1.污水廠廢水概況及擬采用技術(shù)介紹

1.1項(xiàng)目污水特殊性

該污水處理廠主要來源于普通生活污水、少量工業(yè)廢水組成的綜合廢水,，達(dá)標(biāo)排放的污水經(jīng)過超濾,、RO處理后回用，產(chǎn)生5000m3/d的RO濃水,。濃水COD約150mg/L,，TN約為70mg/l，氨氮基本沒有,，TP約為6mg/L,，電導(dǎo)率約為10000us/cm，屬于高鹽度有機(jī)廢水,。其特點(diǎn)是鹽度高,，微生物培養(yǎng)困難；TN高,，基本上為硝態(tài)氮,；COD低，可生化性較差,；是一種高鹽,、高氮、低B/C,、低C/N的有機(jī)廢水,，嚴(yán)重缺乏碳源。其處理主要目標(biāo)是除去TN和COD,，使其達(dá)到國家一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)要求,。 

1.2  LEVAPOR- MBBR工藝

 LEVAPOR- MBBR工藝是20世紀(jì)90年代由德國提出的污水處理系統(tǒng)新工藝，2009年后傳入我國,，主要用于城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo),、擴(kuò)容改造；高濃度,、難降解有機(jī)廢水處理和污水系統(tǒng)深度處理等3大領(lǐng)域,。其原理是通過向生物反應(yīng)池投加一定量的懸浮載體，使活性污泥系統(tǒng)生物量大大提高,，而懸浮載體同時(shí)還具有活性污泥的高傳質(zhì)混合特征（不同于常規(guī)的接觸氧化填料）,，大大提高系統(tǒng)容積負(fù)荷率、同時(shí)載體上吸附大量硝化菌群，形成特有的硝化生物膜,，解決冬季低溫氨氮超標(biāo)問題和活性污泥反應(yīng)中硝化和脫磷的矛盾； LEVAPOR載體獨(dú)有的溶解氧梯度,，使其具有同步硝化反硝化和短程硝化反硝化能力,，節(jié)省碳源，實(shí)現(xiàn)低碳氮比條件下生物脫氮,。

其特點(diǎn)是聚氨酯載體內(nèi)含有30%的粉末活性炭,，使其比表面積高達(dá)20000m2/m3以上，因此其生物掛膜快,，生物膜量高達(dá)120g/m3以上,，載體投配量僅為15%。特別可貴的,， LEVAPOR載體獨(dú)特結(jié)構(gòu)和活性炭成分,，使其具有溶氧梯度特征，通過MBBR改造使好氧生物反應(yīng)池輕松獲得同步硝化反硝化和短程硝化反硝化能力,，能在低碳氮比條件下實(shí)現(xiàn)部分生物脫氮,，節(jié)省大量碳源和運(yùn)行費(fèi)用。 

2.中試目標(biāo)

本項(xiàng)目中試目標(biāo)是：通過中試,，明確LEVAPOR載體生物掛膜特征,；通過中試，確定LEVAPOR載體在缺氧條件下,，對(duì)反硝化脫氮和水解效率的影響,；了解LEVAPOR-MBBR工藝的生物脫氮能力，特別是好氧池中載體的同步硝化反硝化和短程硝化反硝化能力,，以找到在高鹽,、低碳源的原水條件下，能有效節(jié)省碳源的生物脫氮工藝,，為本項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)提供依據(jù),。

 

3. 試驗(yàn)方法

中試設(shè)備的設(shè)計(jì)基本按原有工藝停留時(shí)間設(shè)計(jì)，反應(yīng)池設(shè)計(jì)為2個(gè),，內(nèi)置攪拌泵和微孔曝氣系統(tǒng),，可以進(jìn)行缺氧反硝化和好氧生物氧化，一個(gè)為投加15% LEVAPOR生物膜載體（體積比）,， 一個(gè)為對(duì)照池,，僅做活性污泥試驗(yàn)。

試驗(yàn)用水采用污水處理廠提供的RO濃水水樣,，其水質(zhì)指標(biāo)為：

水樣	COD	BOD	氨氮	總氮	電導(dǎo)率	PH
RO濃水原水	194	20	0	129	10334	7

 

反應(yīng)器運(yùn)行采用A/O方式,，在高鹽微生物培養(yǎng)和馴化基礎(chǔ)上，投入原水先缺氧反硝化處理一段時(shí)間，而后,，采用好氧處理一段時(shí)間,，考察不同工藝缺氧反硝化、厭氧水解,、好氧生物氧化效果,。

4. 污泥整合和培養(yǎng)

