间歇循环活性污泥-MBR工艺的脱氮除磷特性

该系统将传统活性污泥工艺的二沉池改造为 &"#$—’() 的搅拌室和曝气室， 用回流泵将曝气室 的污泥混合液间歇地回流到搅拌室中， 当回流泵进 行回流时， 污泥混合液带入了一定量的氧和硝酸氮， 这时搅拌室处于缺氧状态； 当回流泵停止回流时， 搅 拌室中的氧气逐渐被消耗尽， 硝酸氮也大都被反硝 化掉， 搅拌室逐渐进入厌氧状态。曝气室始终由两 个曝气头进行曝气， 下面的曝气头为整个曝气室提 供溶解氧， 上面的曝气头主要产生向上的气泡以冲 刷膜组件表面 （ 减缓膜面污染） ， 整个曝气室一直处 ,- 保持在 . / 0 12 3 4。这样微生物群 于好氧状态， 落会在时空上依次经历缺氧、 厌氧、 好氧阶段， 从而 使反硝化、 厌氧释磷、 好氧吸磷得到强化。回流泵流 在时间继电器控制下运行 * 7、 停运 + 量为 05 6 4 3 7， 7。膜组件采用聚乙烯中空纤维膜， 膜面积为 85 89 1+ ， 膜孔径为 85 * !1， 膜通量为 *95 : 4（ 3 1+ ・ 7 ） ； 曝气室和搅拌室的水力停留时间分别为 9 7 和 0 7。 膜组件采用间歇方式抽吸出水， 抽吸泵在时间继电 器的控制下运行 6 1;<、 停运 + 1;<， 膜组件出口处安 装有压力表， 当压力达到 85 80 ’%= 时对膜组件进行 清洗。 生活污水取自哈尔滨工业大学教工生活区的下
CA
并通过试验考察了 &"#$—’() 的脱氮除磷性能。 !" 试验装置及方法 !# !" 试验装置 试验装置如图 * 所示。
-./ ! %&’ !" 678 234 +,$ 52$ ()* +,’ ()* 01$
范围+.8 / 0+0*+D / +09+5 D / 95 E.8 / D8 +. / 0. 95wenku.baidu.com: / :5 6 均值 .8. *:+ 05 : 085 0 .+5 6 :5 +
度的变化如图 + 所示。 在回流阶段 （ 8 / 98 1;< ） 搅拌室内的 @-.> > @
> 浓度开始增加， 而 %-. > % 浓度逐渐降低， 这主要 0
是由于从曝气室回流的污泥混合液中含有一定浓度
> 而 %-. > % 浓度则较低。在回流结束 的 @-.> > @， 0
后的 .8 1;< 内 （ 98 / E8 1;< ） @-.> > @ 浓度几乎降 到零， 说明系统中发生了明显的反硝化反应。值得
［ *、 +］ 性污泥—膜生物反应器即 &"#$—’() 工艺） ，
水井， 其水质见表 * 。
表 !" 生活污水水质 ;,<$ %& 8,= =,:-*=,-*/ >?,@"-A
B "-, 3 (-, 3 ?% 3 ?@ 3 @A0 > @3 项目 （ 12・ （ 12・ （ 12・ （ 12・ （ 12・ 4 >*） 4 >*） 4 >*） 4 >*） 4 >*）
% % 基金项目：国家重点基础研究发展计划 （ +;’ ） 项目 （ &**8."8$<)*) ） ； % 高校优秀青年教师科研教学奖励计划 项目 （ &**$*$’; ）
・ &&・
第 ** 期
赵方波， 等： 间歇循环活性污泥—’() 工艺的脱氮除磷特性
第 ++ 卷
! ! 许多采用传统活性污泥工艺 （ "#$% ） 的老污水 处理厂难以满足除磷脱氮的要求， 因此需改造升级。 笔者提出将间歇回流污泥运行方式与膜技术结合来 改造 "#$% 工艺 （ 改造后的工艺称为间歇式循环活
!"#$%&’ $( )*+,$-". &./ 01$231$,42 *. 5.+",#*++".+’6 768’*8 98+*%&+"/ :’4/-" 9 ;"#<,&." =*$,"&8+$, 0,$8"22
& D6/1 ?EFGHIJ ， % K> 0LMNHON$ ， % P-4Q QMJHONF$， ， % B- RNEF’ ， % D6S4 CNEFGHLME$ $
