膜生物反應(yīng)器脫氮技術(shù)

1、膜生物反應(yīng)器技術(shù)脫氮工藝隨著污水排放總量的不斷增加, 以及合成洗滌劑、化肥和農(nóng)藥的廣泛使用 , 氮、 磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)引起的水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化問題日益突出 , 嚴(yán)重污染了水體 , 喪失和限制了水體原有的使用功能。因此污水除磷脫氮問題在全球范圍內(nèi)引起廣泛重視 , 圍繞除磷脫氮這一要求展開了廣泛的技術(shù)研究和工程運(yùn)用 , 并取得了重大進(jìn)展。出現(xiàn)了各種各樣的高效低耗型污水除磷脫氮處理技術(shù)和工藝流程 , 其中就有膜生物反應(yīng)器脫氮技術(shù)。利用膜生物反應(yīng)器脫氮主要工藝流程 1 有: 傳統(tǒng)的生物脫氮工藝與膜生物反應(yīng)器的結(jié)合 , 新型脫氮工藝與膜生物反應(yīng)器的結(jié)合。傳統(tǒng)工藝包括膜生物反應(yīng)器與兩級(jí)和單級(jí) ( SBR-MBR) 工

2、藝的結(jié)合。新型脫氮工藝包括膜生物反應(yīng)器與同時(shí)硝化反硝化工藝(Simultaneousnitrificationand denitrification,簡(jiǎn)稱SND), 短程硝化反硝化工藝( Shortcut nitrification-denitrification)的結(jié)合。1、 傳統(tǒng)工藝上的兩級(jí)復(fù)合式脫氮膜生物反應(yīng)器在復(fù)合淹沒式中空纖維膜生物反應(yīng)器將多種污水處理工藝包含在簡(jiǎn)單的裝置中, 并在 A/O 系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了A2/O 的運(yùn)行。張軍等人2在研究中發(fā)現(xiàn)膜生物反應(yīng)器在去除有機(jī)污染物的同時(shí)可有效去除氮、磷, 但必須控制好反應(yīng)器內(nèi)的運(yùn)行條件: 溫度控制在25 30 , DO 為46mg/L, 營(yíng)養(yǎng)比

3、為BOD5: TN:TP=100:5:1, 進(jìn)水 PH 為中型或堿性。資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。出水效果好, 由于硝化反應(yīng)要消耗堿度, 出水PH 值略高 , 系統(tǒng)對(duì)NH3-N 的去除率可高達(dá)97, 對(duì)磷去除率為70 。該裝置系統(tǒng)工藝流程如下圖中的流程所示。同時(shí)耿琰 3 研究發(fā)現(xiàn)泥齡長(zhǎng)可能使微生物的代謝產(chǎn)物或其它大分子物質(zhì)積累 , 從而抑制硝酸鹽細(xì)菌的活性, 導(dǎo)致 NO2-積累而有利于短程脫氮的進(jìn)行 , 但泥齡過長(zhǎng)也會(huì)影響亞硝酸鹽細(xì)菌的活性 , 從而影響對(duì)氨氮的處理效果。運(yùn)行初期在保證一定溫度、pH 值、 DO 的條件下 , 進(jìn)水氨氮240mg/L 時(shí)的出水氨

4、氮均為5mg/L 以下 , 達(dá)到了很好的氨氮去除效果。春季硝化啟動(dòng)后系統(tǒng)進(jìn)、出水氨氮的變化見圖2, 相應(yīng)的污泥負(fù)荷與污泥濃度的變化見圖3。資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。該系統(tǒng)的硝化具有以下幾方面的特點(diǎn): 強(qiáng)化了對(duì)氨氮的去除運(yùn)行初期微生物代謝產(chǎn)物的積累比較少, 系統(tǒng)具有較高的處理效率, 以氨氮去除計(jì)算的容積負(fù)荷最高可達(dá)0.19kg/(m 3d), 而出水氨氮 1mg/L, 對(duì)氨氮的去除率為 99.9%; 若采用 A/A/O 工藝處理水質(zhì)相似的廢水 , 當(dāng)進(jìn)水氨氮負(fù)荷 0.1kg/(m 3 d)時(shí)才能保證出水氨氮10mg/L, 而氨氮負(fù)荷 0.18kg/(m 3d)

