苑紹鵬

（北京北控京奧建設(shè)有限公司，北京 102100）

污水處理改造項(xiàng)目是工業(yè)迅速發(fā)展期間改善人們生活環(huán)境的一種重要途徑，采用一定工藝處理污水中的有害物質(zhì)，使得排出的污水得以滿足排放標(biāo)準(zhǔn)[1]。目前，應(yīng)用比較多的污水處理工藝包括MBBR 工藝、A/O 工藝[2-3]。由于這兩種工藝單獨(dú)應(yīng)用中的污水處理能力存在較大提升空間，抗沖擊負(fù)荷能力薄弱，而兩種工藝存在互補(bǔ)特點(diǎn)，如果組合起來使用便可以改善污水處理性能。所以，本研究嘗試將兩種工藝組合到一起，提出一種新的組合工藝研究，利用該工藝改善除碳和硝化效果。

1 試驗(yàn)材料與裝置

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)選取SPR-1 型號懸浮填料作為試驗(yàn)材料，該材料的參數(shù)為：密度范圍0.96～0.99g/cm，壁厚5mm，規(guī)格mm，填料比表面積500m2/m3。

試驗(yàn)水質(zhì)特性：堿度為285～400mg/L，TN 為25～45mg/L，NO3--N 為0.13 ～1.07mg/L，NO2--N 為0.05 ～0.25mg/L，NH3-N 為15～34mg/L，COD 為109～271mg/L，pH 為6.9～7.4。

1.2 試驗(yàn)裝置

本次試驗(yàn)選取兩種試驗(yàn)裝置作為研究工具，分為作為實(shí)驗(yàn)組、對照組的試驗(yàn)工具。其中，實(shí)驗(yàn)組的裝置為A/O-MBBR 組合工藝試驗(yàn)裝置，對照組的裝置為傳統(tǒng)A/O 工藝試驗(yàn)裝置。其中，實(shí)驗(yàn)組裝置的反應(yīng)器中未添加懸浮填料。

2 試驗(yàn)過程

本試驗(yàn)選取某城市的污水廠脫水污泥作為試驗(yàn)樣本，以某處理廠曝氣沉砂池出水作為生活污水。其中，樣本水質(zhì)C/N 偏低。為了得到較為精準(zhǔn)的指標(biāo)數(shù)據(jù)信息，選取E+H 型號測定儀作為測試工具，同時運(yùn)用不同檢測功能探頭監(jiān)測pH、溶解氧（DO）、水溫等參數(shù)數(shù)值。

設(shè)定兩個裝置處理原水水質(zhì)保持一致，并且裝置的運(yùn)行工況相同。本試驗(yàn)選取HRT、回流比作為變量，開展試驗(yàn)測試分析，分別在不同變量條件下測試工藝的脫氮性能和除碳性能。

自2021 年8 月開始為兩種試驗(yàn)裝置接種污泥，并對這些污泥采取馴化培養(yǎng)處理，持續(xù)時間約200d。根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康?，設(shè)置不同試驗(yàn)工況，測試相關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù)，從而獲取試驗(yàn)指標(biāo)影響分析數(shù)據(jù)支撐。A/O 裝置接種相同的活性污泥，而后開始持續(xù)30d 的馴化培養(yǎng)。A/O-MBBR 組合工藝裝置馴化期間，向裝置中添加懸浮填料，占比35%，待其掛膜后馴化培養(yǎng)，持續(xù)時間同樣為30d。接下來，按照設(shè)計(jì)的工況，分別展開不同因素的污水處理中影響分析。

工況1：以HRT 作為影響因素，分析該因素影響下的A/O-MBBR 和A/O 系統(tǒng)除碳效果、硝化效果、脫氮效果特點(diǎn)。隨著A/O 系統(tǒng)出水COD、A/O-MBBR 系統(tǒng)出水COD、進(jìn)水COD、HRT 的變化，統(tǒng)計(jì)A/O 系統(tǒng)、A/O-MBBR 系統(tǒng)的COD 去除率、NH3-N 去除率、TN 去除率。

