mbr中do对同步消化反消化的影响解析.pdf

MBR 中中 DO 对同步硝化反硝化的影响对同步硝化反硝化的影响 邹联沛，张立秋，王宝贞，王琳 (哈尔滨工业大学市政环境工程学院，黑龙江哈尔滨 150090) 摘 要摘 要：膜生物反应器(MBR)中，在DO为 1 mg/L左右，MLSS为 8 000～9 000 mg/L，温度为 24 ℃，进水pH值为 7.2， COD、 NH3-N分别为 523～700 mg/L和 17.24～24 mg/L的相对稳定条件下， 对COD、 NH3-N、TN的去除率分别为 96%、95%、92%详细分析了在控制DO的条件下，MBR发生同步硝化、反硝化的原因，并提出了在单级好氧反应器中控制DO可发生短程硝化—反硝化生物脱氮的机制 关键词关键词：膜生物反应器；同步硝化反硝化；短程硝化—反硝化生物脱氮 膜生物反应器是由膜组件和生物反应器两部分组成，由于膜具有分离截留作用，所以可使污泥被完全地截留在反应器中而维持很高的污泥浓度，DO是影响同步硝化、反硝化的一个限制条件，硝化是在好氧下发生的，而反硝化是在缺氧或厌氧条件下发生的，但在对DO实行控制的条件下，可同时在污泥颗粒的不同部位形成好氧区和缺氧区，这样便具有了同步硝化反硝化的条件。

1 试验装置及方法 试验装置及方法 试验装置见图 1 图 1 中，8 为中空纤维膜组件，膜材质为聚丙烯酰胺，膜孔径为 0.05 μm，膜组件长度为 0.35 m，膜的表面积为 1.5m2， 反应器的温度用加热器调至 24 ℃， 采用微孔曝气器进行曝气， 反应器的有效体积为 5.4 L 试验用水为人工配水，由淀粉、蔗糖、氯化铵、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、食用碱等配制而成，COD为 523～700 mg/L，NH3-N为 17.24～24mg/L，TP为 2.47～5.1 mg/L左右 2 DO 对对 MBR 处理效果的影响处理效果的影响 2.1 DO 为 6 mg/L 左右时的处理效果 在 DO 较高的情况下，MBR 的处理效果如表 1 所示(MLSS 通过排泥稳定在 8 000 mg/L～9 000 mg/L，以下试验同) 表 表 1 DO 为 6 mg/L 左右 时的 MBR 处理效果表 1 DO 为 6 mg/L 左右 时的 MBR 处理效果1 2 3 4 5 6 7 8 9 http://www.chinacitywater.org 中国城镇水网处理时间(d)DO(mg/L)6.1 6 6.2 5.6 5.7 6.3 6.1 5.9 5.8 进水COD(mg/L)661.34 671.92 650543523563542539 534 上清液COD(mg/L)31.87 19.31 23 27 31 34 30 14.2 15.9 出水COD(mg/L)19.92 11.59 14 16 15 19 17.213.2 10.6 去除率(%)96.99 98.28 97.8597.0597.1396.6396.8397.55 98.02 进水NH3-N(mg/L)18.7 19 21.519.320.123 19.8621 20.2 上清液NH3-N(mg/L)0 0 0.3 0 0.5 0.6 0 0.2 0 出水NH3-N(mg/L)0 0 0 0 0.2 0.5 0 0.09 0 去除率(%)100 100 10010099 97.8310099.57 100 上清液NO-2(mg/L)1.2 1.03 1.680.320.860.920.680.56 0.8 出水NO-2(mg/L)1.56 0.82 1.1 0.6 0.3 0.390.310.3 0.45 上清液NO-3(mg/L)6.3 5.1 7.2 6.3 6.535.235.6 6.4 5.1 出水NO-3(mg/L)5.0 4.7 6.3 4.5 5.8 4.455.1 5.62 4.68 进水TN(mg/L)20.8 21 22 19.821 24 19.521.9 21.4 上清液TN(mg/L)9 8.7 11 11 8 9.2 7.9 8.2 6.7 出水TN(mg/L)8.4 7.9 10 7 6.7 7.7 7.1 7.3 6 去除率(%)59.62 62.38 54.5564.6568.167.9263.5966.67 71.96 2.2 DO 为为 3 mg/L 左右时的处理效果左右时的处理效果 DO 在 3 mg/L 左右时的 MBR 处理效果见表 2。

