高效脫氮除磷工藝在污水處理中的應(yīng)用研究

梁 博

（山西晉環(huán)科源環(huán)境資源科技有限公司，山西 太原 030034）

引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的不斷加快，各類工業(yè)和生活用水在迅速增加的同時，也導(dǎo)致了工業(yè)和生活污水排放量的成倍增加，這些富含氮、磷的污水一旦進(jìn)入到自然水體內(nèi)后，會導(dǎo)致水體中的氮、磷元素迅速增加，使水體富氧化程度加劇，爆發(fā)嚴(yán)重的水體污染，給生態(tài)水環(huán)境的治理造成了嚴(yán)重的影響，難以滿足“綠色排放”的生產(chǎn)需求。

結(jié)合工業(yè)用水的凈化處理流程，現(xiàn)有的污水凈化工藝普通存在著工藝流程長、水體處理能耗高的不足，嚴(yán)重影響了污水處理廠的處理經(jīng)濟(jì)性和污水處理效率。本文結(jié)合MBR（膜生物反應(yīng)器）快速發(fā)展，提出了一種新的高效脫氮除磷工藝技術(shù)，通過多級A/O 耦合MBR（膜生物反應(yīng)器）工藝技術(shù)，實現(xiàn)了對污水的快速凈化處理。根據(jù)實際研究表明，對COD（化學(xué)需氧量）的去除率達(dá)到了91.9%，對TN（總氮含量）的去除率達(dá)到了85.4%，對TP（總磷含量）的去除率達(dá)到了83.2%，顯著地提升了污水的處理效率和經(jīng)濟(jì)性，對提升水體生態(tài)水平，維護(hù)水體安全具有十分重要的意義。

1 高效脫氮除磷工藝

結(jié)合工業(yè)廢水的處理需求，為了加快對廢水處理的速度，本文提出了一種新的以多級A/O 耦合MBR（膜生物反應(yīng)器）組合工藝為核心的高效脫氮除磷工藝技術(shù)，其整個工藝流程如圖1 所示[1]。

由圖1 可知，該設(shè)備為一體式凈化處理裝置，主要包括了沉淀池、厭氧池、好氧池、MBR（膜生物反應(yīng)器）膜池等。在該處理系統(tǒng)中，共包括了4 組A/O（富氧/厭氧）池，容積為5.5 m3，其中，厭氧段容積為2 m3，富氧段的容積為3.5 m3。在厭氧段設(shè)置有攪拌設(shè)備，當(dāng)污水完成初沉后，通過進(jìn)水閥的控制進(jìn)入到A/O（富氧/厭氧）池中，進(jìn)水的流量，可以根據(jù)實際情況靈活調(diào)節(jié)，滿足反應(yīng)的可靠性需求[2]。

在工作中系統(tǒng)一般會關(guān)閉調(diào)節(jié)閥5，采用三級工作模式[2]，進(jìn)水比例按照V（厭氧區(qū)）∶V（缺氧區(qū)1）∶V（缺氧區(qū)2）=0.55∶0.30∶0.15 的比例進(jìn)水。當(dāng)采用四級進(jìn)工作模式時進(jìn)水比例按照V（厭氧區(qū)）∶V（缺氧區(qū)1）∶V（缺氧區(qū)2）∶V（缺氧區(qū)3）=0.50∶0.227∶0.183∶0.09 的比例進(jìn)水。在進(jìn)行反應(yīng)的過程中，系統(tǒng)采用不間斷曝氣的方式將系統(tǒng)內(nèi)氧氣的溶解量維持在3 mg/L，在曝氣的過程中還需要保證反應(yīng)容器內(nèi)的污泥不下降[3]。

當(dāng)沉淀池對廢水進(jìn)行初步分離后，沉淀池內(nèi)的污泥回流到厭氧段，回流比例按100%，上層的浮液進(jìn)入到膜池中，通過加壓過濾的方式獲取潔凈水，膜池中的過濾膜采用間歇式曝氣[4]的方式對膜組件進(jìn)行振蕩吹掃，實現(xiàn)對過濾膜的定期清潔，提高使用壽命和對污水過濾的經(jīng)濟(jì)性。

2 應(yīng)用效果分析

為了對該系統(tǒng)的實際應(yīng)用情況進(jìn)行分析，以工業(yè)污水為凈化對象，按多點(diǎn)進(jìn)水四級凈化過濾模式[5]進(jìn)行污水過濾，對其過濾效果的評價主要從對COD（化學(xué)需氧量）的去除效果、對氮化物的去除效果及對TN和TP 的去除效果4 個方面進(jìn)行評價[6]，具體數(shù)據(jù)對比分析結(jié)果匯總?cè)缦隆?/p>

