MBR工艺处理低温污水试验研究

【摘 要】北方地区冬季温度低，传统污水处理工艺低温下出水水质较差。MBR工艺具有高污泥量，处理效率高，膜的高效截留作用，剩余污泥产量少等诸多优点，能够提高低温污水的处理效果。本文将重点对低温下MBR工艺处理污水性能进行分析和探讨，优化参数。

【关键词】低温；MBR；HRT；溶解氧

1.实验水质及实验流程

实验采用人工配水，模拟生活污水厂水质，COD：387.1~444.7 mg/L，NH3-N:24.56~33.88mg/L，TN:31.55~54.21mg/L，TP: 5.08~6.8mg/L。

在实验室利用冰箱模拟低温环境试验，考查低温下各项污染物去除效果。调节反应器运行参数，分别在水力停留时间4h，6h，8h，10h监测污染物的去除效果，探索最适宜的HRT。再调整系统在最佳的HRT下，调节曝气量使DO分别为1mg/L，3mg/L，5mg/L监测污染的去除情况，探索系统最佳的溶解氧值[1]。

2.常温启动与低温培养

系统在常温下启动，经过污泥驯化培养，达到合适的污泥浓度后再逐步进入低温培养，温度控制在8-13℃。低温时细菌活性下降，初期系统处理效果急剧下降，出水COD达134mg/L，出水氨氮含量达17.68mg/L，总氮出水含量为35.51mg/L。经过一段时间培养驯化，系统逐渐适应低温环境，运行逐步稳定，处理效果提升。

3．最优水力停留时间的确定

在其他条件相同的条件下，改变水力停留时间，分别在HRT为4h、6h、8h、10h运行一个周期（10天），考查系统在不同停留时间下对污染物的去处效果。如图3-1所示。

通过系统分别在HRT为4h，6h，8h，10h四个周期的运行，测定污染物去除效果。

1.COD的去除，随着HRT的延长，去除效果提高，在HRT为6h,8h,10h时，去除率在88%以上，出水COD含量均在50mg/L以下，达到出水标准。在系统中，较短的HRT，污泥负荷大，细菌活性高，繁殖快，在一定程度上缓冲高负荷的冲击，但出水COD含量也会随之增大。HRT的延长，就降低了有机物负荷，提高出水效果。当污泥负荷下降到一定程度后，碳源已经成为制约污泥生长的因素，再依靠延长HRT来提高处理效果就会抑制污泥的活性，并且污泥量也会随之减少，反而不利于COD的去除。

2.氨氮的去除，随着HRT的延长，去除效果随之加强。在HRT为6h时，出水氨氮值已大部分在5mg/L以下，在HRT为8h,10h时，氨氮去除效果进一步加强，去除率均在80.7%以上，出水稳定在5mg/L以下。一方面，在低温下硝化细菌的活性低，处理能力有限，延长HRT降低了负荷。另一方面，随着系统连续运行，硝化细菌在反应器中逐步的积累，在系统运行的后期增强氨氮的处理效果。

3.总氮的去除效果和氨氮的去除，硝态氮的积累情况密切相关，氨氮去除效果不好和硝态氮的大量积累均非常影响出水总氮指标。随着HRT由4h延长至8h，氨氮处理效果提高，硝态氮未出现大量积累，总氮去除效果呈上升趋势。但是在低温环境下，细菌活性低，去除率在62%左右，在HRT为8h时，去除效果最佳，出水总氮在11.75mg.l-22.07mg/L波动。

综合考虑各项指标，确定HRT为8h处理效果最佳

4. 最佳溶解氧的确定

通过系统分别在溶解氧为1mg/L，3mg/L，5mg/L三个周期（各10天）的运行，测定污染物去除效果，如图4-1。

通过系统分别在HRT为4h，6h，8h，10h四个周期的运行，测定污染物去除效果。

1.COD的去除，随着溶解氧的提高，去除效果呈上升趋势，影响效果不大。总体上在三种情况下COD的去除均达到较好水平，出水COD含量在50mg/L以下。

2.氨氮的去除与曝气量有着直接的联系，硝化细菌为好氧菌，溶解氧越大，硝化作用越强，氨氮去除效果越高，反之，氨氮随着溶解氧的降低去除率下降。在溶解氧由1mg/L调整到5mg/L时，氨氮的去除率由82.5%左右上升到94.3%，去除效果有较大的提高。但由于MBR工艺污泥龄长，经过长期运行积累，硝化细菌量积累了较大，在溶解氧为1mg/L时，较低的溶解氧下系统依然保持较好的处理效果。

3.总氮去除受氨氮去除和硝态氮积累的影响，氨氮的去除效果不好和硝态氮的大量积累均会使出水总氮值大幅提高。随着溶解氧的增大，氨氮去除率有小幅上升，出水氨氮值均在5mg/L以下，对总氮的出水影响较小。但溶解氧的增大使得反硝化作用的减弱，硝态氮出现大量积累，影响总氮的去除效果，去除率从68%左右下降到46%，总氮的去除在溶解氧为1mg/L左右时达到最佳处理效果。MBR工艺利用膜的截留作用和长污泥龄，使得硝化细菌和反硝化细菌等世代较长的菌种得以生长累计[2]，提高了处理效果。

综合各项污染物去除效果，DO为1mg/L左右时处理效果最好，确定最佳溶解氧为1mg/L。反应器中溶解氧值是动态变化的，相同的曝气量各个时刻测得均有不同，实际测得溶解氧值在0.8-1.3mg/L之间。

5.结论

低温(8-13℃)时细菌活性下降，MBR工艺自身的优势使得COD和氨氮的去除效果受温度影响较小，补偿了低温的影响[3]，达到出水标准。总氮的去除效果受影响较大，去除率偏低。通过综合考虑各污染物处理效果，分析硝态氮变化趋势，得知同步硝化反硝化受到HRT和DO两方面的影响，得出MBR工艺在低温下HRT为8h，DO在1.0-1.5mg/L时系统处理效果最佳。

参考文献

[1]郑祥,樊耀波.膜生物反应器运行条件的优化及膜污染的控制[J].给水排水, 2001, 27(4):41-45.

[2]邹联沛,张立秋,王宝贞等.MBR中DO对同步硝化反硝化的影响[J].中国给水排水, 2001, 17(6):10-14.

[3]朴芬淑,赵玉华,张莉莉.膜生物反应器低温自补偿作用的探讨[J].沈阳大学学报,2006,18(2):67-68.