多级AO-MBR组合工艺处理低C/N生活污水实验研究

摘要

在城镇污水排放量和处理规模随着城镇化率的提高不断增加的同时，污水处理厂的出水标准也在大幅提升，而城镇污水处理厂在(GB18918-2002)一级A稳定达标的改造中面临着偏低碳氮比影响生物脱氮能力、冬季水温低影响生物硝化和反硝化能力等难题。多级A/O-MBR组合工艺同时具有多级A/O工艺分段进水脱氮效率高、无硝化液回流、能耗低和MBR工艺高效固液分离、出水稳定、控制灵活的优点，在众多的一级A稳定达标组合工艺中备受青睐。
　　本研究采用多级A/O-MBR组合工艺处理低碳氮比城市生活污水。重点研究了在系统启动期间，通过采用减小水力提留时间的方式、不排放剩余污泥的方式来提高污泥浓度至正常运行浓度，分析了污泥浓度增长期间，工艺处理效果和污泥特性的变化情况;系统启动期完成后，研究了污泥回流比、污泥龄、溶解氧等工艺参数对系统污染物去除效果的影响;研究通过增加内循环措施提高脱氮除磷效果，分析了反硝化除磷的强化效果;分析了污泥混合液特性、工艺参数对膜污染影响，研究了水力反冲洗和化学在线清洗的方式对膜通量的恢复情况。
　　研究结果表明:
　　(1)系统启动运行期间，得益于系统的不排泥运行和膜池的截留作用，反应器污泥浓度由2500mg/L提高到5000mg/L，但污泥活性有所下降。MLVSS/MLSS值由初始的0.85下降到0.79，总SOUR值由初期的22.5mgO2/(gMLVSS·h)下降至末期19.68mgO2/(gMLVSS·h)。系统启动运行期间，系统出水COD、NH4+-N、TN浓度均逐渐降低，TP浓度缓慢上升，至启动完成时出水COD、NH4+-N、TN、TP浓度分别为53.16、7.09、16.24、2.40mg/L，均无法达到一级A标准
　　(2)对污泥回流比、SRT、DO的优化研究中发现，污泥回流比与系统COD去除效果正相关;与NH4+-N、TN、TP的去除效果负相关，回流比在50％时效果最佳。SRT对系统COD去除效果无明显影响;与NH4+-N、TN的去除效果正相关，但SRT过长也会使去除效果降低;与TP的去除效果负相关，考虑同时脱氮除磷的最优效果，选择SRT为20d较好，出水TN能稳定达到一级A标准，TP达到一级B标准。溶解氧采用1.5mg/L左右，脱氮除磷效果最佳，系统出水COD、NH4+-N、TN、TP均值分别为28.20、2.06、12.48、0.93mg/L，出水COD、NH4+-N、TN能满足一级A标准，出水TP满足一级B标准。
　　(3)在工艺改进运行强化除磷的研究中发现，工艺改进后系统对COD和氨氮的去除效果无明显影响，平均去除率分别89.55％和98.38％;系统TN去除率有小幅提升，去除率由初期的76.92％提高到80.31％，系统TP去除率有明显提高，去除率由初期的74.81％提高到90.55％。到第40d时，系统出水COD、氨氮、TN、TP的浓度分别为26.63、1.12、10.33、0.48mg/L，均达到一级A标准。通过污泥静态分析实验发现，运行方式改变使得聚磷菌(PAOs)和反硝化聚磷菌(DPAOs)均得到富集，DPAOs占PAOs的比例由改进前的15％提高到改进后的24％。
　　(4)随着污泥浓度和污泥龄的增加，TMP的增加速度越来越大，TMP达到设定的清洗压力的时间逐渐缩短。系统在SRT为10d，TMP平均增速最低为1.22KPa/d。TMP的增速随着曝气量的增加而降低，但过高的曝气量又会使TMP增速加快，本系统中适宜的曝气量为0.10Nm3/h。抽停比为8min:2min时，既有效减缓TMP增长又使产水量达满足要求。水反冲洗对膜通量的恢复效果随着反洗时长的增加而提高，但反洗时间延长到4min后为时，膜通量的恢复量不再显著增加。单纯的水力清洗只能缓解膜污染，不足以消除膜污染，采用0.2％的NaClO溶液对已污染膜进行化学清洗，可使膜通量恢复到初始状态的99.5％。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 城镇污水处理现状

1．1．1 城镇污水水质水量特征

1．1．2 城镇污水处理现状及发展趋势

1．2 膜生物反应器

1．2．1 膜生物反应器概述

1．2．2 MBR研究现状

1．3 多级AO处理工艺

1．3．2 多级A／O工艺研究现状

1．4 生物处理与膜法组合工艺研究与应用现状

1．4．1 A／O-MBR工艺及其改进工艺

1．4．2 A2／O-MBR工艺及其改进工艺

1．5 课题的研究目的及内容

1．5．1 研究目的

1．5．2 研究内容

1．5．3 实验技术路线

2 实验材料和方法

2．1 工艺流程及实验装置

2．1．1 工艺流程

2．1．2 实验装置

2．1．3 膜组件

2．2 原水水质及接种污泥

2．2．1 原水水质

2．2．2 接种污泥

2．3 水质分析项目及检测方法

2．3．1 常规水质分析项目

2．3．2 污泥比耗氧速率测定

3 多级A／O-MBR组合工艺的启动及特性研究

3．1 实验材料与方法

3．1．1 实验装置

3．1．2 运行条件

3．2 启动期的工艺运行效果

3．2．1 启动期COD的去除效果

3．2．1 启动期氨氮的去除效果

3．2．1 启动期TN的去除效果

3．2．1 启动期TP的去除效果

3．3 启动期间活性污泥性质的变化

3．3．1 污泥浓度的变化

3．3．2 污泥沉降性的变化

3．3．3 污泥比耗氧速率的变化

3．4 小结

4 工艺参数对组合工艺性能的影响研究

4．1 污泥回流比对污染物去除效果的影响

4．1．1 实验条件

4．1．2 结果与分析

4．2 污泥龄对污染物去除效果的影响

4．2．1 实验条件

4．2．2 结果与分析

4．3 溶解氧对污染物去除效果的影响

4．3．1 实验条件

4．3．2 结果与分析

4．4 小结

5 改进多级A／O-MBR组合工艺强化反硝化除磷的研究

5．1 实验材料与方法

5．1．1 改进后的工艺流程

5．1．2 实验条件

5．2．1 改进工艺对COD的去除效果

5．2．2 改进工艺对氨氮的去除效果

5．2．3 改进工艺对TN的去除效果

5．2．4 改进工艺对TP的去除效果

5．3 改进工艺对反硝化除磷效果的强化分析

5．3．1 污泥静态分析实验

5．3．2 污泥反硝化除磷效果分析

5．4 小结

6 MBR膜污染因素及膜清洗效果的研究

6．1 膜污染影响因素分析

5．1．1 污泥浓度对膜污染的影响

6．1．2 污泥龄对膜污染的影响

6．1．3 膜池曝气量对膜污染的影响

6．1．4 出水抽停比对膜污染的影响

6．2 膜污染清洗方法与效果分析

6．2．1 水力反冲洗

6．2．2 化学清洗

6．3 小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果