基本按污水廠原水電導(dǎo)率指標(biāo)人工配制污水，碳源用蔗糖,，氮源用氯化銨,，鹽度用海鹽配制，利用上述二組反應(yīng)器,，投加3000mg/L污水廠濃縮污泥,，加入人工污水，悶曝24小時(shí),，按22小時(shí)一個(gè)運(yùn)行周期,，2小時(shí)沉淀，排上清液,，逐步增加人工配水鹽度,，連續(xù)運(yùn)行17天，馴化污泥,，使載體二次掛膜,。其中初次培養(yǎng)3天，0.5%鹽度培養(yǎng)液培養(yǎng)7天,，1%鹽度培養(yǎng)液培養(yǎng)7天,。采用生物促生技術(shù)和微生物定向擴(kuò)增技術(shù)進(jìn)行混合培養(yǎng)，微生物整合完成后,，將整合后微生物進(jìn)行離心脫水,，分置于二個(gè)缺氧好氧反應(yīng)器，其中1#反應(yīng)器投加載體,，2#反應(yīng)器為對(duì)照組,。 

5. 中試調(diào)試和運(yùn)行情況

項(xiàng)目試驗(yàn)調(diào)試分兩個(gè)階段，6月5日--6月22日為系統(tǒng)污泥馴化和載體掛膜階段,，6月23日—28日為運(yùn)行試驗(yàn)階段,，直接用污水廠原水進(jìn)行運(yùn)行，分別在反應(yīng)器缺氧和好氧條件下試驗(yàn),。

5.1污泥馴化載體掛膜狀況

從6月5日開始污泥馴化和載體掛膜,。6月5日-8日，用電導(dǎo)率300us/cm自來水配置人工污水,，二組處理均能有效去除COD和氨氮,，表明污泥系統(tǒng)能很好地適應(yīng)人工配水,；隨后，將原水鹽度提高至0.5%,，進(jìn)行污泥整合和馴化,，試驗(yàn)開始時(shí)，由于污泥和污水尚不適應(yīng),，至6月10日,，由于污泥發(fā)生不同程度水解，COD和氨氮經(jīng)過處理后均有一定上升,；隨著污泥馴化,，系統(tǒng)逐步正常,， 6月12日開始,，系統(tǒng)開始對(duì)COD、氨氮有一定去除,，隨后,，系統(tǒng)對(duì)COD、NH3-N,、TN去除率穩(wěn)步提高,，至6月15日，1#反應(yīng)器COD和氨氮去除率分別達(dá)到86.8%和87.4%,，2#反應(yīng)器COD和氨氮去除率分別達(dá)到75.8%和59.6%,，這表明系統(tǒng)微生物已初步適應(yīng)了0.5%的鹽度污水環(huán)境。隨后,，將原水鹽度提高至1%,，進(jìn)行污泥整合和馴化，試驗(yàn)開始時(shí),，和第一周馴化試驗(yàn)表現(xiàn)出相似的規(guī)律,，COD和氨氮經(jīng)過處理后均有一定上升；隨著污泥馴化,，系統(tǒng)逐步正常,，至6月22日，1#反應(yīng)器COD和氨氮去除率分別達(dá)到78%和64.7%,，2#反應(yīng)器COD和氨氮除去率分別達(dá)到72%和24.8%,，這表明系統(tǒng)微生物已初步適應(yīng)了1%的鹽度污水環(huán)境，對(duì)COD和氨氮表現(xiàn)出一定的去除效果,。

  值得注意的是,，在系統(tǒng)污泥馴化和掛膜期間，MBBR組對(duì)COD,、NH3-N去除率始終高于對(duì)照組,，而且更容易穩(wěn)定,，至6月22日，MBBR組對(duì)COD,、NH3-N去除率分別為80.5%,、64.7%，而對(duì)照組除去率分別為72.3%,、24.8%,，明顯低于MBBR組。這表明投加LEVAPOR載體后,，系統(tǒng)污泥更容易馴化,，系統(tǒng)對(duì)COD、NH3-N去除能力明顯提高,。

5.2 缺氧運(yùn)行時(shí)反硝化脫氮和水解效率

微生物整合完成后,，將整合后微生物進(jìn)行離心脫水，分置于二個(gè)缺氧好氧反應(yīng)器,，反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置水泵攪拌系統(tǒng)和微孔曝氣系統(tǒng),，其中一個(gè)反應(yīng)器（1#）投放15%（體積比）LEVAPOR載體，另一個(gè)（2#）不投放載體,?？紤]到COD較高時(shí)有利于高鹽微生物的培養(yǎng)，按TN的6倍投加碳源（葡萄糖）,，二組反應(yīng)器進(jìn)行缺氧處理,，比較二個(gè)反應(yīng)器缺氧反硝化脫氮和水解酸化性能。