表 表 2 DO 为 3 mg/L 左右 时的 MBR 处理效果表 2 DO 为 3 mg/L 左右 时的 MBR 处理效果1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 http://www.chinacitywater.org 中国城镇水网处理时间(d)DO(mg/L)3.2 3 2.83.12.93 2.963.2 2.94 3.1 进水COD(mg/L)661 632 621645634583596593623.6 619.3 上清液COD(mg/L)27.89 34 23 21 29 26.331 29.635 30.2 出水COD(mg/L)19.92 20 16 14 21 18.220.318.623 19.5 去除率(%)96.99 96.84 97.42 97.83 96.69 96.88 96.5996.8696.31 96.85 进水NH3-N(mg/L)17 18 18.624 23 21.120.621 22 19.2 上清液NH3-N(mg/L)1 0 0.51.20.70.20.10 0.1 0.05 出水NH3-N(mg/L)0.5 0 0 0.40.30 0.060 0.03 0 去除率(%)97.06 100 10098.3398.710099.7110099.86 100 上清液NO-2(mg/L)0.03 0.06 0.370.670.360.0560.520.0641.02 0.94 出水NO-2(mg/L)0.09 0.02 0.310.630.20.090.310.070.63 0.62 上清液NO-3(mg/L)2.36 2.16 3.025.664.691.982.141.633.67 3.96 出水NO-3(mg/L)2.1 1.35 2.214.583.221.561.691.253.12 3.35 进水TN(mg/L)18 18.5 19.725 24.320.221.619.521.3 20.6 上清液TN(mg/L)6 5 6.711 *9 4.55.34.2 8 8.3 出水TN(mg/L)5.2 4 5 8 6.73.24 2.366.9 7.05 去除率(%)71.11 78.38 74.6268 72.43 84.26 85.4487.967.61 65.78 MBR在DO为 3 mg/L左右时，对COD和NH3-N的去除率都很高，对TN的去除率也较高，但存在很大的波动性。

这是因为在F/M、 C/N、 pH、 温度等恒定的情况下， DO为反硝化除氮的限制因素 当DO约为 3 mg/L时，在污泥絮体内部能形成缺氧区，NO-2和NO-3的生成量与DO为 6 mg/L时相比略有下降，说明前者比后者具有更好的反硝化效果，但由于DO还是较高，且存在波动性，导致污泥絮体内部形成的缺氧区大小和多少不恒定，所以脱氮率不能很好地保持稳定 2.3 DO为为 1 mg/L左右时的处理效果左右时的处理效果 DO受控在 1 mg/L左右时的MBR处理效果如表 3 所示 表 3 DO 为 1 mg/L 左右时的 MBR 处理效果表 3 DO 为 1 mg/L 左右时的 MBR 处理效果 http://www.chinacitywater.org 中国城镇水网处理时间(d)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 DO(mg/L)1.2 1.03 1.11 1.21.51.230.861.11.05 0.97 进水COD(mg/L)661.3 636 561.2 498.1 518.8636671.9700642635.2 598 上清液COD(mg/L)35.86 60 86.94 22.64 31.7450 69.51 89.8449.674 56.8 出水COD(mg/L)15.94 30 27.66 18.87 19.8430 11.59 15.6320.321.6 23.5 去除率(%)97.59 95.28 95.07 96.21 96.18 95.28 98.28 97.77 96.8496.6 96.07 进水NH3-N(mg/L)19.55 20.97 23.82218.920.97 18.13 20.682120.9 22 上清液NH3-N(mg/L)0 1.7 1.421.61.71.131.981.982.31.6 2.4 出水NH3-N(mg/L)0 0.85 0.850.90.51.131.080.8514.71.03 1.14 去除率(%)100 95.95 96.43 95.91 97.36 94.61 94.04 95.89 91.91 95.07 94.82 上清液NO-2(mg/L)0.37 0.015 0.015 0.006 0.004 0.0080.340.054 0.002 0.038 0.03 出水NO-2(mg/L)0.037 0.006 0 0 0 0.0142 0.068 0.0360 0 0.006 上清液NO-3(mg/L)0.065 0 0.048 0.056 0.0470 0.450.0420 0 0.008 出水NO-3(mg/L)0.048 0 0.048 0.0340.060 0.390.0400 0 0 进水TN(mg/L)22 20.13 2422.819.421.619.622.120.622.3 24.32 上清液TN(mg/L)1.31 2.22 3.43 3.22.54.23.12.242.93 2.91 出水TN(mg/L)0.9 0.33 2.11.62 1.333 2.20.851.28 1.54 去除率(%)95.91 98.36 93.25 92.98 89.69 93.84 84.69 90.05 95.87 94.26 93.67 从表 3 可以看出，DO约为 1 mg/L时，对COD去除的影响不是很大，反应器污泥对COD的去除率可维持在 91%，经过膜过滤后，对COD的总去除率仍可维持在 97%左右。

此时，上清液的COD值略有上升，这可为反硝化细菌提供较充足的有机物DO约为 1 mg/L时，对NH3-N的去除率在 95%左右，所以对NH3-N的去除也无太大的影响，但对TN的去除率很高，去除率可达 92%左右此时，基本无NO-2和NO-3的生成，说明反硝化效果良好TN的去除率很高且相对较稳定，这是因为在F/M、C/N、pH、MLSS、温度恒定的情况下，DO为反硝化除氮的限制因素当DO约为 1 mg/L时，在污泥絮体内部能形成很好的缺氧区，所以反硝化能力加强，且除氮率能很好地保持稳定 2.4 DO为为 0.5 mg/L左右时的处理效果左右时的处理效果 DO受控在 0.5 mg/L左右情况下的MBR处理效果如表 4 所示 http://www.chinacitywater.org 中国城镇水网表 表 4 DO 为 0.5 mg/L 左右 时的 MBR 处理效果表 4 DO 为 0.5 mg/L 左右 时的 MBR 处理效果处理时间(d)1 2 3 4 5 6 DO(mg/L)0.5 0.47 0.4 0.63 0.51 0.72 进水COD(mg/L)623 652 631 659.75 650 659.75 上清液COD(mg/L)123 145 168 32.12 135 80.06 出水COD(mg/L)45 79 86 22.82 54.6 14.52 。