A/O—生物膜法

2024-05-31

A/O—生物膜法（共4篇）

A/O—生物膜法篇1

膜生物反应器 (MBR) 作为一种新型水处理技术, 出水水质可靠, 操作方式便捷、结构紧凑、占地面积小[1], 受到广受关注;然而膜组件成本高、运行过程动力消耗大, 运行费用高及膜易污染等缺点, 成为MBR工艺在大型污水厂中应用的限制因素。近年来, 在保留MBR优点的基础上出现了动态膜生物反应器的研究, 在膜过滤的过程中, 膜表面的污泥层在线产生, 并不断累积变化, 与相同孔径的非动态膜相比, 它的渗透性更好, 更容易在线清洗, 并能在下一轮操作中迅速重新生成[2]。

随着我国人民生活水平的提高, 饮食结构的改变, 城市生活污水的水质成分有了很大变化, 含氮量增加, 出现了低C/N (质量比) 的情况[3]。针对传统生物脱氮工艺在处理高NH4+-N、低碳源废水时急需解决反硝化过程中碳源不足等问题, 以及影响MBR推广使用的膜价贵和膜污染问题, 本试验以低碳氮比污水为处理对象, 采用自制的A/O-动态膜生物反应器进行了研究。

1 试验装置与方法

1.1 试验装置和工艺流程

A/O-动态膜生物反应器系统主要由缺氧池、好氧池和膜组件组合而成。本试验在自制设计的缺氧/好氧-动态膜生物反应器中进行, 实验装置示意如图1。

污水在储水池由提升泵送至高位水箱, 再由虹吸作用进入缺氧池 (A池) , 与好氧池 (O池) 回流的硝化液混合完成微生物反硝化反应。缺氧池废水经反应器隔板底部流入好氧池连续曝气, 供氧充足, 废水中有机物在好氧池得到降解, 氨氮被硝化;好氧池混合液再由隔板底部进入膜室, 在反应器液位与出水口液位差作用下, 经膜过滤后形成系统出水。所用平板型膜组件由筛绢包裹膜组件职称, 过滤孔径0.1mm, 有效膜面积0.35m2 (装置采用了7片膜) 。具有成本低、自流出水, 能耗低和高过水通量, 且拆卸方便, 可随时进行单片清洗的优点。

1储水池2潜水泵3高位水箱4流量计5曝气头6膜组件7出水箱8鼓风机

1.2 试验原水水质

试验原水取自某高校办公楼的化粪池水, 水质情况如表1。原水中氨氮含量较高, 碳氮比值较低, 试验中需向原水中投加一定的葡萄糖补充碳源, 以调节废水的C/N比值。

1.3 测定项目与方法

p H:p HS-3B精密p H计;COD:重铬酸钾法;NH4+-N:纳氏试剂分光光度法;TN:过硫酸钾氧化-紫外分光光度法;MLSS:重量法。

2 试验结果与讨论

在原水氮含量变化不大的情况下, 通过调整进水有机物浓度以改变进水的碳氮比值。试验中通过在原水中投加葡萄糖补充碳源, 试验碳氮比分别为1.38、3.14、4.07、5.15和6.78, 考察了五种不同低碳氮比进水条件下反应器对COD、NH4+-N、TN的处理效果。

2.1 COD的去除

试验连续运行期间, 水温约13℃~25℃。为考察本反应器的生物降解作用对COD的去除率贡献, 以及膜过滤作用对COD的去除率贡献, 实验同时检测了膜室混合液经40min沉淀后的上清液中的COD值以及经膜过滤后的出水COD值。试验结果见图2。 (图中生物去除率表示膜室混合液COD相对试验进水的去除率, 系统去除率表示膜出水COD相对试验进水的去除率。)

由图2可以看出, 试验进水COD浓度波动较大 (158~1069mg/L) , 进水COD/TN在1.38~6.78之间, 五种不同进水碳氮比水质下, COD均有良好的去除效果 (即使在试验后期, 温度较低的情况) , 去除率为81.3%~95.2%, 平均为89.5%, 出水COD在82mg/L以下, 且去除率随进水COD浓度的提高而增加。说明本反应器处理低碳氮比废水时, 增高碳氮比有利于系统对COD的去除。

