除磷劑生產廠家A/O+MBR工藝對鹽化城污水廠提標改造的中試研究

　　除磷劑廠家A/O+MBR工藝對鹽化城污水廠提標改造的中試研究。通過采用A/O+MBR工藝對某鹽化工業城污水處理廠水解酸化池出水進行處理，與現有生化工藝進行對比。實驗證明，A/O+MBR可以有效提高系統對TN和TP的去除率，均能達到72%左右，出水TN滿足提標要求;出水TP進一步降低，減少后續化學除磷的成本。該工藝具有自動化程度高，出水水質好且穩定等優點，具有良好的應用前景。

　　某鹽化工業城是以鹽化工為基礎，以化工、農藥、醫藥中間體等產品為主體的化工園區。鹽化工業城污水處理廠主要采用“一級多元催化氧化池+水解酸化池+A/O+二沉池+二級多元催化氧化池”的處理工藝，其中廢水經處理后達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)一級B標準，目前運行穩定，各項指標均能達到排放標準。但考慮到遠期發展，排放標準會提高至《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)一級A標準，而現有處理工藝無法保證出水各項指標穩定達標。

　　因此在針對現有工藝段分析后發現，目前工藝對于TN和TP的去除存在一定問題：(1)由于現有缺氧池的不穩定性，反硝化效果不穩定，導致出水TN不穩定，超出GB18918—2002一級A標準的情況時有發生;(2)來水水質變化較大，二沉池偶爾會出現較多浮渣隨出水流入下級處理單元的情況，且二沉池出水TP偏高，絮凝終沉池雖可通過物化反應保證最終出水達標，但TP偏高會增加運行費用。

　　現采用“A/O+MBR”工藝進行中試，研究并論證該工藝在鹽化工廢水處理中應用的可行性。膜生物反應器(MBR)是高效膜分離技術與活性污泥法相結合的新型水處理技術，在混合液中膜的應用取代活性污泥法中的二沉池，內置的膜組件對污泥具有高效截留作用，微濾甚至超濾膜對廢水中大分子難降解有機物具有攔截作用，提高了其生化反應水力停留時間。

　　一、實驗方法

　　01、實驗進水水質

　　以該鹽化城綜合污水處理廠水解酸化池出水作為本中試實驗的進水，由于園區來水水質波動較大，故水解酸化池出水水質波動也較大，其中COD 50~330 mg/L、NH3-N 11~120 mg/L、TN 25~140 mg/L、TP 1.1~9.0 mg/L。本項目原水中含有大量難降解物質，同時企業排放的廢水均經過預處理，可生化性差。綜合污水處理廠前處理工藝采用“多元催化氧化+水解酸化”，降解部分難降解物質的同時提高廢水的可生化性。

　　02、實驗裝置

　　實驗裝置平面圖見圖1，剖面圖見圖2。

　　圖1 實驗裝置平面圖

　　圖2 實驗裝置剖面圖

　　本中試裝置為“A/O+MBR”一體化設備，設計處理水量為1 m3/h。總水力停留時間(HRT)為14 h，其中缺氧段2.8 h，好氧+MBR段11.2 h;好氧池氣水比為20:1，混合液回流比控制在300%~400%，實驗過程中根據實際情況補充一定量的外加碳源，保證脫氮效果。好氧池曝氣量通過在線溶解氧儀控制。

　　池體采用304不銹鋼焊接制成，缺氧池安裝攪拌機，好氧池安裝可提升式硬連接微孔曝氣器，好氧池后端安裝MBR，代替傳統二沉池，能保證好氧池較高的活性污泥濃度，大幅度提高有機負荷。MBR采用浸沒式平板膜，有效膜面積90 m2，膜孔徑0.1 μm，膜材質為聚偏氟乙烯(PVDF)。

　　03、水質分析方法

　　在中試過程中主要對廢水中的COD、NH3-N、TN、TP、溶解氧、pH等進行檢測，每天1次定時取樣，溶解氧及pH通過在線溶解氧儀和在線pH計進行實時檢測，COD采用重鉻酸鉀法，NH3-N采用納氏試劑法，TN采用堿性過硫酸鉀消解法，TP采用鉬酸銨分光光度法。

　　二、中試運行結果及分析

　　01、啟動與調試

　　實驗裝置(A/O+MBR)置于水解酸化池池頂，利用自吸泵提升水解酸化池出水至實驗裝置，2017年4月20日至6月13日期間測得實際進水COD、NH3-N、TN、TP分別為50~330、11~120、25~140、1.1~9.0 mg/L。該廢水屬于鹽化工廢水，B/C < 0.3，C/N < 2.0，而實際工程中C/N≥3.5時才能進行有效脫氮，因此實驗過程中通過補充外加碳源來保證進水C/N維持在3.5~5.0，利于系統的脫氮反應。活性污泥采用污水廠好氧池活性污泥。

