微動力厭氧污水處理裝置

微動力厭氧污水處理裝置——材料與方法

　　1.1 試驗裝置

EMBR曝氣池的尺寸為1 500 mm×667 mm× 2 000 mm，有效容積為2 m3。反應器處理能力為200 L/h，水力停留時間(HRT)為10 h，污泥停留時間(SRT)為10 d。在曝氣池的水面上放置塑料泡沫，利用塑料泡沫固定、種植水生植物，試驗種植的水生植物為蘆葦。在曝氣池一側(cè)安裝PVDF中空纖維膜組件，膜孔徑為0.2 μm。采用蠕動泵抽吸出水，運行方式為開8 min、停2 min。膜出水管上安裝真空表，當真空表壓力到達20 kPa時停止運行，對膜組件進行清洗。膜組件下方安裝曝氣頭，提供微生物進行新陳代謝所必需的溶解氧，并利用氣泡沖刷膜絲表面，控制膜污染。EMBR的工藝流程如圖1所示。

1.2 試驗方法

　　采用EMBR處理某居民小區(qū)生活污水，每周從進水管和膜出水管中各取樣3~4次，檢測指標為COD、BOD5、NH3-N、TN和TP，試驗周期超過3個月。將試驗結(jié)果與曝氣池中未種植水生植物的MBR進行比較，對EMBR去除有機物及營養(yǎng)物質(zhì)的效能進行研究。

　　試驗期間，曝氣池內(nèi)水溫介于16.5~22.8 ℃，DO為(1.0±0.2) mg/L，膜通量為10 L/(m2·h)，蘆葦生物量約為7 510 g/m2，蘆葦根系附著的生物膜量約為 1 470 mg/L。曝氣池內(nèi)MLSS為3 670~3 810 mg/L，MLVSS為2 530~2 604 mg/L。試驗期間原水水質(zhì)情況見表1。

1.3 檢測項目及方法

　　COD采用重鉻酸鉀法測定，BOD5采用生化需氧量標準法測定，NH3-N采用納氏試劑分光光度法測定，TN采用過硫酸鉀消解-紫外分光光度法測定;TP采用鉬銻抗分光光度法測定，MLSS、MLVSS采用重量法[5]測定。DO用溶解氧儀測定，pH由pH計測定。

　　生物膜量的測定：取出所有蘆葦，將根系上附著的生物膜清除下來，烘干、稱重，所得質(zhì)量與曝氣池有效容積的比值即為生物膜量。蘆葦生物量的測定：清除根系附著的生物膜后，將蘆葦置于室溫下晾至表面附著水消失，此時蘆葦稱重所得質(zhì)量與曝氣池有效平面面積的比值即為蘆葦?shù)纳锪俊?/span>

　　2 試驗結(jié)果與討論

　　2.1 對COD的去除效果

　　試驗期間MBR和EMBR對COD的去除效果均較為穩(wěn)定，其中MBR對COD的去除率介于87.3%~92.8%，平均去除率為90.2%，EMBR對COD的去除率介于93.2%~97.2%，平均去除率為95.7%，可見EMBR對COD的去除效果明顯優(yōu)于MBR(見圖2)。

2.2 對BOD5的去除效果

　　生活污水的可生化性較好，試驗期間MBR和EMBR對BOD5均表現(xiàn)出良好的去除效果，且去除效果均較為穩(wěn)定。其中MBR對BOD5的去除率介于88.2%~93.8%，平均去除率為91.1%，而EMBR對BOD5的去除率介于94.1%~98.8%，平均去除率為97.3%。很明顯，EMBR能夠在MBR的基礎上進一步去除生活污水中的BOD5(見圖3)。

2.3 對NH3-N的去除效果

　　由于膜分離技術的介入，MBR的HRT與SRT相分離，反應器可在較低的HRT與較高的SRT條件下運行，而較高的SRT有利于硝化細菌的生長，可提高反應器對氨氮的去除效果。考察了MBR與EMBR對NH3-N的去除效果，如圖4所示。

由圖4可知，MBR和EMBR均表現(xiàn)出良好的去除氨氮的效果，兩者對NH3-N的去除率均超過90%。其中MBR對NH3-N的平均去除率為92.8%，而EMBR對NH3-N的平均去除率為97.3%。

