简述什么是城市污水处理3AMBR工艺研究
膜生物反应器(membrane bio-reactor,MBR)具有占地面积小、出水水质好、污泥产率低等优点,然而高能耗成为了 MBR 工艺在水处理领域进一步研究和应用的最大瓶颈。 据统计,我国城市污水处理厂的平均电耗为 0. 29 kWh·m - 3,其中 MBR 工艺单位能耗是 0. 6 ~ 0. 9 kWh·m - 3,远高于传统生物处理工艺(0. 2 ~ 0. 3 kWh·m - 3) ,能耗水平与欧美等发达国家相比差距较大。 特别是处理低浓度有机物废水时能耗问题尤为突出,如何找到降低能耗、物耗的途径是当前的迫切需要。
缺氧-厌氧-好氧膜生物反应器( anoxic-anaerobic-anoxic membrane bio-reactor,3AMBR)是具有高效脱氮除磷性能的新型 MBR 组合工艺。 该工艺具有出水水质好、运行稳定、污泥产量小等优点,但同时系统存在运行成本过高的问题。 李捷等认为,3AMBR 工艺的能耗主要来源于降低膜污染、提高脱氮除磷效果而采取的强曝气和内循环的动力消耗。
基于 3AMBR 实际运行中存在的高能耗问题,开展中试实验,尝试从改变进水、曝气及内回流比的方式对 3AMBR 工艺的优化运行进行了研究,以期在无外加碳源的条件下,达到强化脱氮效率、节能降耗的目的,并研究可用于工程实际的工艺节能改造方案。
中试装置的污泥龄为 15 d,膜池约为 7 g·L - 1,好氧池与变化池约为 6 g·L - 1,厌氧池与缺氧池约为5 g·L - 1。 总水力停留时间( hydraulic retention time,HRT)为 14. 04 h(其中:厌氧区 1. 08 h、缺氧区 7. 02h、好氧区 4. 32 h、膜区 1. 62 h) 。 该工艺设置了 3 个混合液回流:膜池至好氧池( R1 ) 、好氧池至缺氧池(R2 ) 、变化池至厌氧池(R3 ) 。 产水由自吸泵间歇抽吸出水,抽停时间比为 9 min / 1 min,每周进行一次维护性清洗( enhanced flux maintenance,EFM) 。 进水量、回流量与曝气量主要通过电磁阀(2W- 250-25) 、液体电磁流量计(BTLD-20016 1110)与气体流量计控制。
优选了 4 套实验方案,其中方案 1 模拟昆明市第四污水处理厂处理工艺流程。 其他方案与方案 1 相比,主要调整如下:方案 2,完全停止好氧池曝气,加大 R1 回流,主要考察膜池富余溶解氧利用替代曝气的效果;方案 3,降低好氧池首段曝气量,主要考察降低曝气量的影响;方案 4,改变进水方式,考察多点进水运行工况的效果。
TN 在各方案中均呈持续下降的趋势,这主要是系统沿程实现了同步硝化反硝化作用的结果,各方案NH3 -N 和 NO3 -N 值沿程变化呈负相关性(图 3( c) ,( d) ) ,两者之间存在明显的转化迹象,这也与国内外其他研究结果相似。
改造后的方案脱氮效率皆明显提高。 方案 2 的污水进入系统后随着 NH3 -N 浓度的持续下降,NO3 -N很好地稳定在 2. 50 mg·L - 1左右,表明系统硝化/反硝化过程进行良好,其中好氧 2 段至变化池末端发生二次反硝化作用,分析原因主要是好氧 2 段与变化池中溶氧值(0. 09 mg·L - 1)较低,反硝化菌的活性高;最低的出水 TN 出水浓度证明:增加回流较其他手段更有利于氮的去除。
方案 3 降低曝气量后,仍存在较高的 COD 和 NH3 -N 去除率,可能是存在兼型厌氧菌在低 DO 条件下利用有机碳源进行反硝化作用。 但同时,NH3 -N 要高于方案 2 和方案 3,TN 去除率不高,这是因为反硝化菌活性不高,亚硝酸还原酶的合成受到抑制,导致反硝化过程中亚硝酸盐的积累,这也在孙家君等、周丹丹等的研究中也发现相似的规律。
方案 4 采用分段进水的方式,虽然变化趋势与方案 1 接近,并且也出现了较高的 NO3 -N 累积,但由于较为均匀地分配了氮负荷与碳源,硝化/反硝化过程得以更好地进行,其中好氧 2 段至变化池末端,NO3 -N呈现明显下降趋势,出现二次反硝化作用,但与方案 2 对比,结合溶氧值与 COD 变化趋势可知,主要是因为多点进水为处理流程末端反应池提供了充足的碳源,所以沿程各项氮素指标均优于方案 1,并最终达到了更好的脱氮效果。 结果表明,多点进水可合理分配碳源,降低反应器前端负荷,从而提高脱氮效率。
2. 1. 4 含磷污染物
中试装置除磷采用生物法 + 化学除磷,在昆明市第四污水处理厂超细格栅之后投加铁盐(硫酸铁) ,由图 3( c)可知,在厌氧池末端已实现了 TP 的有效去除,出水水质均能达到 GB 18918-2002 一级 A 标的要求。 由张严严等、李捷等与隋军等前期在昆明第四污水处理厂所做研究可知,生物法 + 化学除磷法即使在 COD / TP < 20 时也可达到较好的除磷效果,且方法稳定可靠。 中各方案除磷效果略有差别,主要是由于进水水质变化造成。
构建中试系统,进行了长达200 余天的现场实验,结论如下:1)减少曝气是切实可行的节能途径,即使好氧池在低溶氧(DO < 0. 3 mg·L - 1)状态下运行,仍可保证系统出水的稳定达标排放;2)增加膜池回流比,可充分利用膜池富余溶解氧,起到部分或完全替代好氧池曝气的效果,并可同时实现脱氮效能;3)多点进水在降低反应器前端污染负荷的同时,通过合理分配碳源改善了缺氧池的反硝化性能,进而提高了系统的整体处理能力,从而明显提升了能效。对于为您介绍的这些与的信息，你是不是也心动了呢。希望您继续关注我们的官方网站，建先将竭诚为您提供有价值的信息资讯。