水力停留時(shí)間變化對(duì)膜生物反應(yīng)器處理生活污水的影響研究*

商 娟 伍紅強(qiáng)

(1.河海大學(xué)文天學(xué)院；2.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司；3.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國(guó)家工程研究中心有限公司)

水力停留時(shí)間變化對(duì)膜生物反應(yīng)器處理生活污水的影響研究*

商 娟1伍紅強(qiáng)2,3

(1.河海大學(xué)文天學(xué)院；2.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司；3.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國(guó)家工程研究中心有限公司)

通過(guò)在一定的條件下改變水力停留時(shí)間，分析研究了MBR 內(nèi)同步硝化反硝化對(duì)COD 、NH3-N等因子的去除效果。研究結(jié)果表明：水力停留時(shí)間的變化對(duì)同步硝化反硝化膜生物反應(yīng)器(SNdNMBR)處理生活污水的過(guò)程存在的影響較大。

水力停留時(shí)間 同步硝化反硝化膜生物反應(yīng)器 生活污水隨著“水十條”的頒布，對(duì)生活污水治理的要求和標(biāo)準(zhǔn)也變的越來(lái)越高。膜生物反應(yīng)器技術(shù)作為一種高效經(jīng)濟(jì)的水處理技術(shù)被深度推廣，它具有除雜率高、設(shè)備運(yùn)行簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)效益高等特點(diǎn)，同時(shí)它為同步硝化反硝化(SND)的脫氮過(guò)程創(chuàng)造了最佳的反應(yīng)條件，這也是膜生物反應(yīng)器在眾多水處理技術(shù)中脫穎而出的原因之一[1]。

MBR系統(tǒng)在處理生活污水過(guò)程中，其處理的效果很大程度上受到水力停留時(shí)間(Hydraulic Retention Time，HRT)變化的影響。同時(shí)很多研究發(fā)現(xiàn)HRT的變化是決定MBR反應(yīng)容器大小的關(guān)鍵因素。當(dāng)HRT太短會(huì)導(dǎo)致污染物的去除和降解不充分，同時(shí)反應(yīng)器內(nèi)部會(huì)有大量溶解性微生物富集從而污染反應(yīng)器里面的膜；當(dāng)HRT太長(zhǎng)則反應(yīng)器需要的體積也相應(yīng)增加[2-5]。

1 試驗(yàn)材料及方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)用水取自城市生活污水，為滿(mǎn)足條件試驗(yàn)的需要，添加相應(yīng)的藥劑進(jìn)行濃度調(diào)節(jié)；試驗(yàn)裝置為自制，反應(yīng)器大小為350 mm×220 mm×200 mm，材質(zhì)為鋼化玻璃，有效容積約14 L；試驗(yàn)藥劑均為分析純；試驗(yàn)所用膜由中空纖維膜制成，材質(zhì)為聚丙烯。試驗(yàn)流程見(jiàn)圖1。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)主要目的是為了考察HRT對(duì) SNdNMBR(同步硝化反硝化膜生物反應(yīng)器)處理生活污水過(guò)程的影響，試驗(yàn)過(guò)程中只改變HRT的長(zhǎng)短，其他試驗(yàn)條件不變。試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)水質(zhì)進(jìn)行分析的方法依據(jù)《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》(第四版)進(jìn)行。

圖1 試驗(yàn)流程

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

試驗(yàn)通過(guò)不同HRT條件下，對(duì)SNdNMBR處理生活污水時(shí)對(duì)TP、TN、COD等因子的去除試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行測(cè)定，通過(guò)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的分析探索出最佳的HRT試驗(yàn)條件。

2.1 TP去除試驗(yàn)結(jié)果及分析

試驗(yàn)過(guò)程中TP起始濃度控制在7.10 mg/L左右，其他試驗(yàn)條件不變，分別進(jìn)行水力停留時(shí)間為3、5、7、9、11 h的條件試驗(yàn)，測(cè)定處理后TP濃度的變化，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 SNdNMBR處理生活污水時(shí)HRT對(duì)TP的去除影響

由表1可知，隨著HRT的增大，去除率呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢(shì)，在HRT為7 h時(shí)，TP的去除率到達(dá)最高點(diǎn)，TP的去除率為75.67%，此時(shí)處理后的廢水中TP的濃度為1.73 mg/L，但隨著時(shí)間再增加，去除率降低，在HRT為11 h時(shí)，去除率降為67.55%，此時(shí)處理后的廢水中TP濃度僅為2.34 mg/L，效果反而不佳，分析可能是因?yàn)閰捬踽屃拙饔脮r(shí)間太長(zhǎng)導(dǎo)致二次釋磷而出現(xiàn)這樣的情況。因此，當(dāng)HRT定為7 h時(shí)TP的去除效果最佳。