工況2：以回流比作為影響因素，分析該因素影響下的A/O-MBBR 和A/O 系統(tǒng)除碳效果、硝化效果、脫氮效果特點(diǎn)。隨著A/O 系統(tǒng)出水COD、A/O-MBBR 系統(tǒng)出水COD、進(jìn)水COD、回流比的變化，統(tǒng)計(jì)A/O 系統(tǒng)、A/O-MBBR 系統(tǒng)的COD 去除率、NH3-N 去除率、TN 去除率。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 中試系統(tǒng)啟動期間和氨氮去除效果變化分析

按照試驗(yàn)方法，向中試系統(tǒng)中添加懸浮填料，占比35%，該條件下懸浮污泥濃度為5000mg/L。接下來，采用悶曝方法處理污水，使得懸浮填料與接種污泥得以充分接觸，而后系統(tǒng)持續(xù)進(jìn)水。其中，進(jìn)入系統(tǒng)中的水為市政污水，測得該污水樣本的溫度約為20℃，HRT 為7.2h。中試系統(tǒng)啟動前15d，氨氮和COD 的去除率都很高，隨著系統(tǒng)啟動時間的推移，去除率有所提升。其中，氨氮去除率從31.7%提升至75.5%，COD 去除率從51.0%提升至79.9%。當(dāng)啟動時間長達(dá)30d 時，A/O-MBBR 系統(tǒng)作業(yè)效果達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，氨氮去除率穩(wěn)定在99.5%左右，COD 去除率穩(wěn)定在87.6%左右。由此看來，中試系統(tǒng)啟動操作持續(xù)30d 結(jié)束。

3.2 中試系統(tǒng)啟動期間填料掛膜馴化分析

按照設(shè)定的工況1 條件，分別為兩種不同的污水處理系統(tǒng)提供污水處理樣本，以脫水污泥作為處理對象，啟動掛膜馴化，持續(xù)30d。對于A/O-MBBR 系統(tǒng)，前15d系統(tǒng)未排泥，從第16d 開始排泥，SRT 為15d，統(tǒng)計(jì)排泥總量為200L。啟動掛膜馴化功能持續(xù)15d 后，觀察污水中懸浮填料的色彩發(fā)生變化，呈乳黃色。該條件下，位于填料上的生物膜開始得以固定，測得MLVSS 參數(shù)數(shù)值為800mg/L。由此可以判定，當(dāng)前系統(tǒng)開啟的掛膜馴化處理操作成功，有效掛膜的同時，生物膜尚未達(dá)到完成成熟標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)馴化時間持續(xù)30d 時，懸浮污泥表面顏色再次發(fā)生變化，呈現(xiàn)黃褐色，此時測得MLVSS 參數(shù)數(shù)值為1649mg/L。A/O 的掛膜馴化與之相似，在馴化培養(yǎng)時間上存在一定差異，掛膜驅(qū)動時間為15d。

3.3 HRT 在市政污水處理中的影響分析

3.3.1 不同HRT 水平下A/O-MBBR 和A/O 系統(tǒng)除碳效果變化。本試驗(yàn)以HRT 水平作為變量因素，設(shè)置4 組試驗(yàn)，HRT 分別為7.2h、3.6h、2.4h、1.8h。記錄不同條件下的進(jìn)水量、進(jìn)水COD 濃度、兩種不同系統(tǒng)的COD 去除率相關(guān)數(shù)值。對此部分試驗(yàn)數(shù)據(jù)加以整理，得到如圖1 所示的系統(tǒng)除碳效果變化曲線圖。

圖1 不同HRT 水平下A/O-MBBR 和A/O系統(tǒng)除碳效果

圖1 中，在HRT 水平不同的情況下，按照《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》 中的一級A 標(biāo)準(zhǔn)，對A/O-MBBR 和A/O 系統(tǒng)除碳效果進(jìn)行評價(jià)。COD 濃度偏低，兩種系統(tǒng)應(yīng)用下的中試系統(tǒng)水溫變化范圍18.5～22.8℃。該溫度環(huán)境適合異養(yǎng)菌微生物活性的提升，所以認(rèn)為當(dāng)進(jìn)水量與沖擊負(fù)荷達(dá)成一致的工況下，兩種系統(tǒng)作業(yè)期間受進(jìn)水沖擊負(fù)荷的影響不是很大，均具有較好的除碳性能。