 

水樣	1#				2#
	TN (mg/L)	COD (mg/L)	BOD (mg/L)	B/C （%）	TN (mg/L)	COD (mg/L)	BOD (mg/L)	B/C （%）
運(yùn)行前	129	970	796	82.1	129	970	796	82.1
6h	33.2				98.1
12h	13.6	642	523	81.5	72	811	645	79.5

    

   試驗(yàn)表明,，經(jīng)過6h缺氧處理后,，加載體和未加載體處理組TN由129mg/l分別降至33.2mg/L和98.1mg/L，繼續(xù)缺氧至12h,，TN分別降至13.6mg/L 和72mg/L,，TN 12h去除率分別為89.5%和44.2%，投加LEVAPOR載體后反應(yīng)器對(duì)TN去除能力提高了2倍,，經(jīng)過12h處理后反應(yīng)器污水TN已達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn),。為了驗(yàn)證二組反應(yīng)器對(duì)原水可生化性提高的處理效果，分別測(cè)試二組反應(yīng)器12h前后COD,、BOD變化,，原水投加一定量葡萄糖后，使其COD和BOD分別為970mg/L和796mg/L, 經(jīng)過缺氧12h處理后,，加載體和未加載體處理組的COD和BOD分別為642mg/L,、523mg/L和811mg/L、645mg/L,，B/C分別為81.5%和79.7%,；考慮到脫氮過程消耗的BOD,，以原水COD和BOD計(jì)算，在處理前COD和BOD分別為194mg/L和20mg/L,，其B/C為10.3%,；運(yùn)行后加載體和未加載體處理組的BOD分別為57mg/L和12mg/L，按原水COD 194mg/L計(jì)算,，其B/C分別為29.4%和6.2%,，顯示缺氧反硝化過程中，通過水解,、酸化反應(yīng),，明顯提高了原水可生化性，投加載體對(duì)水解酸化過程有明顯的增效作用,，其B/C是未投加載體組的4.7倍,。

5.3 好氧運(yùn)行時(shí)對(duì)污染物除去效率

本項(xiàng)目中試在缺氧處理12h基礎(chǔ)上，曝氣8h,，測(cè)試二個(gè)反應(yīng)器COD,，繼續(xù)曝氣4h,，測(cè)試二個(gè)反應(yīng)器COD和TN,。

 

水樣	1#		2#
	TN (mg/L)	COD (mg/L)	TN (mg/L)	COD (mg/L)
運(yùn)行前	13.6	642	72	811
8h		63.4		182.1
4h	6.4	41.2	69.8	98.7

 

反應(yīng)前，加LEVAPOR載體和未加載體處理組的COD分別為642mg/L和811mg/L,，反應(yīng)8h,，加載體和未加載體處理組COD分別降至63.4mg/L和182.1mg/L，繼續(xù)曝氣至4h,，COD分別降至41.2mg/L和98.7mg/L,，去除率分別為93.6%和87.8%，前者出水指標(biāo)已達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn),，去除率明顯高于未投加載體組,，考察二組對(duì)TN去除效果，經(jīng)過12h好氧運(yùn)行,，加LEVAPOR載體組TN降至6.4mg/L,，去除率可達(dá)52.9%，好氧LEVAPOR-MBBR系統(tǒng)發(fā)生了同步硝化反硝化和短程硝化反硝化,，而對(duì)照組基本上沒有TN除去能力,。

本項(xiàng)目中試試驗(yàn)結(jié)果表明，通過LEVAPOR-MBBR對(duì)缺氧和好氧反應(yīng)器改造,，結(jié)合高鹽微生物整合,、定向擴(kuò)增和馴化等技術(shù)，能大大提高高鹽濃水TN處理效率,，實(shí)現(xiàn)TN達(dá)標(biāo)排放,。同時(shí)提高了原水可生化性,，通過好氧處理，實(shí)現(xiàn)COD達(dá)標(biāo)排放,。 

6. 總結(jié)

LEVAPOR MBBR工藝通過提高生物量,、特別是硝化菌群，提高系統(tǒng)生化處理效率,，特別是低溫條件下硝化效率,，大大提高氨氮除去率；通過載體特有的溶解氧梯度,，實(shí)現(xiàn)同步硝化反硝化和短程硝化反硝化,，節(jié)省碳源，實(shí)現(xiàn)低碳氮比條件下生物脫氮,，使系統(tǒng)獲得一定脫氮能力,；中試運(yùn)行過程中，LEVAPOR載體在投配比15%的情況下, 使系統(tǒng)的生物氧化,、硝化,、生物脫氮能力大大提高。