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好氧颗粒污泥-膜组合工艺低温条件下脱氮除磷效能

王玉兰  
【摘要】: 水环境污染和水体富营养化问题的尖锐化,需要加速污水脱氮除磷技术的发展,并且秋冬季低温污水处理是目前北方冬季污水处理中的难点。因此低温条件下脱氮除磷工艺的研究具有非常重要的理论价值和实用价值。而采用21世纪的水处理技术好氧颗粒污泥技术与膜技术组合(AG-MBR)来处理低温条件下的废水,既可保留膜生物反应器原有出水水质良好的优势,又可以发挥颗粒污泥同步去除有机物和氮磷的优势特征。 在低温10 1℃条件下,研究了AG-MBR的启动特性。经过80天,培养出结构密实,沉降性能良好,并且生物活性较高的成熟的好氧颗粒污泥。颗粒沉降速率与粒径有较好的线性相关性。通过启动过程中颗粒化的微观观察,低温好氧颗粒污泥的形成过程是多种作用协同完成的污泥的颗粒化过程。启动过程中,通过好氧颗粒污泥和膜滤的共同作用,达到了预期的启动期出水水质的稳定的效果。并且中空纤维膜的污染并不严重,同时形成的动态膜层能够起到强化膜对有机物的过滤作用。通过设置闲置时间为20 min及控制进水期严格的厌氧条件,有效控制了属于丝状菌膨胀的污泥膨胀现象。 通过对AG-MBR工艺影响因素的最佳优化分析表明,在C/N为8.5以上,混合液中DO含量保持在4mg/L左右,SBAR中沉淀时间为3min,水力停留时间为12h,进水pH值为7.0 0.2时,反应器具有较好的同步脱氮除磷去除有机物的效果。并且稳定运行时的AG-MBR对污水的高氨氮负荷有着优异的应对能力,能够在短时间内即适应进水的氨氮冲击负荷。 AG-MBR稳定运行时具有较好的同步脱氮除磷去除有机物的效果。COD、氨氮和磷的平均去除效率在99.34±0.37%、99.55±0.41%和95.83±1.76%之间。通过机理分析认为:AG-MBR中COD的去除是靠好氧颗粒污泥中的微生物和由膜表面污泥层对有机物的强化截留过滤作用完成的;AG-MBR系统通过多种途径实现了脱氮过程,其高效的脱氮性能是好氧颗粒污泥中的微生物的反硝化作用和短程硝化、同步硝化反硝化,以及一定的膜过滤或者膜污泥层共同作用的结果;AG-MBR系统中磷的去除除微生物生长过程中的同化作用外,主要有以下几种途径:好氧聚磷菌除磷、反硝化聚磷菌除磷、EPS吸附,以及膜对磷的截留作用。 通过对好氧颗粒污泥相对比于絮状活性污泥的浸没式膜生物反应器(sMBR)深度处理工艺的除污染效能及膜污染性能的考察表明,稳定时期两种sMBR的COD、氨氮去除率均在97%、98%以上;而好氧颗粒污泥sMBR中磷平均去除率高达98%,活性污泥sMBR仅为65%左右。说明好氧颗粒污泥浸没式膜生物反应器的系统运行效果稳定并且出水质量高。通过两组反应器在第一次清洗周期内的跨膜压差(TMP)发展情况及污染膜表面形貌SEM观察显示,好氧颗粒污泥对于膜污染时污泥层的形成具有一定作用,反应器中好氧颗粒污泥的存在能够有效的延缓膜污染。 通过对AG-MBR系统稳定运行过程中的膜污染的变化规律的考察表明,AG-MBR具有较好的控制膜污染能力。在连续运行的时间段里,TMP能够稳定的缓步增加,并且增加值不高。AG-MBR中膜组件的阻力,其中以泥饼层阻力和不可逆阻力为主,分别约占57%和34%左右。AG-MBR膜槽中很低的混合液浓度有利于降低膜阻力中的凝胶极化阻力。对运行结束后的膜材料进行化学清洗,经过清洗的运行120d后的膜组件,膜材料的出水性能与新膜相比无明显变化。 通过对其它延缓AG-MBR膜污染的方式研究,认为1.5m~3/m~2·h是本研究中的优化气体流速;由于膜通量大时膜池内污染物的累积程度也增大,通量对膜污染的影响很大,选择抽吸8min/停抽2min的间歇过滤方式有利于减缓膜污染;并且采取一定的反冲洗方式对减缓膜污染起着积极的作用。曝气可通过去除膜表面沉积的泥饼层而在一定程度上延缓膜污染,降低跨膜压差。而反冲洗则可同时去除膜的孔内附着污染、孔口堵塞污染和表面凝胶层污染,从而表现出更优越的清洗效率。


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