2.2 TN去除試驗(yàn)結(jié)果及分析

試驗(yàn)過(guò)程中TN起始濃度控制在62.00 mg/L左右，其他試驗(yàn)條件不變，分別進(jìn)行水力停留時(shí)間為3、5、7、9、11 h的條件試驗(yàn)，測(cè)定處理后TN濃度的變化，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 SNdNMBR處理生活污水時(shí)HRT對(duì)TN的去除影響

由表2可知，在處理生活污水開(kāi)始時(shí),隨著HRT的增加，去除率增加，當(dāng)HRT為7 h時(shí)TN的去除值達(dá)到最大為79.02%，此時(shí)處理后的生活污水中TN的濃度為13.07 mg/L，再增加HRT大小，去除率降低。分析可能是因?yàn)闀r(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)部有機(jī)物含量降低，從而降低了反硝化細(xì)菌的含量而導(dǎo)致處理后TN去除率的上升。因此，當(dāng)HRT定為7 h時(shí)TN的去除效果最佳。

2.3 COD去除的試驗(yàn)結(jié)果及分析

試驗(yàn)過(guò)程中COD起始濃度控制在275 mg/L左右，其他試驗(yàn)條件不變，分別進(jìn)行水力停留時(shí)間為3、5、7、9、11 h的條件試驗(yàn)，測(cè)定處理后COD濃度的變化，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 SNdNMBR處理生活污水時(shí)HRT對(duì)COD的去除影響

由表3可知，開(kāi)始階段HRT對(duì)COD去除的影響較大，隨著HRT加大到7 h，此時(shí)的COD去除率達(dá)到90.17%，處理后的生活污水COD的濃度為27.15 mg/L，效果較佳；再增加HRT，去除率變化較小，試驗(yàn)結(jié)果呈現(xiàn)先增加后近似不變的趨勢(shì)。因此，當(dāng)HRT定為7 h時(shí)COD的去除效果最佳。

2.4 NH3-N去除試驗(yàn)結(jié)果及分析

試驗(yàn)過(guò)程中NH3-N起始濃度控制在 50.00 mg/L左右，其他試驗(yàn)條件不變，分別進(jìn)行水力停留時(shí)間為3、5、7、9、11 h的條件試驗(yàn)，測(cè)定處理后NH3-N濃度的變化，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 SNdNMBR處理生活污水時(shí)HRT對(duì)NH3-N的去除影響

由表4可知，生活污水中NH3-N的去除率隨HRT的增加呈現(xiàn)先增加后近似不變的趨勢(shì)，在HRT為7 h時(shí)，NH3-N的去除率達(dá)到81.96%，此時(shí)處理后的生活污水中NH3-N的濃度為9.20 mg/L，達(dá)到了相關(guān)要求。因此，當(dāng)HRT定為7 h時(shí)，NH3-N的去除效果最佳。

3 結(jié) 論

通過(guò)試驗(yàn)表明，HRT的變化對(duì)SNdNMBR 處理城市生活污水的過(guò)程及污染物去除效果的影響均較大。當(dāng)HRT控制在7 h時(shí)，SNdNMBR 處理城市生活污水的效果較好，此時(shí)TP的去除率為75.67%，處理后生活廢水中的TP濃度為1.73 mg/L；TN的去除率為79.02%，處理后的生活污水中TN的濃度為13.07 mg/L；COD去除率為90.17%，處理后的生活污水中COD的濃度為27.15 mg/L；NH3-N的去除率為81.96%，處理后的生活污水中NH3-N的濃度為9.20 mg/L。試驗(yàn)結(jié)果與相關(guān)研究資料對(duì)比表明，采用同步硝化反硝化膜生物反應(yīng)器(SNdNMBR)處理城市生活污水時(shí)脫氮除磷的效果更優(yōu)。

[1] 邱廷省，江桐桐，王有賢，等．溶解氧對(duì)膜生物反應(yīng)器處理生活污水的影響研究[J]．江西理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，35(1)：1-5．

[2] 管運(yùn)濤，蔣展鵬，祝萬(wàn)鵬，等．兩相厭氧膜-生物系統(tǒng)處理造紙廢水[J]．環(huán)境科學(xué)，2000，21(4)：52-54．

[3] 王 頻，王宗麗．膜生物反應(yīng)器在造紙廢水中的應(yīng)用進(jìn)展[J]．過(guò)濾與分離，2011(2)：11-14．

[4] 鄭宏林，朱家民，黃金有，等．膜生物反應(yīng)器在污水資源化中的研究與應(yīng)用探討[J]．水處理技術(shù)，2009，35(10)：21-25．

[5] 韓懷芬，金漫彤．膜生物反應(yīng)技術(shù)處理造紙廢水試驗(yàn)[J]．水處理技術(shù)，2001，27(2)：96-98．

*河海大學(xué)文天學(xué)院科學(xué)研究項(xiàng)目(編號(hào)：WT14008ZD)。

2015-08-13)

商 娟(1986—)，女，助教，243000 安徽省馬鞍山市霍里山大道333號(hào)。