反应器的微生物降解作用对COD的去除率在68%~88%, 平均为80%;由此可见, 系统对COD的去除主要依赖于生物降解作用, 膜分离作用的去除贡献在10%左右。膜分离对维持系统出水水质稳定起至关重要作用, 使总的COD去除率保持在较高水平。

2.2氨氮的去除

试验稳定运行期间, 进水氨氮浓度变化不大, 平均为129.6mg/L, 进水COD/NH4+-N在1.44~7.93之间, COD/TN在1.38~6.78之间, 氨氮去除率随进水C/N值的变化而变化, 试验结果见图3。

随着COD/NH4+-N比值的增加, 氨氮去除率呈明显的上升趋势, 由65.2%提高到92.2%, 平均去除率为87%, 说明氨氮的去除率受进水碳氮比的影响较大, 碳氮比的提高有利于氨氮的去除, 同时供氧充足及较长的泥龄也保证了系统良好的硝化效果。因为 (1) 碳氮比的提高改善了原水中碳源不足的现象[5]; (2) 碳氮比提高, 反硝化作用顺利进行, 避免或减少反应器内硝态氮的积累现象, 降低甚至消除它对硝化反应的抑制作用[6]。而当进水COD/NH4+-N比值下降时, 氨氮的去除率变化不大, 但呈下降趋势。总体来说, 氨氮的去除率较好。

2.3 总氮的去除

试验过程中进水TN浓度平均为149.4mg/L, 进水COD/TN在1.38~6.78范围内, 试验结果见图4。

从图4可以看出, 总氮的去除率与进水碳氮比密切相关。进水碳氮比越高, 出水总氮越低, 其去除率相应也越高, 当进水COD/TN比值达到6.78时, 系统对TN的去除率由11%左右上升到40%左右。总的来讲, 反应器脱氮效率不高的原因可能有: (1) 好氧池中供氧充足, 由好氧池回流至缺氧池的硝化液带有部分DO进入缺氧池, 破坏了缺氧池的缺氧环境; (2) 试验废水为低C/N比废水, 造成反硝化过程中的碳源不足。

2.4 抗冲击负荷能力

反应器稳定运行期间, 进水COD变化范围158~1069mg/L, COD/TN变化范围为1.38~6.78。在五种不同进水碳氮比运行条件下, 动态膜生物反应器的容积负荷变化范围为0.55~3.74kg COD/ (m3·d) , 污泥负荷范围为0.20~0.73kgCOD/ (kg MLSS·d) , 出水COD值稳定在82mg/L以下, 能够保证稳定的出水水质, 说明该反应器具有较强的抗冲击负荷能力。

2.5 污泥增殖

试验期间, 考察了系统的污泥增殖情况。由于进水中有机负荷的变化, 好氧池、缺氧池内污泥浓度随时间变化情况见下表2。

由表2可以看出, 随着运行时间的变化, 生物反应器内的污泥浓度稳步上升, 最高达到了5.71g/L。这主要与进水中有机负荷的逐渐提高及动态膜对SS的良好截留作用有关, 较高的污泥浓度保证了出水水质。

3 结语

(1) 五种不同进水碳氮比, 进水COD浓度范围为158~1069mg/L, 进水COD/TN变化范围1.38~6.78。A/O-动态膜生物反应器对COD的平均去除率为89.5%, 出水COD在82mg/L以下, 去除率随进水COD浓度增加而提高;氨氮去除率随进水碳氮比提高呈明显上升趋势, 由65.2%提高到92.2%, 平均去除率87%, 说明碳氮比提高有利于氨氮的去除;总氮去除率随进水COD/TN比值增加, 去除率由11%上升到40%左右。

(2) 反应器对COD的去除效果, 生物降解作用占80%, 膜分离作用10%左右。

(3) 反应器具有较强的抗负荷冲击能力。

(4) 试验期间, 因进水有机负荷逐渐提高及动态膜对SS的截留, 缺氧池、好氧池的污泥浓度稳步上升, 最高达到5.71g/L。

参考文献

[1]Yan Xinxin, Bilad M R, Gerards R, et al.Comparison of MBR performance and membrane cleaning in a single-stage activated sludge system and a two-stage anaerobic/aerobic (A/A) system for treating syntheticmolasses wastewater[J].Journal of Membrane Science, 2012, 394/395 (15) :49-56.

