城市污水生物膜法处理除磷脱氮研究.doc

城市污水生物膜法处理除磷脱氮研究吴馥萍 黎松强（嘉应学院化学系 广东梅州 514015）摘 要：研究目的对城市污水进行生化处理和除磷脱氮；试验方法采用H/O双膜生化强化处理工艺；试验过程直接引入居民区化粪池生活污水进入H/O双膜处理系统，进行碳氧化、氨化、硝化和生化除磷脱氮；试验结论通过为期一年的试验表明所考核的主要污染物指标达到GB189182002一级排放标准。关键词：城市污水；生物膜法；处理；除磷；脱氮Study for sewage of city Treatment of Biological Membrane MethodCast out phosphorus and Take off NitrogenWu Fu ping Li Song qiang(Chemical Department of Jiaying Institute, Meizhou China 514015)Abstract: Research purposetowards the sewage of city carry with biological treated and cast out the phosphorus and take off the nitrogen; Experiment methodadopted the H/O both membrane biochemical intensified treatment technology; Test processdirect lead domestic sewage of residential area septic tank get into H/O both membrane the treatment systen carry on carbon oxidize.ammonification、nitrification and biochemical treated and cast out the phosphorus and take off the nitrogen; Trial conclusionby means of the research be done within the limit of one year experiment make clear that main pollution matter target of examintion arrive at GB18918-2002 grade I of control standard.Keywords: sewage of city; biological membrane method; treatment; cast out phosphorus; take off nitrogen1 引言目前我国城市污水处理普遍采用活性污泥、氧化沟、SBR和AB法等，这与发达国家所采用的工艺技术几乎在同一水平1、2。而我国的国民生产总值远远低于这些发达国家，投资费用十分昂贵。全国现有600多座城市，其中多数目前经济仍欠发达，一步到位建设功能齐全的现代化城市污水处理厂，资金一时难于承受。2003年，全国工业和城镇生活污水排放总量为460亿t，比上年增加4.7%。其中工业废水排放量212.4亿t，比基金项目：广东省重点科技资助项目（C31504）上年增加2.5%；城镇生活污水排放量247.6亿t，比上年增加6.6%3。城市污水对水体的污染使饮用水资源越来越少，所以逐步提高城市污水处理率是势在必行。城市污水处理生物膜法应用较少4，而消毒大都采用传统的液氯消毒工艺5、6，本研究试验是采用生物膜法，紫外消毒代替液氯消毒工艺。2 实验设计2.1 工艺装置与工艺流程。2.1.1 水解池、好氧池结构基本相同，采用折流、穿孔隔板布水方式，均设计并安装尼龙花瓣型滤料。2.1.2 以膜法代替泥法，污泥不需回流，污水处理系统趋于简单化，污水与污泥在同一装置中得到基本处理。2.1.3 试验原水是直接引入居民区化粪池排出的生活污水，水解池分为两格、前格主要用于碳氧化和氨化，污水先进入水解池，在厌氧条件下，通过异养菌和兼性厌氧菌的生长、繁殖，使淀粉、纤维素、多糖类等大分子有机物转化成有机酸和其它小分子有机物；蛋白质、脂肪等水解或氨化转变为甘油和氨，提高了废水的可生化性，有利于聚磷菌释放磷；后格主要用于有机物进一步水解和NO2-或NO3-反硝化。2.1.4 通过高程布置，好氧池也分为两格，产生微气泡、前格主要用于碳的进一步氧化和聚磷菌对磷的超量吸收；后格主要用于氨的硝化。2.1.5 在好氧池后增加斜板沉淀化学除磷装置，加入AI2（SO4）3PAM（聚丙烯酰胺）进行化学除磷，以进一步提高除磷效果。2.1.6 在化学除磷之后安装NLC紫外消毒装置，代替传统的液氯消毒工艺。