于燿滏，范維利

（沈陽建筑大學 市政與環(huán)境工程學院，遼寧 沈陽 110168）

雖然國內已經大力加強針對于水體污染的治理與整頓，但是水體中N，P元素的超標仍然沒有得到有效解決。傳統(tǒng)的A2/O是通過依次使污水通過厭氧、缺氧以及好氧池[1]，以不同的菌種存在不一樣的代謝活動，以此來達到脫氮除磷的效果，但是由于反應中存在硝化液回流可能會攜帶DO[2]，反硝化細菌以及PAOs均可能對于碳源進行爭奪；而且不同的菌種之間存在的不同SRT也是很重要的影響因素[3]。由于國家對于污水排放要求日漸嚴格以及環(huán)境治理刻不容緩，單一的使用倒置A2/O工藝已經很難達到一級A的排放標準，使得各級鄉(xiāng)鎮(zhèn)的污水處理廠改造已經刻不容緩。

MBR近些年得到了突破性發(fā)展[4]。其本質是把污水的生物手段與膜過濾結合在一起[8]。MBR去掉了過去污水處理中的二沉池，僅通過膜組件實現泥水分割，進一步節(jié)約了基建費用。普遍認為MBR對BOD與COD的去除能夠維持在一定的水準，可是對N、P元素的去除并不是很好[5]。所以將傳統(tǒng)的倒置A2/O與MBR相結合，組成倒置A2/O-MBR[6-8].其中膜的截留作用，給予世代周期較長的細菌充分的時間生長，并維持較高的污泥濃度[9]，以到達提升處理效果的目標.有研究表明該系統(tǒng)中，富集在生物膜上的微生物主要為硝化細菌，而處于懸浮狀態(tài)的活性污泥多數由異養(yǎng)細菌組成[10]。表明該工藝有利于解決多種菌種間SRT矛盾的問題。

分端進水致力于解決碳源競爭而導致的氮磷無法同時達到排放標準的問題，現已被廣泛應用于傳統(tǒng)生物脫單除磷工藝改造建設中。南彥斌等[11]對改良A2/O雙污泥系統(tǒng)進行分段進水，使碳源有效地被利用，極大地提升了脫氮除磷效率。徐宇峰[12]就進水分配比對A2/O工藝的影響進行研究，結果表明該進水模式下，出水水質得到提高，抗沖擊符合能力強。同時保證倒置A2/O-MBR組合工藝的脫氮除磷性能保持在標準范圍之內。而對分段進水對倒置A2/O-MBR的影響試驗較少，并未有準確結論。本文根據倒置A2/O-MBR通過小試試驗，于缺氧池與厭氧池以三種進水分配比進行進水。探究在多種分配比的情況下，組合工藝脫氮除磷的改變，并確定最佳進水分配比。

1 材料與方法

1.1 試驗裝置

本試驗裝置如圖1所示

圖1 倒置A2/O-MBR工藝流程圖

倒置A2/O-MBR反應器由有機玻璃制成，缺氧池、厭氧池、好氧池的有效容積為10L、10L、20L。在缺氧池與厭氧池內設置攪拌器保持泥水混合均勻，于好氧池底部設置曝氣石條并通過氣體流量計來控制好氧池DO以及保證好氧池泥水混合均勻，同時好氧池內設置中空纖維膜組件，通過膜組件抽離出處理完成的出水.整個設備的進出水以及混合液回流均由蠕動泵來完成。

1.2 試驗用水以及接種污泥

倒置A2/O-MBR反應器的進水使用試驗室人工模擬配制廢水，進水分別以葡萄糖、NH4Cl以及NH4Cl為碳源、氮源和磷源，并按需要配置CaCl2、MgSO4，同時通過投入Na2CO3與NaHCO3來維持進水的pH值。

表1 試驗用水水質(mg/L)

污泥來自撫順某污水處理廠的二沉池回流污泥，理化特性如表2。

表2 反應器中污泥特性

1.3 運行參數

倒置A2/O-MBR反應器運行期間，控制溫度為20～28℃，pH值為7.2～8.0，進水流量為3L/h， HRT為12h，污泥齡(SRT)為15d，混合液回流為200%，控制缺氧池、厭氧池、好 氧 池 中 DO 依 次 為 0.3～0.6mg·L-1、0.2 mg·L-1以下、2～2.5 mg·L-1試驗過程中采取的不同進水分配比如表3所示。

