范琦，李廣，秦娟娟，董曉航

A/A/O-MBBR耦合工藝處理城鎮(zhèn)污水效能研究

范琦，李廣，秦娟娟，董曉航

（吉林建筑大學(xué)，吉林 長(zhǎng)春 130118）

采用A/A/O-移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器（A/A/O-MBBR）耦合工藝，研究在進(jìn)水各項(xiàng)指標(biāo)一定的情況下，通過(guò)調(diào)整污泥齡（18 d、15 d、12 d、9 d、6 d），觀察出水各項(xiàng)指標(biāo)，進(jìn)而討論不同污泥齡對(duì)此系統(tǒng)的影響。研究表明：此系統(tǒng)對(duì)于氨氮（NH4+-N）和總氮（TN）的去除效果較好。隨著污泥齡的不斷減小，COD的去除率呈現(xiàn)出先穩(wěn)定后下降的現(xiàn)象，總磷（TP）的去除率呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)。當(dāng)污泥齡為15~12 d時(shí)，A/A/O-MBBR耦合工藝脫氮除磷效果最佳。

A/A/O-MBBR耦合工藝； 污泥齡； 氨氮（NH4+-N）； 總氮（TN）； 總磷（TP）

A/A/O工藝作為傳統(tǒng)的生物除磷脫氮工藝得到了廣泛的應(yīng)用，在A/A/O工藝的基礎(chǔ)上增設(shè)MBBR工藝作為深度處理，形成A/A/O-移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器（A/A/O-MBBR）耦合工藝，也是近年來(lái)比較熱門(mén)的水處理工藝，舒敏玉[1]等將硝化液回流比分別控制為100%、150%、200%、250%、300%，研究不同硝化液回流比對(duì)MBBR一體化設(shè)備脫氮除磷效果的影響。劉月[2]通過(guò)改變MBBR與A/O組合工藝的運(yùn)行條件，研究了在不同的運(yùn)行條件下污染物的處理效果，以及組合工藝的抗沖擊能力、對(duì)低溫的調(diào)整適應(yīng)能力。錢(qián)亮[3]等人以現(xiàn)有傳統(tǒng)A/A/O脫氮除磷工藝為研究和改造對(duì)象，在不新增土地、不新建反應(yīng)池、不改變主體結(jié)構(gòu)的前提下，研究如何提升現(xiàn)有構(gòu)筑物的處理能力。王曉蓮[4]等人發(fā)現(xiàn)通過(guò)控制和改變A/A/O工藝的相關(guān)運(yùn)行參數(shù)，可以使該工藝呈現(xiàn)出反硝化除磷功能。

本實(shí)驗(yàn)通過(guò)改變污泥齡，研究分析不同污泥齡對(duì)A/A/O-MBBR耦合工藝脫氮除磷的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

A/A/O工藝作為最常見(jiàn)的污水處理工藝，具有總水力停留時(shí)間短，運(yùn)行費(fèi)用低，厭氧、缺氧、好氧交替進(jìn)行，出水水質(zhì)穩(wěn)定，不易污泥膨脹等特點(diǎn)。但是該工藝在實(shí)際應(yīng)用中還是存在著硝化細(xì)菌，反硝化細(xì)菌，聚磷菌污泥齡不同的問(wèn)題，以及反硝化菌和聚磷菌對(duì)碳源爭(zhēng)奪的問(wèn)題。

1.1 實(shí)驗(yàn)水質(zhì)

實(shí)驗(yàn)采用人工配置廢水，實(shí)驗(yàn)水質(zhì)詳見(jiàn)表1。

表1 實(shí)驗(yàn)水質(zhì)

1.2 實(shí)驗(yàn)運(yùn)行條件

反應(yīng)器由有機(jī)玻璃制成，實(shí)驗(yàn)裝置流程見(jiàn)圖1，MBBR段的懸浮填料填充比為40%，DO保持在2~3 mg·L-1。污泥通過(guò)恒流蠕動(dòng)泵，回流至厭氧池前端與進(jìn)水混合，污泥回流比為60%。硝化液回流比為200%。觀察不同污泥齡對(duì)A/A/O-MBBR耦合工藝脫氮除磷的影響。