671185原水91233441210图1城市污水生物膜法处理除磷脱氮工艺流程Fig 1 sewage of city biological membrane methodTreat and cast out phosphorus & take off nitrogen technological process 1格栅（railings） 2沉砂池（precipitale sand tank） 3水解池（ hydrolysis tank） 4 好氧池（ like oxygen tank） 5斜板沉淀池（slanting board precipitate tank） 6化学除磷药剂（chemical cast out phosphorus drug） 7回流水（backwater） 8紫外消毒（ultraviolet light disinfect） 9处理出水（treatment out of water） 10排泥（get rid of mud） 11城市杂用水（water of city sundry） 12排放或深度处理（drain & deph treatment）2.2 主要工艺参数2.2.1 水力停留时间（HRT）：沉砂池0.5；水解池2h；好氧池4 h。2.2.2 水力表面负荷（qF）：13m3/m2.d。2.2.3 BOD负荷（NS），水解池BOD负荷：0.1Kg(BOD5)/m3（滤料）；好氧池BOD负荷0.18 Kg(BOD5)/m3（滤料）.d。2.2.4溶解氧（DO）：水解池 0.2mg/L；好氧池34 mg/L。2.2.5 pH：水解池6.58；好氧池78.5。2.2.6 污水回流比（r）：0.51.0。2.2.7 混凝剂投加量：AI2（SO4）3以AI计68 mg/L；PAM 0.51 mg/L。3 试验结果为期一年的研究试验，分三个阶段进行。第一阶段是对城市污水进行采样监测，设计、制作、安装工艺装置；第二个阶段是引生活污水进行菌种培养与驯化，选择工艺参数进行调试，投入试运行；第三阶段是根据第二阶段优化、筛选的工艺参数投入中试运行、采样监测，结果列于表1。表1中试运行主要污染物考核指标处理效果及去除率（单位unit：mg/L）Table 1 Middle-sized experiment move main pollution matter target ofexamination treatment effect & take off rate序号CODCrBOD5油脂类fat矿物油Mineral oilTNTPLASS2-abababababababab1106.725.986.62.44.01.514.60.5228.23.01.880.523.100.788.100.012106.717.877.814.14.42.09.860.9133.213.72.120.482.970.4510.60.023130.613.492.83.44.02.810.21.0430.65.52.230.471.980.368.40.024225.322.1107.34.65.122.435.41.3428.211.62.00.483.190.2911.30.015208.725.886.53.343.00.015.50.930.613.02.00.462.440.399.150.016206.715.581.84.537.04.08.780.828.513.72.20.52.650.3512.00.027156.715.668.54.25.00.09.690.0328.312.22.270.482.180.2726.50.018166.522.784.34.910.00.08.00.0526.212.42.40.482.980.350.50.01916231.1110.45.822.810.06.030.2121.211.62.00.482.440.2920.40.0110157.316.771.35.112.04.09.480.1524.310.41.90.462.890.2115.60.01平均average162.720.787.35.210.72.6812.70.627.910.721.20.482.680.3717.30.013平均去除率%average take off rate %87.3947595.362.076.886.299.9 a 进水（go into water） b出水（out of water）240进水CODCr(go into water CODCr)出水CODcr(out of water CODcr)200 进水BOD5(go into wter BOD5) 出水BOD5(out of water BOD5) CODcr排放标准(CODcr drain standard)160 BOD5排放标准(BOD5 drain standard)805040101 2 3 4 5 6 7 8 9 10抽样监测次数out sample monitor frequency图2 出水CODcr、BOD5去除运行图Fig 2 drain CODcr 、BOD5 take off move drawing4030进水总氮(go into water TN )出水总氮(out of water TN)20 15103.02.5进水总磷(go into water TP)出水总磷(out of water TP)总氮排放标准(TN drain standard)总磷排放标准(TP drain standard)2.01.51.00.51 2 3 4 5 6 7 8 9 10抽样监测次数out sample monitor frequency图3 总氮、总磷去除运行图Fig 3 TN、TP take off move drawing由于色度、悬浮物、氰化物、挥发酚等项指标，处理出水已经很低，因此这几项指标不需要与表1中的8项指标同时监测，只作抽检，监测结果列于表2。