　　2.4 對TN的去除效果

　　一般而言，生物脫氮過程可分為2個步驟，第1個步驟是在好氧條件下的硝化反應過程，第2個步驟是在缺氧條件下的反硝化反應過程。在普通好氧式MBR中，好氧條件下的硝化反應過程進行得較為*，反應器對氨氮的去除效果較好，但由于缺少缺氧環(huán)境，反硝化反應過程受到嚴重影響。因此好氧式MBR的脫氮效果較差。為了進一步提高MBR的脫氮效果，在試驗過程中將DO控制在較低的水平(1.0 mg/L左右)，期望能在活性污泥內(nèi)部實現(xiàn)缺氧或厭氧微環(huán)境以實現(xiàn)同步硝化反硝化，然而從檢測結(jié)果來看，MBR的脫氮效果仍然不是很理想。MBR與EMBR對TN的去除效果如圖5所示。

由圖5可知，MBR對TN的平均去除率僅為38.6%，脫氮效果較差，而EMBR對TN的平均去除率為48.7%，取得了較好的脫氮效果。

　　2.5 對TP的去除效果

　　考察了MBR與EMBR對TP的去除效果，如圖6所示。

生物除磷過程也需要2個步驟，一個是厭氧條件下聚磷菌的釋磷過程，另一個是好氧條件下聚磷菌的吸磷過程。由圖6可知，MBR和EMBR均取得了良好的除磷效果，分析其原因應該與DO濃度較低、SRT較小有關，DO較低有利于在活性污泥內(nèi)部和反應器局部形成厭氧微環(huán)境，而SRT較小則有利于及時排除高磷污泥。另外，試驗結(jié)果同時顯示EMBR的除磷效果稍優(yōu)于MBR，MBR對TP的平均去除率為76.2%，而EMBR對TP

選擇準則

1) 城市污水處理工藝應根據(jù)處理規(guī)模、水質(zhì)特性、受納水體的環(huán)境功能及當?shù)氐膶嶋H情況和要求，經(jīng)全面技術經(jīng)濟比較后優(yōu)選確定。

2) 工藝選擇的主要技術經(jīng)濟指標包括：處理單位水量投資、削減單位污染物投資、處理單位水量電耗和成本、削減單位污染物電耗和成本、占地面積、運行性能可靠性、管理維護難易程度、總體環(huán)境效益等。

3) 應切合實際地確定污水進水水質(zhì)，優(yōu)化工藝設計參數(shù)。必須對污水的現(xiàn)狀水質(zhì)特性、污染物構成進行詳細調(diào)查或測定，作出合理的分析預測。在水質(zhì)構成復雜或特殊時，應進行污水處理工藝的動態(tài)試驗，必要時應開展中試研究。

4) 積極審慎地采用高效經(jīng)濟的新工藝。對在國內(nèi)*應用的新工藝，必須經(jīng)過中試和生產(chǎn)性試驗，提供可靠設計參數(shù)后再進行應用。

工藝流程說明

污水經(jīng)格柵去除大顆粒狀和纖維狀雜質(zhì)后流入三級厭氧生物處理，整個系統(tǒng)設在地坪以下,污水進入后自動沿系統(tǒng)內(nèi)特定結(jié)構，逐次流經(jīng)厭氧發(fā)酵室、厭氧腐化室、厭氧過濾室和溪流氧化床，進行三級厭氧生物處理和溪流氧化處理。

污水的厭氧生物反應有以下四個階段：

1、 水解階段：大分子物質(zhì)降解為小分子物質(zhì)，固體物質(zhì)降解為可溶性物質(zhì)；

2、 酸化階段：碳水化合物降解為脂肪酸；

3、 退化階段：有機酸和溶解的含氮化合物分解為氨、胺和二氧化碳（CO2）、氮（N2）、甲烷（CH4）、氫（H2）以及少量副產(chǎn)品硫化氫（H2S）、硫醇、糞臭素和吲哚等，這些副產(chǎn)品是帶有異味的氣體混合物。本系統(tǒng)設排氣管（或兼用建筑物雨水下水管），將反應氣體導入高空排放。

4、 甲烷化階段：甲烷菌將有機酸轉(zhuǎn)化為沼氣。不過，甲烷化階段主要在較長的厭氧時間內(nèi)發(fā)生，本系統(tǒng)只經(jīng)過部分甲烷化階段。

經(jīng)過四個階段的厭氧生物反應，污水中的大部分有機污染物被厭氧菌去除。你好后污水流過溪流氧化床，殘留在污水中的可溶性（或半溶解性）的有機污染物，很容易在溪流氧化床中被好氧菌進一步分解而去除。