圖1 實(shí)驗(yàn)裝置示意圖

1.3 實(shí)驗(yàn)分析項(xiàng)目及方法

實(shí)驗(yàn)分析項(xiàng)目及方法見(jiàn)表2。

表2 實(shí)驗(yàn)中常規(guī)指標(biāo)及檢驗(yàn)方法

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

裝置共穩(wěn)定運(yùn)行了9周，每次更換污泥齡后，以1周的時(shí)間為適應(yīng)期，適應(yīng)期后測(cè)出1周內(nèi)每天的進(jìn)出水中各類污染物的濃度，隨著污泥齡的降低，裝置內(nèi)的污泥量逐漸降低，污泥濃度由最初的3 000 mg·L-1，變?yōu)? 800 mg·L-1，剩余污泥的排放量逐漸增加，本實(shí)驗(yàn)又考察了污泥齡對(duì)COD、氨氮、TN、TP的影響。

2.1 污泥齡的改變對(duì)COD去除效果的影響

圖2為A/A/O-MBBR耦合工藝在不同污泥齡下對(duì)COD的去除效果的影響。

圖2 不同污泥齡下COD的去除效果

COD的進(jìn)水濃度控制在379.6~355.24 mg·L-1，隨著污泥齡的變化18 d、15 d、12 d、9 d、6 d，得出結(jié)論當(dāng)污泥齡大于9 d時(shí)，去除率始終控制在85%左右，當(dāng)污泥齡小于9 d時(shí)，COD的去除率明顯下降。可見(jiàn)當(dāng)污泥齡大于9 d時(shí)，污泥齡的改變對(duì)COD的去除率影響并不大，而污泥齡過(guò)小，會(huì)大大降低工藝對(duì)COD的去除。

分析認(rèn)為，當(dāng)污泥齡在18 d、15 d、12 d時(shí)，由于污泥齡長(zhǎng)，各個(gè)反應(yīng)池中微生物種類及數(shù)量較多，對(duì)碳源的需求較高，因此COD的去除效果較好，在此范圍內(nèi)污泥齡對(duì)COD的去除率影響并不是很明顯。當(dāng)污泥齡為6d時(shí)，世代周期較長(zhǎng)的微生物還未來(lái)得及增殖就被洗出系統(tǒng)，造成系統(tǒng)生物量下降，有機(jī)物的降解量也隨之降低，進(jìn)而導(dǎo)致出水COD濃度高。

2.2 污泥齡的改變對(duì)氨氮去除效果的影響

由圖3可以看出，隨污泥齡的變化，氨氮的去除率一直在90%以上，說(shuō)明此系統(tǒng)對(duì)氨氮的處理效果較好，只是隨著污泥齡的降低，系統(tǒng)對(duì)氨氮的去除率存在略微的下降。主要是因?yàn)榘钡娜コ緩桨ㄉ锿饔玫南趸饔?，主要是依靠硝化?xì)菌的硝化作用[5]，硝化細(xì)菌為自養(yǎng)型微生物，其生長(zhǎng)的世代周期長(zhǎng)，過(guò)低的污泥齡不利于其生長(zhǎng)，進(jìn)而導(dǎo)致對(duì)氨氮的去除率略微下降。

圖3 不同污泥齡下氨氮的去除效果

2.3 污泥齡的改變對(duì)總氮去除效果的影響

硝化反應(yīng)與反硝化反應(yīng)的好與壞直接決定著系統(tǒng)的脫氮效果，由圖4可知。

圖4 不同污泥齡下總氮的去除效果

總氮的去除率隨著污泥齡的降低而降低，分析原因當(dāng)污泥齡過(guò)低時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)的環(huán)境并不利于一些微生物生長(zhǎng)，以硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌為例，硝化細(xì)菌為自養(yǎng)型微生物，其生長(zhǎng)的世代周期長(zhǎng)，過(guò)低的污泥齡不利于其生長(zhǎng)，進(jìn)而影響到硝化反應(yīng)。即使反硝化細(xì)菌為異養(yǎng)型微生物，但是過(guò)低的污泥齡，使多數(shù)反硝化細(xì)菌還未來(lái)得及利用外部碳源進(jìn)行增殖，就隨著污泥一起排出系統(tǒng)，同樣不利于其生長(zhǎng)。但此系統(tǒng)出水均達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，說(shuō)明A/A/O-MBBR耦合工藝，具有穩(wěn)定的脫氮效果

