倒置A2/O-MBR工艺强化低C/N比污水脱氮除磷效果研究

摘要

经济的快速发展，致使水资源人均占有量较低的中国，缺水形势越发紧张。所以，强化污水处理、提高回用量成为当务之急。我国很多城镇的生活污水中都存在碳源不足的现象，致使脱氮除磷效率低下，处理后TN、TP等指标难以达到排放标准。针对此类问题，本文采用缺氧/厌氧/好氧膜-生物反应器(倒置A2/O-MBR)系统、配合有效的生物、化学等强化措施对山东某污水处理厂的低C/N城镇污水进行中试试验。
　　试验对进水的主要构成及可生化性做了细致分析;通过正交试验考察各参数对COD、NH3-N、TN、TP、SS等常规水质指标去除效果的影响，以TN、TP为研究重点确定正交试验中MBR的最优工艺参数;针对出水水质指标不能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A排放标准要求的情况，通过化学强化、生物强化和运行模式优化措施的筛选进行了使指标达标的强化手段研究;同时，对MBR运行过程中膜污染的性质进行了分析和评价，并重点对微生物产物对膜污染的影响进行了试验研究，在此基础上对污染恢复的有效手段进行了试验筛选研究。
　　试验结果表明:
　　(1)中试研究的目标污水厂的进水水质变化较大，进水COD/TN比值多在4.5～5.5之间，BOD5/TP平均为12.7，BOD5/COD均值为0.24，进水属于典型的低C/N比、可生化性较差的污水，低C/N比主要受雨水、合流制污水管网及工业废水的影响。
　　(2)通过正交实验分析，进行倒置A2/O-MBR工艺最优工况的研究，综合考虑TN去除率和膜污染状况，得到最佳组合工况∶气水比=25∶1;回流比=250％;MLSS=7000～9000mg/L。
　　(3)倒置A2/O-MBR工艺系统对低C/N比市政污水处理效果稳定，不需采取强化手段，整个试验期间出水COD、BODs、NH3-N、SS满足一级A排放标准要求，优于传统工艺处理出水;出水TN、TP均值分别为19mg/L和1.88mg/L，出水TN能够达到一级B标准，但是难于达到一级A标准要求。
　　(4)选择分别投加碳源、絮凝剂的化学辅助措施强化脱氮除磷时，当向生化池投加50mg/L（以BOD5计）NaAc和25mg/L PFS时，出水TN、TP可达到一级A排放标准。
　　(5)通过对EPS和SMP的成分分析，发现EPS和SMP中的多糖含量分别占到总含量的74.5％和79.8％，说明多糖是造成膜污染的主要原因。
　　(6) MBR运行过程中，跨膜压差在0.003～0.048MPa范围内变化，采用空曝松歇、水力反冲洗方式对膜组件进行维护性清洗，使膜比通量最高可分别恢复0.04～0.3L/(m2·h·kPa)不等;使用500mg/L的NaClO溶液对膜进行清洗时，膜通量恢复率最高可达到100％，表明在市政污水处理的MBR上，常规维护性清洗基础上的NaClO的化学恢复性清洗对膜污染有较好的缓解作用。

目录

声明

致谢

摘要

1 文献综述

1．1 我国水资源短缺现状

1．1．1 水资源污染情况

1．1．2 城镇生活污水低C／N情况

1．2 脱氮除磷工艺研究进展

1．2．1 生物脱氮除磷的基础理论

1．2．2 脱氮除磷的传统工艺

1．2．3 生物脱氮除磷新技术

1．3 MBR组合工艺进行脱氮除磷

1．3．1 MBR工艺概述

1．3．2 MBR脱氮除磷的组合工艺

1．3．3 MBR脱氮除磷工艺的应用

1．4 化学法强化脱氮除磷

1．4．1 碳源辅助化学脱氮

1．4．2 絮凝剂辅助化学除磷

1．5 研究的目的与内容

1．5．1 研究的目的

1．5．2 研究的内容

2 试验装置与试验方法

2．1 试验装置与运行

2．1．1 装置与流程

2．1．2 工艺基本运行参数

2．1．3 膜组件的性能参数

2．2 监测项目与监测方法

2．2．1 日常监测项目

2．2．2 水质分析方法

2．2．3 EPS和SMP的测定方法

2．3 试验进水水质

2．4 活性污泥

3 倒置A2／O-MBR中试系统污水处理运行效果分析

3．1 污水水质分析

3．1．1 进水水质变化

3．1．2 原水水质中的低C／N与C／P现状

3．1．3 可生化性分析

3．2 正交试验对运行参数的优化分析

3．2．1 MBR正交试验性能指标的确定

3．2．2 正交试验设计

3．2．3 正交试验结果分析

3．3 常规水质指标去除效果分析

3．3．1 COD的去除效果分析

3．3．2 BOD5的去除效果分析

3．3．3 总氮的去除效果分析

3．3．4 总磷的去除效果分析

3．3．5 氨氮的去除效果分析

3．3．6 悬浮物的去除效果分析

3．3．7 MBR系统和传统UCT工艺处理效果对比

3．4 活性污泥及微生物特性分析

3．4．1 活性污泥特性分析

3．4．2 微生物相分析

3．5 污泥增殖特性与沉降性能分析

3．5．1 污泥的增殖特性

3．5．2 MLVSS／MLSS的变化情况

3．5．3 污泥的沉降性能

3．6 小结

4 化学法强化脱氮除磷效果分析

4．1 辅助化学除磷效果分析

4．1．1 投加聚合氯化铝(PAC)对TP去除效果的研究

4．1．2 投加聚合硫酸铁(PFS)对TP去除效果的研究

4．2 投加碳源对脱氮除磷效果的影响

4．2．1 投加碳源醋酸钠对TN去除效果的研究

4．2．2 投加碳源醋酸钠对TP去除效果的研究

4．3 同步化学法脱氮除磷的效果分析

4．3．1 同时投加醋酸钠及PAC对脱氮除磷效果的影响

4．3．2 同时投加醋酸钠及PFS对脱氮除磷效果的影响

4．4 化学法脱氮除磷加药成本核算

4．5 小结

5 MBR中膜污染与清洗效果分析

5．1 膜污染性质分析

5．1．1 膜通量与跨膜压差的变化

5．1．2 污泥浓度对膜污染的影响

5．2 微生物产物对膜污染的影响

5．2．1 EPS和SMP与膜污染的关系

5．2．2 EPS与SMP的相关性

5．3 C／N对微生物产物的影响

5．3．1 C／N对EPS的影响

5．3．2 C／N对SMP的影响

5．3．3 C／N比对微生物产物组成成分的影响

5．4 膜的清洗方法与清洗效果分析

5．4．1 空曝松歇

5．4．2 水力反冲洗

5．4．3 化学在线清洗

5．5 小结

6 结论

参考文献

作者简历

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