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膜生物反应器脱氮除磷工艺在城镇污水处理中的应用研究

刘咪咪  
【摘要】:为解决传统生物脱氮除磷工艺在处理城镇污水时工艺处理效果难以稳定达标等问题,本文围绕南京市某污水处理厂二期工程,在系统性解析其服务区域污水量及来水水质的基础上,以污水厂出水一级A稳定达标为目的,提出了以A~2/O-MBR(Anaerobic-anoxic-aerobic-membrane bioreactor,缺氧-厌氧-好氧膜生物反应器)为核心的污水处理工艺方案;确定了MBR(Membrane-Bioreactor,简称MBR)池等构筑物的设计参数;论证了主要设备形式及水力流程;探究了膜生物反应器脱氮除磷工艺对城镇污水的处理效能及其应用后产生的经济与社会环境效益,为我国城镇污水处理设施建设与提标改造提供了理论与实践依据。本文采用单位人口综合用水量指标法与地均用水量指标法,确定服务区域近期(2020年)污水排放量为4.5万m~3/d,远期(2030年)污水排放量为18万m~3/d。在对一期工程进水水质特征进行统计学分析的基础上,应用指标分析法结合区域污染源评价,对二期工程服务区域污水水质进行了系统性解析。结果表明,主要污染物含量分别为:SS=180 mg/L;BOD_5=150 mg/L;COD_(cr)=320 mg/L;TN=38mg/L;NH_3-N=30 mg/L;TP≤5 mg/L。基于区域污水排放特征的研究结果,采用水质指标评价法,探究了区域污水处理特性。结果显示,BOD_5/COD_(cr)=0.47,表明污水中可生物降解有机物含量较高;BOD_5/TN=3.97,表明水中碳源充足,同时水中悬浮固体含量适中,适于采用生物法进行脱氮处理;BOD_5/TP=50,满足生物除磷要求。因此,本研究通过工艺方案比选,确定了以A~2/O-MBR为核心的污水处理工艺方案。通过解析关键参数对处理系统的影响特征,确定A~2/O-MBR工艺采用混合液逐级回流方式,通过曝气冲刷、间歇运行结合在线化学清洗及离线恢复性清洗,实现膜污染的有效控制,确定膜平均净产水通量为20 L/(m~2·h)。以MBR工艺关键参数解析结果为基础,通过计算,确定生化段水力停留时间为10.07 h,污泥负荷为0.065 kg BOD_5/kg MLSS·d,污泥龄为16.33 d,实际膜平均净产水通量为19.97 L/(m~2·h)。在对处理工程进出水水质进行长期监测的基础上,探究了MBR工艺对城镇污水的处理效能。结果表明,该工艺对各类污染物的平均去除率分别为:COD_(cr):90.00%;BOD_5:94.47%;SS:95.88%;TN:70.61%;NH_4~+-N:99.00%;TP:94.22%。工艺处理出水中,主要污染物含量为:COD_(cr)=15.90 mg/L;BOD_5=3.14mg/L;SS=4.52 mg/L;TN=5.23 mg/L;NH_4~+-N=0.09 mg/L。出水水质稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)中的一级A标准。膜生物反应器脱氮除磷工艺在南京市某污水处理工程中的应用,实现了区域污水的有效处理,年平均削减碳、氮、磷污染物排放2274.63吨、190.58吨和22.86吨。因此,本项研究对强化区域水污染治理,改善区域水环境质量具有重要意义。


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