! ! 当水质波动较大时， 加入葡萄糖、 氯化铵、 磷酸 二氢钾、 碳酸氢钠进行调解， 使进水的 "-, F @ F % 保持在 :8 F 6 F * 左右， CA 值保持在 :5 D 左右。原 水首先由进水泵提升进入搅拌室， 由于污水中含有 大量的有机质， 这给缺氧反硝化和厌氧吸磷过程提 供了充足的碳源， 能促进这些过程的进行。污水与 回流污泥混合后进入曝气室， 在曝气室主要进行有 机质的降解和硝化过程， 膜组件能有效截留世代时 间较长的硝化菌， 并使曝气室保持较高的污泥浓度。 接种污泥取自哈尔滨文昌污水处理厂的 # 3 工艺， 间歇驯化 : G 后加入系统中， 连续培养驯化约 .8 G 后系统开始正式运行。系统连续稳定运行了 *68 G， 进水流量始终保持在 85 6 4 3 7， $)? 保持在 D8 G， ’4$$ 保持在 6 D88 / E D88 12 3 4。 !# +" 分析项目及方法 -)%： -)% 仪； "-,、 $$、 ?%、 ?@： 标准方法； @-.>
中国给水排水 第 && 卷% 第 $$ 期 dJO( && 4J( $$ % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % &**, 年 , 月 .6-4/ b/3S# c b/03Sb/3S# PMF( &**,
间歇循环活性污泥— !"# 工艺的脱氮除磷特性
> > % 浓度在这一阶段仍继续降低， 这 注意的是 %-. 0
可以用反硝化吸磷来解释， 即反硝化吸磷菌 （ ,H<;I
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第 >> 期K K K K K K K K K K K K K K K K K K K 中 国 给 水 排 水K K K K K K K K K K K K K K K K K K 第 GG 卷
（ $ ! "#$%%& %’ ()*+#+,-& -*. /*0+1%*23*4-& /*5+*331+*5，6-17+* 8*94+4)43 %’ :3#$*%&%5;，6-1< 7+* $)**+* ，=$+*-； & ! >3,-1423*4 %’ /*0+1%*23*4-& /*5+*331+*5，>-?+*5 @341%&3)2 8*94+4)43， >-?+*5 $,’*** ，=$+*-； ’ ! A3+B+*5 >1-+*-53 C1%), =%! D4.!，A3+B+*5 $***** ，=$+*-） % % 9<2+,&8+： % /F NFFJTEUNTV WXJYVZZ，-FUVXANUUVFUO[ .[YONY /YUNTEUV\ 0OM\GV 9 !VAIXEFV "NJXVEYUJX （ -./0 9 !"#）]EZ WXJWJZV\ EF\ MZV\ UJ AJ\N^[ ULV YJFTVFUNJFEO EYUNTEUV\ ZOM\GV WXJYVZZVZ ^JX ULV VFH LEFYVAVFU J^ FNUXJGVF EF\ WLJZWLJXMZ INJXVAJTEO EF\ XVMZV J^ ]EZUV]EUVX( 3LV WXJYVZZ AVYLEFNZA NZ ULEU ULV EYUNTEUV\ ZOM\GV NZ NFUVXANUUVFUO[ Y[YOV\ IVU]VVF ULV EVXEUNJF UEF_ EF\ AN‘V\ UEF_ ，ULMZ ULV ANYXJJXH GEFNZA YJAAMFNUNVZ MF\VXGJ EFJ‘NY @ EFEVXJINY @ EVXJINY WLEZVZ NF ZWEYV JX UNAV ZVaMVFYV( .JFZVaMVFUO[ ， ULV INJXVAJTEO J^ 4 EF\ 5 YEF IV VFLEFYV\( 3LV XVAJTEO WVX^JXAEFYVZ J^ WJOOMUEFUZ ^XJA \JAVZUNY ]EZUV]EUVX NF ULV -./0 9 !"# WXJYVZZ ]VXV VTEOMEUV\ ^JX , AJFULZ( 3LV XVZMOUZ ZLJ] ULEU ULV ETVXEGV XVH AJTEO V^^NYNVFYNVZ J^ .12 ，34，35 EF\ 4687 9 4 EXV +’: ，;*( ,: ，<,: ，+,: ，XVZWVYUNTVO[( 3LV UMXIN\NU[ J^ ULV V^^OMVFU NZ OVZZ ULEF $ 43>，EF\ ULV FMAIVX J^ IEYUVXNE NF ULV V^^OMVFU NZ OVZZ ULEF $** .?