2.1 COD 的去除效果分析

對系統(tǒng)凈化前后水體中的COD（化學(xué)需氧量）進(jìn)行測試[7]，并對不同時間范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，結(jié)果如圖2 所示。

圖2 不同情況下COD 變化曲線

由實際監(jiān)測結(jié)果可知，在進(jìn)水口處測得的水中COD（化學(xué)需氧量）在68.4 mg/L～826.4 mg/L 范圍內(nèi)變化，平均為263.6 mg/L，出水口處水中COD（化學(xué)需氧量）的平均值約為21.4 mg/L，對COD（化學(xué)需氧量）的去除率達(dá)到了91.9%。凈化后的水中COD（化學(xué)需氧量）的含量滿足地表水環(huán)境質(zhì)量規(guī)定的Ⅳ類水體排放要求[8]，由此表明了該凈化水處理工藝具有穩(wěn)定性。

2.2 氮化物去除效果分析

污水中的氮化物主要是指NH3-N，對污水凈化過程中NH3-N 濃度的變化情況進(jìn)行分析，結(jié)果如圖3所示。

圖3 NH3-N 濃度變化情況示意圖

進(jìn)水口位置NH3-N 的質(zhì)量濃度在4.2 mg/L～31.4 mg/L 之間變化，平均為18.1mg/L，而在出水口處采樣，水中NH3-N的平均質(zhì)量濃度降低到了0.45 mg/L，去除率達(dá)到了97.5%。對氮化物的去除效果顯著，能夠確保氮化物在不同濃度情況下的過濾效果。這主要是由于采用了多級凈化過濾方案[9]，實現(xiàn)了對系統(tǒng)中微生物的高效截留。

2.3 TN 去除效果分析

利用測試儀對進(jìn)水口和出水口處的TN（總氮）質(zhì)量濃度進(jìn)行測試，不同時間下的TN（總氮含量）質(zhì)量濃度變化如圖4 所示。

由圖4 可知，進(jìn)水口處TN（總氮含量）的質(zhì)量濃度在10.8 mg/L～52.4 mg/L 之間變化，其平均質(zhì)量濃度約為28.3 mg/L，采用新的高效脫氮除磷工藝后，其出口處的平均質(zhì)量濃度約為4.12 mg/L，對TN（總氮含量）的去除率達(dá)到了85.4%，具有顯著的去除效果。

圖4 溶液中TN 質(zhì)量濃度變化曲線圖

2.4 TP 去除效果分析

對系統(tǒng)凈化前后水體中的TP（總磷含量）含量進(jìn)行測試，并對不同時間范圍內(nèi)的含量數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、制圖，結(jié)果如圖5 所示。

圖5 溶液中TP 質(zhì)量濃度變化曲線圖

由實際的監(jiān)測結(jié)果分析可知，進(jìn)水口位置TP（總磷）的質(zhì)量濃度在1.2 mg/L～7.4 mg/L 之間變化，平均質(zhì)量濃度為3.1 mg/L，而在出水口處采樣，水中TP（總磷）的平均質(zhì)量濃度降低到了0.52 mg/L，對TP（總磷）的去除率達(dá)到了83.2%。對TP（總磷）的去除效果顯著，能夠確保氮化物在不同濃度情況下的過濾效果，滿足了地表水環(huán)境質(zhì)量規(guī)定的Ⅳ類水體排放要求。

3 結(jié)論

為了解決目前工業(yè)污水凈化時脫氮除磷效率低下、經(jīng)濟(jì)性差的不足，提出了一種新的高效脫氮除磷工藝技術(shù)，通過多級A/O 耦合MBR（膜生物反應(yīng)器）工藝技術(shù)，實現(xiàn)了對污水的快速凈化處理，根據(jù)實際應(yīng)用表明：

1）多級A/O 耦合MBR（膜生物反應(yīng)器）組合工藝，所用設(shè)備為一體式的凈化處理裝置，主要包括了沉淀池、厭氧池、好氧池、MBR（膜生物反應(yīng)器）膜池等；

2）過濾膜采用間歇式曝氣的方式對膜組件進(jìn)行振蕩吹掃，實現(xiàn)對過濾膜的定期清潔，提高使用壽命和對污水過濾的經(jīng)濟(jì)性。

3）該工藝技術(shù)，對COD（化學(xué)需氧量）的去除率達(dá)到了91.9%，對TN（總氮）的去除率達(dá)到了85.4%，對TP（總磷）的去除率達(dá)到了83.2%。