表2 色度、SS、CN、挥发酚指标监测数据Table 2 clolur、degree、ss、CN-、volatilize phenol target monitor data序号色 度（稀释倍数）colour degree(dilute mulutiple)SS（mg/L）CN（mg/L）挥发酚（mg/L）(Volatilize phenol)粪大肠杆菌群数（个/L）(excrement coli-form bacillus(a/L)PHabababababab150228.118.82.10.054.10.02510611026.857.20260327.710.31.80.025.20.03410611027.047.42356210.75.81.70.024.80.03610611027.087.43平均average55.32.3322.1711.631.860.034.70.027510611026.997.35平均去除率Average take off rate(%)95.747.598.399.499.9a 进水（go into water） b出水(out of water)4 讨论4.1由于在水解池后增加了缺氧池（二格），反硝化除磷（denitrifying dephoshatation）将反硝化脱氮与生物除磷结合在一起，但反硝化在水解池的后段（缺氧），避免含NO3-的回流水直接进入水解池的前段（厌氧）、抑制聚磷菌的繁殖，影响除磷效果7。4.2 水解池在厌氧状态下，通过专性厌氧菌和兼性厌氧菌实现厌氧氧化（anammox）和氨化，即水解酸化，淀粉、多糖、纤维素等有机物水解为有机酸，蛋白质、脂肪类水解成肽、多肽，有机链上的氮转化成氨（NH3）；而聚磷菌则利用水解产物中的醋酸或其它有机酸作营养，同时将体内贮存的磷以PO43-P的形式释放出来，以获得能量。4.3 好氧池也分为二格，前格主要用于将水解产物进一步氧化、聚磷菌将体内贮存的有机物氧化分解，产生能量，同时将污水中的PO43-P超量吸收沉降，以污泥的形式排出，从而达到除磷目的8；后格主要用于亚硝化（sharon），氨氮的这种氧化方式是以亚硝酸氮（NO2-N）作为电子接受体，可实现氨氮的完全自氧氧化，亚硝化的终点到亚硝酸氮为止，这可节省1/4的硝化需氧量。4.4 由于在好氧池的前格，异氧菌和聚磷菌对有机物的吸收利用，因而进入好氧池后格的有机物已较低，有利于硝化菌自养菌的生长繁殖，能有效地将NH3N氧化为亚硝酸氮（或硝酸氮）。所以厌氧水解、氨化、释磷、反硝化与好氧吸磷、亚硝化相结合，是可持续性的生物除磷脱氮的最好方式。4.5 城市污水的除磷脱氮，是当今污水处理的难题之一，尤其是除磷，要达到GB18918-2002标准（TP0.5mg/L），单靠生物除磷仍是困难的。虽然有介绍采用A2/0、AOAO、UCT脱氮除磷新工艺9、10，但这些工艺都比较复杂，工程造价较高，所以对于原水TP3 mg/L以上的污水，在生物除磷之后需增加化学除磷斜板沉淀装置。4.6 采用NLC紫外消毒器，代替传统的液氯消毒工艺。NLC是内装紫外石英灯管，外衬金属防护罩水套结构的管式消毒装置。污水流过灯管的外水套即进行消毒，无需接触反应池，占地面积小，杀菌时间短，仅需35分钟而杀菌效率高达90%以上。检测表明出水粪大肠杆菌群约为100个/升。紫外消毒不产生二次污染，而液氯消毒产生的有机氯对人体健康的危害是公认的。5 结 论城市污水生物膜处理，以厌氧水解、氨化、释磷、反硝化与好氧吸磷、聚磷、亚硝化相结合。试验表明在处理出水所考核的14项主要指标中均达到GB18918-2002中规定的一级标准，取得良好的运行效果。参 考 文 献1 王洪臣编，城市污水处理厂运行控制与维护管理M。北京：科学出版社，1999，1182 王凯军编，城市污水生物处理新技术开发与应用M。北京：化学工业出版社，2001，5355863 国家环境保护总局，中国2003年环境状况公报，环境保护J，2004，7：354 Frank Rogella. Cost reduction will make MBR realistic even for large plantsJ. International Desalination & Reuse, 2002,11(4):3125 Prathrmesh Barar, seth V K. Application of reverse os mosis for water reclam a