5、時(shí), 出水氨氮 40mg/L, 去除率降至 50%以下。采用膜生物反應(yīng)器能夠取得很好的氨氮去除效果的原因在于: 在反應(yīng)器內(nèi)保持了較高的污泥濃度, 降低了 F/M 值, 減弱了異養(yǎng)菌對(duì)DO 的競(jìng)爭(zhēng) , 有利于硝化反應(yīng)的進(jìn)行; 反應(yīng)器內(nèi)微生物絮體較活性污泥法的細(xì)碎 , 污泥呈分散生長(zhǎng), 有利于氧的傳質(zhì); 膜的截留作用使微生物不會(huì)隨出水流失, 硝化菌得以在反應(yīng)器內(nèi)富集成為優(yōu)勢(shì)菌種, 使氨氮的轉(zhuǎn)化更為徹底。 短程脫氮反應(yīng)器運(yùn)行初期未受溫度影響時(shí), 進(jìn)水氨氮基本轉(zhuǎn)化為NO 3-N 而資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。無 NO2-N 的積累。 經(jīng)過冬季運(yùn)行后硝化作用完全受到抑制

6、, 次年 5 月溫度回升至 23后硝化作用迅速啟動(dòng) , 出水氨氮在 5d 內(nèi)降至 1mg/L 以下 , 其主要轉(zhuǎn)化產(chǎn)物為 NO2-N, 而 NO 3-N 的濃度一直保持在較低水平(大部分時(shí)間在 10mg/L 以下 )。2、 傳統(tǒng)工藝上的單級(jí)脫氮膜生物反應(yīng)器序批式膜生物反應(yīng)器反應(yīng)步驟為: 進(jìn)水?dāng)嚢?、缺氧反?yīng)、好氧反應(yīng) ( 同時(shí)出水 ) , 有的工藝流程在好氧反應(yīng)后加一步缺氧反應(yīng)再曝氣出水。此發(fā)應(yīng)器在具有普通膜生物反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí) , 還具有序批式活性污泥法的優(yōu)點(diǎn) , 進(jìn)水后反應(yīng)器內(nèi)的溶解氧濃度從曝氣出水時(shí)的 4 6mg/L 迅速降至 0.51mg/L, 可有效避免了傳統(tǒng)前置反硝化膜生物反應(yīng)器中

7、的氧可能連續(xù)進(jìn)入反硝化區(qū)的弊端。有利于污水脫氮。天津大學(xué)環(huán)境工程系4 在中空纖維膜生物反應(yīng)器污水處理系列裝置研究中提到采用序批式膜生物反應(yīng)器處理生活污水, 厭氧段中末段溶解氧的濃度一直維持在0.5 mg/L 以下 , 甚至接近0。硝酸鹽氮濃度幾乎為0 的進(jìn)水中總氮濃度維持在12 15mg/L 。進(jìn)水中COD/NH3-N 比值介于2.0310.41 之間。進(jìn)水進(jìn)入反應(yīng)器后首先經(jīng)過混合后 , 由于物理的稀釋和微生物的吸附作用氨氮大大降低, 再經(jīng)過缺氧段后 , 一部分被吸附的物質(zhì)從新回到混合液中, 使得混合液中氨氮濃度再次升高, 但由于上一周期產(chǎn)生的硝酸鹽濃度由于反硝化作用大大降低 ; 當(dāng)進(jìn)入曝氣階

8、段后, 氨氮迅速轉(zhuǎn)化成硝酸鹽氮。出水中總氮的濃度維持在0.5 mg/L 以下 , 總氮的去除率平均為9.75%, 最高資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除?？蛇_(dá) 98.2%。后續(xù)進(jìn)行的生產(chǎn)性的試驗(yàn)證明單級(jí)脫氮膜生物反應(yīng)器對(duì)脫氮有很好的效果。Jorg Krrampe 1 等在一體式的膜生物反應(yīng)器處理生活污水的試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)交換比 ( 定義為每一循環(huán)交換的體積與總體積之比) 可直接影響到反應(yīng)器的脫氮效果。試驗(yàn)交換比分別為0.1、 0.2、 0.3。結(jié)果發(fā)現(xiàn)較低的交換比能夠得到較好的出水水質(zhì), 但相應(yīng)的生物轉(zhuǎn)化率隨之降低。3、 間歇式曝氣單級(jí) MBR 脫氮工藝該工藝與序批式膜生物