表3 進水分配比

1.4 分析項目及檢測方法

根據《水和廢水監(jiān)測分析方法》的操作方式定期進行各項指標的檢測。試驗儀器采用UV9100型分光光度計具體分析方法如表4所示。

表4 試驗分析方法

2 結果與分析

2.1 不同工況下系統(tǒng)對有機物的去除情況

在三種工況下，系統(tǒng)對有機物的去除結果如圖2。

圖2 不同工況下有機物去除的效果

由圖2可以得到，改變進水分配比，系統(tǒng)中COD的去除效果變化不是很大。在多種分配比下COD出水濃度都在50 mg·L-1以下，去除率均高達93%，COD的去除率也都在90%以上。這是由于進水中的有機物未出現明顯變化，致使整個反應器內的有機物總量保持穩(wěn)定，同時反應器內的微生物所需要的能量處于非飽和態(tài)，反應器內的有機物均能被微生物所使用，從而說明不同進水模式對COD不會造成較大的影響。

2.2 不同分段工況下脫氮的效果

在三種工況下，系統(tǒng)脫氮情況如下圖3。

圖3 不同工況下脫氮的效果

由圖3(b)可以看出，在不同條件下，出水TN濃度發(fā)生較大變化，在工況一條件下，出水TN最高濃度為9.89 mg·L-1，出水TN平均濃度為8.93mg·L-1，其中NO3--N的平均濃度分別為7.43 mg·L-1，出水TN的平均去除率為79.75%；在工況二條件下，出水TN最高濃度為 11.01 mg·L-1，平均濃度為 10.29 mg·L-1，而NO3--N的平均濃度為9.01mg·L-1，出水TN的平均去除率為76.69%；在工況三條件下，出水TN最高濃度為15.12mg·L-1，出水TN平均濃度為13.20 mg·L-1，其中NO3--N的平均濃度為11.91 mg·L-1，出水TN的平均去除率為70.04%，隨著分配比的下降，NO3--N的質量濃度漸漸升高，說明反硝化反應受阻。但是決定反硝化效率的因素一個是NO3--N的濃度，另一個就是有機物含量，從NH4+-N的轉化情況來看，硝化反應進行的較為良好，說明硝化反應并沒有受到進水分配比的影響，因此可以推斷造成反硝化反應受阻的應該是另一個影響因素有機物含量。反硝化細菌作為異養(yǎng)菌，進行反硝化作用需要消耗大量的有機物，有機物減少造成反硝化反應受阻，大量的NO3--N不能轉化成N2，留存在系統(tǒng)中，導致NO3--N濃度升高，TN的濃度也在上升，只有TN去除在下滑。

2.3 不同分段工況下除磷的效果

在三種工況下，系統(tǒng)除磷情況如下圖4。

圖4 不同工況下除磷的效果

由圖4可以看出，在工況一下，進、出水TP平均濃度分別為4.24 mg·L-1和0.42 mg·L-1，平均去除率達到90.00%；在工況二下，進、出水TP平均濃度分別為4.22 mg·L-1和0.43 mg·L-1，平均去除率為89.81%；在工況三下，進水TP平均濃度為4.28 mg·L-1，出水TP平均濃度為0.62 mg·L-1，出水TP的平均去除率為85.44%。進水方式的改變，使除磷效果得到了明顯的提升。這是因為聚磷菌得到了充足的有機物以供厭氧釋磷，是其自身具備更高的吸磷動力，從而提高系統(tǒng)整體的除磷效果。徐微等[13]研究發(fā)現，在一定范圍內增加碳源可以加強PAOs厭氧釋放磷的能力。在工況三下，TP去除效率減弱.分析發(fā)現這是由于缺氧池有機物含量不足，導致反硝化進行的不徹底。剩余的NO3--N進入厭氧池與PAOs競爭碳源，進而抑制PAOs釋放磷導致吸磷能力減弱。因此為權衡脫氮除磷效果，保持系統(tǒng)處于工況一條件下，能夠保證氮、磷元素的高效去除。

3 結語

（1）進水分配比對CODNH4+-N的去除影響較小，基本沒有變化；

（2）進水分配比對TN有較大的影響，凡硝化細菌作為異養(yǎng)菌，進行反硝化作用時需要消耗大量的有機物，有機物含量少會使反硝化過程受阻。

（3）進水分配比對TP的去除影響比較大，同時為兼顧脫氮和除磷效果，選擇進水分配比為6:4的進水模式，該模式下出水TN和TP濃度分別為8.93 mg·L-1和0.42 mg·L-1，均達到污水處理一級A的標準。