懸浮填料生物膜工藝，又稱移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器(MBBR)，由挪威KaldnesMijecpteknogi公司與SINTEF研究所共同開發(fā)，目的是在原有活性污泥處理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上提高負(fù)荷率、增強(qiáng)脫氮除磷能力。經(jīng)過十多年的發(fā)展，MBBR工藝無論是在理論研究方面還是在水處理工程應(yīng)用方面都取得了快速發(fā)展，成為當(dāng)今水處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。而A2/O工藝作為傳統(tǒng)工藝，隨著對(duì)脫氮除磷效果的日益重視，迫切需要對(duì)其進(jìn)行改造。厭氧/缺氧工藝與MBBR的組合在城市污水處理廠改造中的可行性逐漸得到證實(shí)。營口市西部污水廠改造工程采用A2/MBBR組合工藝，其中試模擬裝置中的厭氧反應(yīng)器采用獨(dú)特的折流式構(gòu)造，通過添加折流板可以將其改造成厭氧折流反應(yīng)器，攪拌功率為傳統(tǒng)攪拌功率的一半，即采用微攪拌就可達(dá)到要求。在厭氧段采用微攪拌條件下，筆者重點(diǎn)考察了A2/MBBR中試裝置在低溫條件下的運(yùn)行效果，以期為改造工程的設(shè)計(jì)與運(yùn)行提供參考。  

1試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法  

1.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)  

A2/MBBR中試規(guī)模為30m3/d。其中厭氧、缺氧、好氧各段的容積比為1∶2∶4．2。厭氧池接收來自沉淀池的回流污泥，在此完成磷的釋放;另外，通過在厭氧池中設(shè)置折板，攪拌功率可降低為傳統(tǒng)工藝的50%。缺氧池接收內(nèi)部硝化液回流，主要作用是反硝化脫氮。好氧池分成兩段，Ⅰ、Ⅱ段的容積比為1∶1．5，好氧Ⅰ段的DO濃度為2～3mg/L，好氧Ⅱ段的DO濃度為1～2mg/L，在穩(wěn)定狀況下，好氧Ⅰ段對(duì)有機(jī)物的平均去除率能達(dá)到70%，而對(duì)氨氮的平均去除率為40%;好氧Ⅱ段對(duì)有機(jī)物的平均去除率為20%左右，而對(duì)氨氮的平均去除率能達(dá)到50%以上。因此，好氧Ⅰ段以去除有機(jī)物為主，好氧Ⅱ段以硝化為主。在好氧池內(nèi)投放懸浮填料，投加比例為10%～20%，懸浮填料為經(jīng)納米配方技術(shù)改性的、黑色、圓柱形生物載體，直徑為10mm、高為8mm，內(nèi)部由三個(gè)翼板構(gòu)成，外部布滿凹槽，比表面積為500～1100m2/m3，密度接近于水。  

1.2試驗(yàn)方法  

試驗(yàn)用水取自營口市西部污水處理廠的進(jìn)水分配井，水溫在5～15℃之間，屬于低溫運(yùn)行。試驗(yàn)共分為三個(gè)工況進(jìn)行，具體見表1，每個(gè)工況運(yùn)行1個(gè)月左右，主要通過調(diào)整回流比和進(jìn)水量來優(yōu)化微攪拌下A2/MBBR組合工藝的處理效果。各水質(zhì)指標(biāo)均采用國家標(biāo)準(zhǔn)方法測定。  

2結(jié)果與討論  

2.1對(duì)有機(jī)物、氨氮的去除效果  

A2/MBBR組合工藝對(duì)有機(jī)物和氨氮的去除效果見圖1。可以看出，工況1和3在穩(wěn)定狀態(tài)下的出水COD平均值能達(dá)到國家一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，而工況2在穩(wěn)定狀態(tài)下的出水COD平均值接近國家一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn);三種工況在穩(wěn)定狀態(tài)下的出水氨氮平均值均能達(dá)到國家一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)?？梢?，即使在30m3/d的高流量負(fù)荷下，硝化菌也能表現(xiàn)出良好的適應(yīng)性，這是由于好氧段的有機(jī)負(fù)荷較低，使硝化菌成為優(yōu)勢(shì)菌種，同時(shí)填料上培養(yǎng)了大量的耐寒硝化菌。  

2.2對(duì)TN的去除效果  

圖2為A2/MBBR組合工藝在穩(wěn)定狀態(tài)下的脫氮效果?？梢钥闯?，工況1的出水TN平均值能達(dá)到國家一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，工況2的出水TN平均值接近國家一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn);工況3的出水TN平均值能達(dá)到國家一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)?？梢姡诘蜏貤l件下，30m3/d的進(jìn)水量(總水力停留時(shí)間為7．3h)使出水TN平均值很難達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn);而在25m3/d的進(jìn)水量(總水力停留時(shí)間為8．7h)下，出水TN平均值比較容易達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。因此，在實(shí)際工程中總水力停留時(shí)間宜取為8～9h。另外，厭氧段對(duì)TN的去除率能達(dá)到16%～24%，好氧段對(duì)TN的去除率能達(dá)到33%～43%，可見脫氮過程主要發(fā)生在好氧段。這是由于好氧段的溶解氧濃度較低，使填料上的生物膜形成了從外到內(nèi)依次為好氧、缺氧、厭氧的微觀環(huán)境，從而使得通過同步硝化反硝化進(jìn)行生物脫氮成為可能。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)，回流比的改變對(duì)脫氮性能影響不大，這與脫氮過程主要發(fā)生在好氧段是一致的。  

2.3除磷效果  

對(duì)于A2/MBBR組合工藝，在穩(wěn)定狀態(tài)下，工況1的出水TP平均值為1．2mg/L，接近國家一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn);工況2的出水TP平均值為0．6mg/L，接近國家一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn);工況3的出水TP均值為0．3mg/L，能達(dá)到國家一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)?？梢姡诘蜏叵?，30m3/d的高流量負(fù)荷使出水TP平均值較難達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn);而在25m3/d的進(jìn)水量下，出水TP平均值較容易達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)，回流比對(duì)除磷效果有一定的影響。當(dāng)回流比為40%時(shí)，除磷效果比較差;當(dāng)回流比為100%時(shí)，相對(duì)于流量負(fù)荷而言，除磷效果好轉(zhuǎn);當(dāng)回流比為70%時(shí)，除磷效果良好。因此，從節(jié)約能耗角度來看，在低溫下運(yùn)行，當(dāng)回流比為70%、水力停留時(shí)間為8．7h時(shí)，除磷效果最佳。  

3結(jié)論  

在厭氧段微攪拌的條件下，A2/MBBR組合工藝的中試運(yùn)行結(jié)果表明，在水溫≤15℃的低溫下運(yùn)行，當(dāng)回流比為70%、進(jìn)水量為25m3/d即HRT為8．7h時(shí)，出水COD、氨氮、總氮、總磷濃度可達(dá)到國家一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)的要求。

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