高濃度有機廢水A2/O-MBR處理工藝養殖污水
高濃度有機廢水A2/O-MBR處理工藝養殖污水
對于COD 高、可生化性差的，單獨使用生物法或物化法往往難以達到理想的處理效果，研究幾種處理方法相耦合，并盡可能降低處理成本進而在實踐中得到有效推廣，是當前解決此類廢水污染的一個重要突破方向〔1, 2〕。
膜生物反應器（MBR）集膜的高效分離和生物降解于一體，是將污水生物處理技術與膜分離技術相結合的新型污水處理工藝〔3, 4〕。其用膜組件代替了傳統活性污泥工藝中的二沉池，可進行高效固液分離，達到水凈化的目的，克服了傳統工藝中出水水質欠穩定、污泥易膨脹等不足。筆者研究用A2/O-MBR組合工藝處理高濃度有機廢水，該組合工藝兼有A2/O和MBR 工藝各自的特長，具有出水水質好、占地面積小、剩余污泥近*等優點。研究考察了其影響因素及處理效果。
1 試驗部分
1.1 工藝流程
設計工藝流程如圖 1 所示。
圖 1 A2/O-MBR 組合工藝流程
整個系統由厭氧池、缺氧池、好氧池、膜組件和自控系統等組成。污水由調節池泵入厭氧單元和缺氧單元，之后進入好氧單元，膜組件在蠕動泵抽吸作用下間歇出水，膜單元的曝氣裝置置于膜片下方。厭氧池和缺氧池設有攪拌機，好氧池底部裝有微孔曝氣器。MBR 池內安裝穿孔曝氣管，采用鼓風機曝氣。MBR 反應器為有機玻璃圓柱體，膜組件為中空纖維超濾膜，材料為改性聚丙烯（PP），膜孔徑0.1~0.2 μm，膜有效面積156 m2。設置變頻器實現曝氣量的實時調整。整個工藝設兩個回流系統：一是將MBR 池內混合液回流至缺氧池以實現反硝化脫氮，二是將缺氧池內混合液回流至厭氧池以實現厭氧釋磷〔5〕。
1.2 試驗用水和分析方法
根據工程實際及廢水水質狀況，采用A2/O－MBR 為主體工藝對該化工廠的廢水進行處理。為加快A2/O 池啟動速度，縮短微生物的馴化周期，試驗污泥取自廠區污水處理設施二沉池的剩余污泥，污泥性狀較好，污泥含水率約為75%，試驗用原水水質指標見表 1。
裝置運行穩定后對進、出水的常規項目進行檢測，每隔3 d 測定1 次，COD、NH3-N、色度等測試指標參照文獻〔6〕進行，其中COD 采用重鉻酸鉀法，NH3-N 采用納氏試劑分光光度法，濁度用目視比濁法，色度用稀釋倍數法，MLSS 用重量法，pH 用精密pH 計。
1.3 運行條件
膜污染是影響系統運行的關鍵問題，適當的運行條件可有效地控制膜污染，提高膜的使用性能及壽命。污水由泵提升至缺氧單元內停留5.4 h 后，再流至好氧單元內停留3.2 h。混合液部分回流至缺氧單元中進行反硝化（回流比為4∶1），缺氧池回流至厭氧單元的回流比為2∶1，膜反應器內底部曝氣，部分水在出水泵的作用下經膜滲透后形成系統出水。反沖洗是維持MBR 穩定運行的重要步驟，間歇式抽停方式可有效減緩膜污染，由PLC 自動控制系統調節。
2 試驗結果與分析
2.1 系統對COD 的去除效果
系統對COD 的去除效果見圖 2。
圖 2 系統對COD 的去除效果
由圖 2 可知，在不同運行時間條件下，A2/OMBR組合工藝對COD 的處理效果較為明顯，但進出水COD 隨運行時間的變化規律并不明顯。其中組合工藝中MBR 出水平均COD 為77.2 mg/L，系統對COD 平均去除率高達97%以上，且不受進水水質和工況變化影響，說明該組合工藝具有良好的抗沖擊負荷能力和生物降解穩定性。系統厭氧出水平均COD 為1 221 mg/L，厭氧段COD 去除率達63%。理論上厭氧段COD 去除率沒有這么高，只因MBR 池的出水回流對厭氧池的稀釋作用，導致厭氧出水COD 變低。
在A2/O-MBR 對COD 的去除過程中，微生物對有機物的降解起主導作用，但膜的高效截留貢獻不可忽視，膜組件能有效截留生物反應器內的有機大分子物質，使該類物質在反應器內有足夠的停留時間，與微生物的接觸機會大大增加，因而強化了系統對COD 的去除效果。
2.2 系統對NH3-N 的去除效果
在A2/O-MBR 工藝長達1 個月的運行中，采用間歇曝氣的運行方式，獲得很好的硝化和反硝化效果，達到高效去除NH3-N 的目的。系統對NH3-N 的去除效果見圖 3。
圖 3 系統對NH3-N 的去除效果
組合工藝對NH3-N 的去除途徑包括生物同化和硝化作用，以硝化作用為主〔7〕。由圖 3 可以看出，MBR 出水中NH3-N 平均質量濃度為6.7 mg/L，系統對NH3-N 平均去除率高達96.8%以上。NH3-N 的去除幾乎*靠生物反應器中的微生物作用完成的，這表明該系統硝化反應進行得比較*。這是因為膜對NH3-N 的截留作用很小，而膜反應器內可保持較高的MLSS 和較長的污泥停留時間（SRT），有利于硝化菌的生長繁殖，從而保證了系統良好的硝化效果和較強的抗沖擊負荷能力。由于MBR 池設置了缺氧區和泥水回流裝置，并且存在好氧回流，NH3-N 在好氧區通過硝化作用轉換為NO2--N 和NO3--N，然后隨泥水混合液回流到缺氧區而發生反硝化，使反硝化菌有足夠的硝酸鹽作為電子受體，將其還原成N2，TN 得到了較好的去除〔8〕。當進水TN質量濃度在180~280 mg/L 之間時，MBR 出水中TN質量濃度在12~25 mg/L 之間，TN 平均去除率在92.6%左右。
2.3 系統對色度、濁度和SS 的去除效果
試驗表明，系統對色度的去除效果一般，MBR進水色度在310~470 倍左右，經過MBR 處理后，色度降到43 倍，平均去除率為88.1%； 但處理水仍呈淡黃色，可能是產生色度的物質累積造成的，在工程實踐中可考慮增加活性炭吸附裝置。組合工藝對濁度的去除也始終維持在較高的水平，出水濁度為0.06 NTU，平均去除率達94%，優于傳統活性污泥工藝單純靠重力沉淀的處理效果。反應器出水SS 達到20 ~32 mg/L，平均去除率達95.3%，這主要是膜及其表面凝膠層篩分截留作用的結果。
2.4 污泥負荷對COD 去除率的影響
污泥負荷是指單位質量的活性污泥在單位時間內所承受的有機物的數量，或生化池單位有效體積在單位時間內去除的有機物的數量。污泥負荷在微生物代謝方面的含義就是F/M（F 指的是有機物量，M 指的是微生物量）比值，是影響污泥增殖的重要因素。在污泥增長的不同階段，污泥負荷不盡相同，凈化效果也相差較大。