[2]余珂, 董滨, 周增炎, 等.动态膜生物反应器的工艺研究现状及发展方向.净水技术, 2006, 25 (2) :14-18.

[3]周彦, 濮文虹, 杨昌柱, 等.自生生物动态膜反应器处理低碳氮比污水的研究.环境污染与防治, 2007, 29 (4) :293-296.

[4]李德豪, 凌洪吉, 高桂枝等.一体化A/O工艺中溶解氧对脱氮除碳的影响.环境科学与技术, 2007, 30 (11) :17-19.

[5]黄继国, 高文翰, 夏婷婷, 等.ABR-生物接触氧化工艺处理低碳氮比污水的碳源调配.中南大学学报 (自然科学版) , 2011, 42 (11) :3585-3590.

[6]巩有奎, 王淑莹, 王莎莎, 等.碳氮比对短程反硝化过程中N2O产生的影响.化工学报, 2011, 62 (7) 2049-2054.

A/O—生物膜法篇2

粉末化生物载体强化A/O工艺处理效果的试验研究

摘要：进入城市污水处理厂的.污水往往含有大量的工业废水,由于其难生化降解性,采用传统的A/O工艺难以确保达标排放.研究结果表明:以粉末化硅藻土作为生物载体强化A/O工艺,该载体可载持更大的生物量,从而提高系统的处理效率和抗冲击负荷能力.该体系值得进一步研究并可能成为未来工业废水处理的基本单元.作者：郭敏晓 Guo Minxiao 作者单位：嘉兴职业技术学院,浙江,嘉兴,314036期刊：中国资源综合利用 Journal：CHINA RESOURCES COMPREHENSIVE UTILIZATION年，卷(期)：,28(3)分类号：X703关键词：城市污水 A/O工艺粉末化生物载体

A/O—生物膜法篇3

小城镇污水厂的设计规模一般为1×104 m3/d~2×104m3/d。由于小城镇污水水质变化较大,所含污染物成分比较复杂,加大了污染物的去除难度。因此,研究开发适用于处理规模不大于2×104 m3/d的小型城镇污水处理工艺很有必要[1]。以接触氧化法为主体的A/O一体式复合池作为一类较新的废水生物处理系统,由于其具有投资少、占地小、管理运行方便、抗冲击负荷能力强、无污泥膨胀等优点而在小城镇污水厂中得到了广泛应用。许多研究[2,3]表明,生物膜比活性污泥具有更复杂、更合理的生态系统和空间结构,这也使该系统在去除污水中有机物、氮和磷等污染物方面具有更大潜能。

太原经济开发区污水厂已将该A/O一体式复合池应用于其生物处理单元。该厂一期建设规模2×104 m3/d,其中工业废水约占70%,生活污水约占30%。分析研究该厂生物除磷性能及溶解氧对生物除磷的影响,可为以接触氧化法为主体的A/O一体式复合池的推广提供实践依据。

1 试验材料和方法

1.1太原经济开发区污水处理厂A/O一体式复合池简介

该厂设有6座A/O一体式复合池。每座长30 m、宽5 m、有效水深4.7 m,池有效容积1 095 m3,分为上层好氧区和下层缺氧区。好氧区和缺氧区分别应用美国水环纯水务集团(简称STS)的淹没式附着生长工艺设计专利——淹没式好氧滤池(SAFTM)和前置反硝化滤池(SDFTM)。初沉池出水与好氧区回流出水混合后,经进水配水系统进入复合池底部,由下到上先后流经缺氧区和好氧区,以实现脱氮除磷。

生物填料是接触氧化法的技术核心[4,5,6]。目前,较多的接触氧化法采用组合软填料[7],而该工艺选用独特的25 mm~40 mm天然鹅卵石为填料。这种填料球形度好、质地坚硬、酸溶度低,比表面积大、生物膜附着能力强,不易堵塞,无需维护。研究表明[8,9],在一定范围内,增加填料层的高度可提高工艺处理效果,保证出水水质,但同时增加了能耗。基于对工艺运行效果和基建投资的考虑,该工艺设计填料总高7.2 m,以布气管为界SAFTM池在上,高4 m;SDFTM池在下,高3.2 m。