9、反應(yīng)器不同點(diǎn)在于其缺氧、好氧間歇運(yùn)行時(shí)間很短 , 進(jìn)水即能夠是連續(xù)進(jìn)水也能夠間歇進(jìn)水。4、 MBR 同步硝化和反硝化脫氮工藝5膜生物反應(yīng)器中而維持的污泥濃度可高達(dá)5000 30000mg/L, 而DO 是影響同步硝化、 反硝化的一個(gè)限制條件, 硝化是在好氧下發(fā)生的, 而反硝化是在缺氧或厭氧條件下發(fā)生的, 但在對(duì) DO 實(shí)行控制的條件下 , 可同時(shí)在污泥顆粒的不同部位形成好氧區(qū)和缺氧區(qū), 這樣便具有了同步硝化反硝化的條件。試驗(yàn)裝置見圖。資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。鄒聯(lián)沛等人在控制混合液中溶解氧濃度為6mg/L 、 3mg/L 、1mg/L 、0.5mg/L 時(shí)研

10、究了污泥絮體同時(shí)硝化和反硝化的效果和機(jī)理。研究表明膜生物反應(yīng)器中 , MLSS 為 8 000 mg/L 9 000 mg/L, 溫度為 24 , 進(jìn)水 COD、 NH3-N 分別為 523700 mg/L 和 17.2424 mg/L 的相對(duì)穩(wěn)定的條件下 , 在 DO 為 6 mg/L 左右 , 時(shí)對(duì) COD、NH 3-N的去除率都非常高 , 但對(duì) TN 的去除率不是很高。DO 為 3 mg/L 左右時(shí)對(duì) COD 、 NH 3-N 的去除率仍很高。由于 DO 的下降 , TN 的去除率略有上升。 DO 為 1 mg/L 左右時(shí) , 對(duì) COD 、 NH 3-N、 TN 的去除率都很高 , 同

11、步硝化反硝化在反應(yīng)器中起到了很好的作用, 這一條件為本試驗(yàn)的最佳條件。 DO 為 0.5 mg/L 左右時(shí) , 對(duì) COD 、 NH3-N 、 TN 的去除率很不穩(wěn)定。 并在此基礎(chǔ)上首次提出了在單級(jí)好氧反應(yīng)器中控制 DO 可發(fā)生短程硝化反硝化生物脫氮的機(jī)制。5、 膜生物反應(yīng)器中影響脫氮的因素5.1 溫度溫度對(duì)生物硝化和反硝化均有較大影響。 硝化菌適宜的生長(zhǎng)溫度在 25 30之間 , 反硝化最適宜的運(yùn)行溫度為 15 35 。5.2 DO資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。反應(yīng)器內(nèi) DO 濃度對(duì)硝化反應(yīng)速度及硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)速率均有極大的影響 , 但普遍認(rèn)為DO 2.0mg

12、/L 時(shí), DO 濃度對(duì)硝化作用的影響可不予考慮。為了保證膜表面不會(huì)產(chǎn)生濃差極化, 將 DO 控制在46mg/L, 因此 , DO 不會(huì)成為限制硝化的因素。但由于厭氧環(huán)境有限, 除磷效果不理想 , 且出水中硝態(tài)氮含量稍高。5.3 pH 值pH 是影響硝化和反硝化作用的重要環(huán)境因素之一。生物除磷合適的 pH 范圍為中性或微堿性, 在此條件下 , 硝化和反硝化過程迅速。硝化反應(yīng)每氧化1g 氨氮要消耗堿度7.14g(以CaCO3 計(jì) ), 每還原1gNO -3-N 產(chǎn)生 3.5g 堿度 (以 CaCO3計(jì)), 對(duì)于一般污水的硝化反應(yīng)來說,堿度往往是不充分的。在污泥停留時(shí)間長(zhǎng)的情況下, 每去除1gBOD 5可產(chǎn)生 0.3 g 堿度 , 從而對(duì)硝化引起的pH 值的降低具有緩沖作用。另外 , 復(fù)合系統(tǒng)較大的曝氣量能夠吹脫微生物氧化有機(jī)物產(chǎn)生的CO2,使 CO2+H 2O HCO 3+H +的電離平衡向左進(jìn)行 , 也能削弱 pH 值的降低