平均去除率為20%左右，而對(duì)氨氮的平均去除率能達(dá)到50%以上。因此，好氧Ⅰ段以去除有機(jī)物為主，好氧Ⅱ段以硝化為主。在好氧池內(nèi)投放懸浮填料，投加比例為10%～20%，懸浮填料為經(jīng)納米配方技術(shù)改性的、黑色、圓柱形生物載體，直徑為10 mm、高為8mm，內(nèi)部由三個(gè)翼板構(gòu)成，外部布滿(mǎn)凹槽，比表面積為500～1 100 m2/m3，密度接近于水。

1. 2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)用水取自營(yíng)口市西部污水 處理廠的進(jìn)水分配井，水溫在5～15 ℃之間，屬于低溫運(yùn)行。試驗(yàn)共分為三個(gè)工況進(jìn)行，具體見(jiàn)表1，每個(gè)工況運(yùn)行1 個(gè)月左右，主要通過(guò)調(diào)整回流比和進(jìn)水量來(lái)優(yōu)化微攪拌下A2/MBBR 組合工藝的處理效果。各水質(zhì)指標(biāo)均采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定。

 2 結(jié)果與討論

2. 1 對(duì)有機(jī)物、氨氮的去除效果

A2/MBBR 組合工藝對(duì)有機(jī)物和氨氮的去除效果見(jiàn)圖1。可以看出，工況1 和3 在穩(wěn)定狀態(tài)下的出水COD 平均值能達(dá)到國(guó)家一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)，而工況2在穩(wěn)定狀態(tài)下的出水COD 平均值接近國(guó)家一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn); 三種工況在穩(wěn)定狀態(tài)下的出水氨氮平均值均能達(dá)到國(guó)家一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)。可見(jiàn)，即使在30 m3/d 的高流量負(fù)荷下，硝化菌也能表現(xiàn)出良好的適應(yīng)性，這是由于好氧段的有機(jī)負(fù)荷較低，使硝化菌成為優(yōu)勢(shì)菌種，同時(shí)填料上培養(yǎng)了大量的耐寒硝化菌。

 2. 2 對(duì)TN 的去除效果

圖2 為A2/MBBR 組合工藝在穩(wěn)定狀態(tài)下的脫氮效果。可以看出，工況1 的出水TN 平均值能達(dá)到國(guó)家一級(jí)B 標(biāo)準(zhǔn)，工況2 的出水TN 平均值接近國(guó)家一級(jí)B 標(biāo)準(zhǔn); 工況3 的出水TN 平均值能達(dá)到國(guó)家一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)。可見(jiàn)，在低溫條件下，30 m3/d 的進(jìn)水量(總水力停留時(shí)間為7．3 h) 使出水TN 平均值很難達(dá)到一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn); 而在25 m3/d 的進(jìn)水量(總水力停留時(shí)間為8．7 h) 下，出水TN 平均值比較容易達(dá)到一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)。因此，在實(shí)際工程中總水力停留時(shí)間宜取為8～9 h。另外，厭氧段對(duì)TN 的去除率能達(dá)到16%～24%，好氧段對(duì)TN 的去除率能達(dá)到33%～43%，可見(jiàn)脫氮過(guò)程主要發(fā)生在好氧段。這是由于好氧段的溶解氧濃度較低，使填料上的生物膜形成了從外到內(nèi)依次為好氧、缺氧、厭氧的微觀環(huán)境，從而使得通過(guò)同步硝化反硝化進(jìn)行生物脫氮成為可能。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)，回流比的改變對(duì)脫氮性能影響不大，這與脫氮過(guò)程主要發(fā)生在好氧段是一致的。

 2. 3 除磷效果

對(duì)于A2/MBBR 組合工藝，在穩(wěn)定狀態(tài)下，工況1 的出水TP 平均值為1．2 mg/L，接近國(guó)家一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn); 工況2 的出水TP 平均值為0．6 mg/L，接近國(guó)家一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn); 工況3 的出水TP 均值為0．3 mg/L，能達(dá)到國(guó)家一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)。可見(jiàn)，在低溫下，30 m3/d的高流量負(fù)荷使出水TP 平均值較難達(dá)到一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn); 而在25 m3/d 的進(jìn)水量下，出水TP 平均值較容易達(dá)到一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)，回流比對(duì)除磷效果有一定的影響。當(dāng)回流比為40% 時(shí)，除磷效果比較差; 當(dāng)回流比為100% 時(shí)，相對(duì)于流量負(fù)荷而言，除磷效果好轉(zhuǎn); 當(dāng)回流比為70% 時(shí)，除磷效果良好。因此，從節(jié)約能耗角度來(lái)看，在低溫下運(yùn)行，當(dāng)回流比為70%、水力停留時(shí)間為8．7 h 時(shí)，除磷效果最佳。具體參見(jiàn)yangzhchao.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

3 結(jié)論

在厭氧段微攪拌的條件下，A2/MBBR 組合工藝的中試運(yùn)行結(jié)果表明，在水溫≤15 ℃的低溫下運(yùn)行，當(dāng)回流比為70%、進(jìn)水量為25 m3/d 即HRT 為8．7 h 時(shí)，出水COD、氨氮、總氮、總磷濃度可達(dá)到國(guó)家一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)的要求。