> @ AB( ?MXULVXAJXV ，ULV WXJYVZZ LEZ V‘YVOOVFU EINONU[ NF XVZNZUNFG ZLJY_ OJE\( % % >"6 ?$,/2： % AVAIXEFV INJXVEYUJX； % NFUVXANUUVFUO[ Y[YONY EYUNTEUV\ ZOM\GV； % FNUXJGVF EF\ WLJZH WLJXMZ XVAJTEO； % WLJZWLJXMZ EYYMAMOEUNFG JXGEFNZAZ
& 赵方波$ ， % 于水利$ ， % 荆国林$ ， ， % 李 % 谦’ ， % 镇祥华$
（ $( 哈尔滨工业大学 市政环境工程学院，黑龙江 哈尔滨 $)**+* ；&( 大庆石油学院 环境工程系，黑龙江 大庆 $,’*** ；’( 北京排水集团，北京 $***** ） % % 摘% 要： % 提出了一种新型的间歇循环活性污泥—膜生物反应器 （ -./0—!"# ） 工艺， 并应用 其对传统的活性污泥工艺进行改造以强化氮、 磷的去除并使出水能够回用。该工艺通过控制活性 污泥混合液在曝气室、 搅拌室之间进行间歇式循环， 使微生物种群在时空上依次经历缺氧、 厌氧、 好 氧阶段， 从而达到强化脱氮除磷的目的。考察了 -./0 —!"# 工艺对生活污水中污染物的去除特 性， 在 , 个月的运行期间， 对 .12、 34、 35、 4687 9 4 的平均去除率分别为 +’: 、 ;*( ,: 、 <,: 、 +,: ， 出水浊度 = $ 43>， 细菌总数 = $** .?> @ AB， 且具有良好的抗冲击负荷能力。 % % 关键词： % 膜生物反应器； % 间歇循环活性污泥； % 脱氮除磷； % 聚磷菌 中图分类号：C;*’( $% % 文献标识码：/% % 文章编号：$*** 9 8,*& （ &**, ） $$ 9 **&& 9 *8
!"#$%#&’ ()*+,)-!. /001213-!#&’ 4"’-&#+2+， 56(/4+ ） 在缺氧情况下， 以硝酸根作为电子受体来氧化分解 细胞内的聚 7 ! 7 羟基丁酸酯 （ (89 ） ， 从而产生能 ［ :］ 量并进行磷的合成 。当硝酸根浓度降低到几乎 检测不出时 （ ;< = >?< 2#& ） ， 因缺乏氧供体， 聚磷菌 开始分解水中的有机物 （ 合成 (89 ） 并释磷 （ 最高可 达 :< 2’ @ A） 。
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［ :］ 艺非常相似 ， 只是后者主要是在空间上产生了缺
氧、 厌氧、 好氧环境， 同时构筑物也更多一些。 !+ !" 系统性能 !+ !+ , K 对 I45 的去除效果 试验结果表明， 在最初的 GH L 内系统的出水 I45 平均值约为 :M 2’ @ A， 去除率约为 ??N ， 随后 I45 去 除 率 有 所 上 升， 大 多 数 时 间 里 在 ;<N = ;HN ， 出水 I45 值一直较低， 大都在 G< 2’ @ A 以下。
+" 试验结果与讨论 +# !" 运行机理研究 在回流 * 7、 停止回流 + 7 的间歇运行方式下稳
> 定运行 . 个月后， 对搅拌室中的 %-. > % 和 @-.> > 0
@ 浓度以及 ,-、 -)% 值的变化情况进行了考察， 在
> > % 和 @-.> > @ 浓 一个循环周期内， 搅拌室中 %-. 0
> > @、 %-. > %： 离子色谱法； 浊度： 浊度仪； 有机物的 0 分子质量分布： 高效液相色谱法； CA： CA 计； 溶解 氧： 溶解氧测定仪； 细菌总数： 平板计数法； 污泥中的 磷含量： 高氯酸 B 硫酸消解法。
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图 !" $%&’—()* 试验装置 !"#$ %& ’()*+,-"( .",#/,+ 01 234’ 5 678 9/0(*::