3.3.2 不同HRT 水平下A/O-MBBR 和A/O 系統(tǒng)硝化效果變化。本試驗(yàn)以HRT 水平作為變量因素，設(shè)置4 組試驗(yàn)，HRT 分別為7.2h、3.6h、2.4h、1.8h。記錄不同條件下的進(jìn)水量、進(jìn)水NH3-N 濃度、兩種不同系統(tǒng)的NH3-N 去除率相關(guān)數(shù)值。對此部分試驗(yàn)數(shù)據(jù)加以整理，得到如圖2所示的系統(tǒng)硝化效果變化曲線圖。

圖2 不同HRT 水平下A/O-MBBR 和A/O系統(tǒng)硝化效果

圖2 中，當(dāng)HRT 為7.2h、3.6h 時，兩種系統(tǒng)的NH3-N出水濃度相差較小，當(dāng)HRT 從3.6h 下降至1.8h 過程中，兩種系統(tǒng)隨著HRT 的下降，NH3-N 出水濃度呈現(xiàn)出上升趨勢（A/O-MBBR 系統(tǒng)在3.6h 至2.4h 之間NH3-N 出水濃度保持穩(wěn)定，當(dāng)HRT 低于2.4h 后，該系統(tǒng)NH3-N 出水濃度逐漸增加），相比之下，A/O 系統(tǒng)的NH3-N 出水濃度更高一些。另外，相比之下，HRT 從3.6h 下降至1.8h 過程中，A/O-MBBR 的NH3-N 去除率更高，并且在HRT 低于2.4h 后，開始出現(xiàn)大幅度下降變化趨勢。由此可以判斷，A/O-MBBR 系統(tǒng)的硝化性能更佳。

3.3.3 不同HRT 水平下A/O-MBBR 和A/O 系統(tǒng)脫氮效果變化。本試驗(yàn)以HRT 水平作為變量因素，設(shè)置4 組試驗(yàn)，HRT 分別為7.2h、3.6h、2.4h、1.8h。記錄不同條件下的進(jìn)水量、進(jìn)水TN 濃度、兩種不同系統(tǒng)的TN 去除率相關(guān)數(shù)值。對此部分試驗(yàn)數(shù)據(jù)加以整理，得到如圖3 所示的系統(tǒng)脫氮效果變化曲線圖。

圖3 不同HRT 水平下A/O-MBBR 和A/O系統(tǒng)脫氮效果

4 回流比在市政污水處理中的影響分析

4.1 不同回流比水平下A/O-MBBR 和A/O 系統(tǒng)除碳效果變化

本試驗(yàn)以回流比水平作為變量因素，設(shè)置3 組試驗(yàn)，HRT 分別為50%、100%、200%。記錄不同條件下的進(jìn)水量、進(jìn)水COD 濃度、兩種不同系統(tǒng)的COD 去除率相關(guān)數(shù)值。對此部分試驗(yàn)數(shù)據(jù)加以整理，得到如圖4 所示的系統(tǒng)除碳效果變化曲線圖。

圖4 不同回流比水平下A/O-MBBR 和A/O系統(tǒng)除碳效果

4.2 不同回流比水平下A/O-MBBR 和A/O 系統(tǒng)硝化效果變化

采用同樣的方法，獲取不同條件下的進(jìn)水量、進(jìn)水NH3-N 濃度、兩種不同系統(tǒng)的NH3-N 去除率相關(guān)數(shù)值，結(jié)果如圖5 所示。

圖5 不同回流比水平下A/O-MBBR 和A/O系統(tǒng)硝化效果

4.3 不同回流比水平下A/O-MBBR 和A/O 系統(tǒng)脫氮效果變化

采用同樣的方法，獲取不同條件下的進(jìn)水量、進(jìn)水TN 濃度、兩種不同系統(tǒng)的TN 去除率相關(guān)數(shù)值，結(jié)果如圖6 所示。

圖6 不同回流比水平下A/O-MBBR 和A/O系統(tǒng)脫氮效果

5 結(jié)論

本文圍繞市政污水處理工藝的優(yōu)化方法展開研究，選取A/O 工藝和MBBR 工藝作為研究基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)一種A/O-MBBR 組合工藝。以A/O 工藝作為對照組，分別對兩種工藝組成系統(tǒng)應(yīng)用效果展開測試分析。試驗(yàn)結(jié)果表明，與A/O 工藝相比，A/O-MBBR 組合工藝應(yīng)用下形成的系統(tǒng)，具有較好的除碳、硝化、脫氮效果，可以作為市政污水處理工藝。