本工艺与常规工艺相比,主要特点有:占地节省30%;电耗节省25%~30%;污泥量少40%;工程投资节省15%~20%。因此,该工艺能够很好地应对小型污水厂所面临的各种困难。

1.2 试验项目和方法

试验项目COD、NH3-N、TN、TP、SS、DO和p H等均采用国家规定的标准方法测定[10]。

1.3 进水水质

复合池进水即初沉池出水水质情况见表1。

2 结果与分析

2.1 A/O一体式复合池生物除磷性能

图1是自2009年6月至2010年8月,A/O一体式复合池对TP月均去除效果图。

由图1可知,在进水TP浓度较高,波动幅度较大,月均值3.06 mg/L~9.86 mg/L的条件下,复合池对TP的平均效果一般,出水月均值1.67 mg/L~5.54 mg/L,很难满足GB18919—2002城镇污水处理厂污染物排放标准一级A标准(≤0.5 mg/L)。出水TP变化幅度较大,也说明了该复合池的抗TP冲击负荷能力较弱。另外,图1中数据显示,该复合池对TP的去除率较为稳定,均值为38.22%,高于一般活性污泥法20%~30%的去除率。这主要归功于微生物的同化作用和硝化液回流的稀释作用。

2.2 溶解氧对A/O一体式复合池生物除磷性能的影响

溶解氧(DO)作为生态位的一个关键组成部分,在污水生物除磷过程中起着重要作用。传统理论认为,在厌氧或缺氧段,DO会对释磷过程造成负面影响[11];在好氧段,DO则能决定生化反应的速度和类型,低DO有助于好氧释磷[12,13]。因此,控制该工艺缺氧段和好氧段的溶解氧极为重要。

2.2.1 缺氧段DO对除磷性能的影响

为研究缺氧段DO对释磷过程的影响,分别在复合池出水槽内、缺氧段进水处以及缺氧段布设监测点位,并对各监测点位水质进行检测,测定DO值。图2所示为监测点位布设情况。图3所示为2009年6月至2010年8月,DO值在池内的变化规律。

由图2和图3可知:a)出水槽内混合液DO值比缺氧段进水处和缺氧段都高,最高为2.33 mg/L,这主要是因为出水槽内混合液直接来自氧含量较多的好氧段;b)出水槽内的混合液一部分回流与进水混合后进入缺氧段,使得缺氧段进水处的DO值略低于出水槽内的DO值;c)缺氧段进水处DO浓度较高,最低1.89 mg/L,这就影响了缺氧段的释磷过程。

一般认为,缺氧段DO<0.2 mg/L时,有利于磷的释放;DO>0.5 mg/L时,会因硝酸盐优先利用水中碳源而影响缺氧段的释磷过程,继而影响到好氧段磷的吸收,最终影响工艺的除磷效果;DO为0.2 mg/L~0.5 mg/L时,有利于反硝化菌对硝酸根中氧的利用,进而达到脱氮的目的。为兼顾缺氧段同步脱氮除磷的需求,应控制该段DO为0.2 mg/L~0.5 mg/L。

2.2.2 好氧段DO对除磷性能的影响

为满足好氧段所进行的硝化反应、氧化BOD和吸磷过程的需氧量,要求混合液DO有较高的浓度,但同时为兼顾缺氧层的脱氮除磷仅需要较低DO浓度,好氧段的DO应以2 mg/L为宜。

图4为2009年7月初至8月末,好氧段DO值与TP浓度变化情况:好氧段DO值较高,DO在0.8mg/L~7.5 mg/L范围内波动,均值为4.7 mg/L。由图可知,好氧段出水TP与池内的DO浓度无明显相关性。分析原因:好氧段DO在2.0 mg/L时即可满足吸磷要求,而在监测期间,该段DO均值为4.7 mg/L左右,这完全满足吸磷过程对DO的要求。

3 结语

a)在进水TP浓度为3.06 mg/L~9.86 mg/L的条件下,A/O一体式复合池对TP的平均去除率为38.22%,高于一般活性污泥法20%~30%的去除率。TP出水浓度为1.67 mg/L~5.54 mg/L,复合池的抗TP冲击负荷能力较弱,且要实现一级A排放标准还需深度单元作补充处理;