　　由于進水水質波動較大，經35 d調試后系統處理情況基本趨于穩定。

　　02、COD中試結果與分析

　　中試結果選取了實驗裝置運行穩定后的實驗數據(6月1日—6月13日)，并與污水廠同步運行結果進行對比。實驗裝置進出水COD、去除率，以及污水廠正常運行二沉池出水COD如圖3所示。

　　圖3 COD變化情況

　　從圖3可以看出，進水COD波動較大，變化范圍在50~93 mg/L，導致出水COD波動也較大，中試出水平均COD在46.9 mg/L，平均去除率在65%左右，但由于實驗中每天會補充碳源，約200mg/L，因此實際去除率高于檢測值。而污水廠二沉池出水平均COD在63 mg/L左右，實際去除率較低。

　　MBR可以保證生化系統有較高的污泥濃度，更有利于污染物的去除。

　　03、NH3-N及TN中試結果與分析

　　實驗過程中為了強化總氮去除，主要采取兩個措施：一是補充反硝化所需碳源，以提高C/N;二是將回流比調整至300%~400%。

　　研究表明，甲醇、乙醇、乙酸鈉、葡萄糖作為反硝化碳源時，均可獲得較高的硝酸鹽氮去除率。綜合外加碳源強化反硝化速率及運行成本，本實驗采用工業葡萄糖作為外加碳源，每日補充至缺氧池，保證C/N在3.5~5.0。

　　實驗裝置進出水NH3-N、TN及去除率，以及污水廠正常運行二沉池出水NH3-N、TN如圖4、圖5所示.

　　圖4 NH3-N變化情況

　　圖5 TN變化情況

　　進水平均NH3-N為25 mg/L，中試出水及污水廠二沉池出水平均NH3-N均在0.6~0.7 mg/L，去除率均能達到96%以上。

　　進水平均TN為38 mg/L，中試出水平均TN小于10 mg/L，平均去除率能達到72%，基本滿足GB 18918—2002一級A標準;而污水廠二沉池出水平均TN為20 mg/L左右，TN去除率較低，且出水指標不穩定，說明污水廠現有缺氧池無法提供良好的反硝化條件。

　　A/O+MBR工藝可以有效提高系統的污泥濃度，減少污泥流失，增長污泥齡，保證硝化細菌及反硝化細菌的優勢生長，為硝化作用和反硝化作用提供了良好的條件。

　　04、TP中試結果與分析

　　生物除磷是聚磷菌在好氧條件下攝取磷，通過定期排出剩余污泥而去除，實際處理效果與好氧條件、聚磷菌生長情況及污泥活性有關，同時通過MBR的高效截留作用，可以有效防止污泥流失，而傳統的二沉池存在這個問題。實驗裝置進出水TP及去除率，以及污水廠正常運行二沉池出水TP如圖6所示。

　　圖6 TP變化情況

　　進水平均TP為3.5 mg/L，中試出水平均TP為0.98 mg/L，平均去除率能達到72%，污水廠二沉池出水平均TP為2.8 mg/L，幾乎沒有去除效果，并不是因為生化系統的原因，而是二沉池出水帶有浮渣或者污泥，檢測時未進行過濾，僅是自然沉降后的測定，并不能完全反應污水站生化系統的處理效果，但是反映了現有系統存在的問題。而MBR的高效截留作用，避免污泥隨MBR出水流出，保證TP在系統污泥中的有效累積，并隨剩余污泥排出。

　　經A/O+MBR處理后的TP仍不能穩定達標，需要增加化學除磷以保證最終出水達到GB 18918—2002一級A標準，可進入污水廠現有二級多元催化氧化+絮凝終沉池進行深度處理。

　　三、結論

　　A/O+MBR工藝在HRT較短的情況下(與污水處理廠A/O工藝段相比，缺氧段HRT減少20%、好氧段HRT減少25%)取得了良好的處理效果，COD平均去除率能達到65%左右;

　　在補充外加碳源，保證C/N≥3.5條件下，出水平均TN為10 mg/L，平均去除率能達到72%，出水滿足GB 18918—2002一級A標準;TP平均去除率能達到72%，雖未穩定達到GB 18918—2002一級A標準，但生化除磷效果的提升可以有效降低后續化學除磷的運行費用。

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