2.4 污泥齡的改變對(duì)總磷去除效果的影響

由圖5可知，總磷的去除率隨著污泥齡的降低，呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。

圖5 不同污泥齡下總磷的去除效果

當(dāng)污泥齡從18 d降低到12 d時(shí)，可以看出隨著污泥齡的降低，總磷的去除率有明顯的提高，其原因是聚磷菌生長(zhǎng)周期短，而除磷的主要途徑又是通過(guò)剩余污泥排放，所以短污泥齡有利于此系統(tǒng)對(duì)磷的去除，但是當(dāng)污泥齡從9 d降低到6 d時(shí)，系統(tǒng)除磷的效果明顯下降，正如前文所提，當(dāng)污泥齡過(guò)小，系統(tǒng)內(nèi)的環(huán)境不利于一些微生物生長(zhǎng)，許多聚磷菌和反硝化聚磷菌還未參與除磷就被排出系統(tǒng)，因此可以看出降低污泥齡有利于系統(tǒng)除磷，但污泥齡過(guò)低會(huì)對(duì)系統(tǒng)起到反作用。

3 結(jié) 論

當(dāng)污泥齡控制在18 d、15 d、12 d時(shí)COD的去除率始終控制在85%左右，總磷的去除率也有明顯的提高，隨著污泥齡的不斷降低，當(dāng)污泥齡控制在9 d到6 d時(shí)，COD的去除率和系統(tǒng)除磷的效果明顯下降，氨氮的去除率一直在90%以上，總氮的去除率隨著污泥齡的降低而降低，但出水均達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，因此可以得出結(jié)論，將污泥齡控制在12~15 d，系統(tǒng)脫氮除磷效果最好。

［1］舒敏玉，陳俊鴻，劉濤，等. 硝化液回流比對(duì)MBBR 一體化設(shè)備脫氮除磷的影響研究[J].廣東化工，2018，17（45）：63-65.

［2］劉月. MBBR與A/O復(fù)合工藝優(yōu)化運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)中試研究[D]. 昆明理工大學(xué)，2016.

［3］錢(qián)亮，李勝，賀北平，等. 投加生物填料實(shí)現(xiàn)A2/O工藝改造的案例分析[J]. 凈水技術(shù)，2017, 36 (01): 82-86.

［4］王曉蓮，王淑瑩，王亞宜，等. 強(qiáng)化A2/0工藝反硝化除磷性能的運(yùn)行控制策略[J] . 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2006, 26 (5) : 722-727.

［5］杜國(guó)帥．改良型A2/O 處理低碳源城市污水脫氮除磷實(shí)驗(yàn)研究[D]．河北工程大學(xué)，2013．

Study on the Efficiency of A/A/O-MBBR Coupling Process in Treating Municipal Wastewater

,,,

（Jilin Jianzhu University, Changchun Jilin 130118, China）

A/A/O-MBBR coupling process was adopted to study the effluent index under the condition of a certain inlet index, and the effluent index was observed by adjusting the sludge age (18d, 15d, 12d, 9d, 6d), and then the influence of different sludge ages on the system was discussed. The results showed that the system had good effect on the removal of ammonia nitrogen (NH4+-N) and total nitrogen (TN).With the decreasing of sludge age, the removal rate of COD was stable at first and then decreased, while the removal rate of total phosphorus (TP) increased at first and then decreased. When the sludge age was 15~12d, the A/A/O-MBBR coupling process had the best denitrification and dephosphorization effect.

A/A/O-MBBR coupling process; Sludge retention time; Ammonia nitrogen (NH4+-N) ;Total nitrogen (TN) ;Total phosphorus (TP)

吉林省發(fā)展和改革委員會(huì)產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)項(xiàng)目（項(xiàng)目號(hào)：2019C055-6）。

2021-01-27

范琦（1995-），男，碩士學(xué)位，遼寧省沈陽(yáng)市人，2018年畢業(yè)于吉林建筑大學(xué)給排水科學(xué)與工程專業(yè)，研究方向：污水處理，市政工程，黑臭水體治理。

李廣（1982-），男，副教授，工學(xué)博士學(xué)歷，主要從事污水生物處理技術(shù)的研究和工業(yè)化應(yīng)用，以及生物電化學(xué)技術(shù)研究。

TQ085+.413

A

1004-0935（2021）03-0289-03