水力停留时间变化对膜生物反应器处理生活污水的影响研究*

商 娟 伍红强

(1.河海大学文天学院；2.中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司；3.华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司)

水力停留时间变化对膜生物反应器处理生活污水的影响研究*

商 娟1伍红强2,3

(1.河海大学文天学院；2.中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司；3.华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司)

通过在一定的条件下改变水力停留时间，分析研究了MBR 内同步硝化反硝化对COD 、NH3-N等因子的去除效果。研究结果表明：水力停留时间的变化对同步硝化反硝化膜生物反应器(SNdNMBR)处理生活污水的过程存在的影响较大。

水力停留时间 同步硝化反硝化膜生物反应器 生活污水随着“水十条”的颁布，对生活污水治理的要求和标准也变的越来越高。膜生物反应器技术作为一种高效经济的水处理技术被深度推广，它具有除杂率高、设备运行简单、经济效益高等特点，同时它为同步硝化反硝化(SND)的脱氮过程创造了最佳的反应条件，这也是膜生物反应器在众多水处理技术中脱颖而出的原因之一[1]。

MBR系统在处理生活污水过程中，其处理的效果很大程度上受到水力停留时间(Hydraulic Retention Time，HRT)变化的影响。同时很多研究发现HRT的变化是决定MBR反应容器大小的关键因素。当HRT太短会导致污染物的去除和降解不充分，同时反应器内部会有大量溶解性微生物富集从而污染反应器里面的膜；当HRT太长则反应器需要的体积也相应增加[2-5]。

1 试验材料及方法

1.1 试验材料

试验用水取自城市生活污水，为满足条件试验的需要，添加相应的药剂进行浓度调节；试验装置为自制，反应器大小为350 mm×220 mm×200 mm，材质为钢化玻璃，有效容积约14 L；试验药剂均为分析纯；试验所用膜由中空纤维膜制成，材质为聚丙烯。试验流程见图1。

1.2 试验方法

试验主要目的是为了考察HRT对 SNdNMBR(同步硝化反硝化膜生物反应器)处理生活污水过程的影响，试验过程中只改变HRT的长短，其他试验条件不变。试验过程中对水质进行分析的方法依据《水和废水监测分析方法》(第四版)进行。

图1 试验流程

2 试验结果及分析

试验通过不同HRT条件下，对SNdNMBR处理生活污水时对TP、TN、COD等因子的去除试验结果进行测定，通过对试验结果的分析探索出最佳的HRT试验条件。

2.1 TP去除试验结果及分析

试验过程中TP起始浓度控制在7.10 mg/L左右，其他试验条件不变，分别进行水力停留时间为3、5、7、9、11 h的条件试验，测定处理后TP浓度的变化，试验结果见表1。

表1 SNdNMBR处理生活污水时HRT对TP的去除影响

由表1可知，随着HRT的增大，去除率呈现先增高后降低的趋势，在HRT为7 h时，TP的去除率到达最高点，TP的去除率为75.67%，此时处理后的废水中TP的浓度为1.73 mg/L，但随着时间再增加，去除率降低，在HRT为11 h时，去除率降为67.55%，此时处理后的废水中TP浓度仅为2.34 mg/L，效果反而不佳，分析可能是因为厌氧释磷菌作用时间太长导致二次释磷而出现这样的情况。因此，当HRT定为7 h时TP的去除效果最佳。

2.2 TN去除试验结果及分析

试验过程中TN起始浓度控制在62.00 mg/L左右，其他试验条件不变，分别进行水力停留时间为3、5、7、9、11 h的条件试验，测定处理后TN浓度的变化，试验结果见表2。

表2 SNdNMBR处理生活污水时HRT对TN的去除影响

由表2可知，在处理生活污水开始时,随着HRT的增加，去除率增加，当HRT为7 h时TN的去除值达到最大为79.02%，此时处理后的生活污水中TN的浓度为13.07 mg/L，再增加HRT大小，去除率降低。分析可能是因为时间过长，导致系统内部有机物含量降低，从而降低了反硝化细菌的含量而导致处理后TN去除率的上升。因此，当HRT定为7 h时TN的去除效果最佳。

2.3 COD去除的试验结果及分析

试验过程中COD起始浓度控制在275 mg/L左右，其他试验条件不变，分别进行水力停留时间为3、5、7、9、11 h的条件试验，测定处理后COD浓度的变化，试验结果见表3。

表3 SNdNMBR处理生活污水时HRT对COD的去除影响

由表3可知，开始阶段HRT对COD去除的影响较大，随着HRT加大到7 h，此时的COD去除率达到90.17%，处理后的生活污水COD的浓度为27.15 mg/L，效果较佳；再增加HRT，去除率变化较小，试验结果呈现先增加后近似不变的趋势。因此，当HRT定为7 h时COD的去除效果最佳。

2.4 NH3-N去除试验结果及分析

试验过程中NH3-N起始浓度控制在 50.00 mg/L左右，其他试验条件不变，分别进行水力停留时间为3、5、7、9、11 h的条件试验，测定处理后NH3-N浓度的变化，试验结果见表4。

表4 SNdNMBR处理生活污水时HRT对NH3-N的去除影响

由表4可知，生活污水中NH3-N的去除率随HRT的增加呈现先增加后近似不变的趋势，在HRT为7 h时，NH3-N的去除率达到81.96%，此时处理后的生活污水中NH3-N的浓度为9.20 mg/L，达到了相关要求。因此，当HRT定为7 h时，NH3-N的去除效果最佳。

3 结 论

通过试验表明，HRT的变化对SNdNMBR 处理城市生活污水的过程及污染物去除效果的影响均较大。当HRT控制在7 h时，SNdNMBR 处理城市生活污水的效果较好，此时TP的去除率为75.67%，处理后生活废水中的TP浓度为1.73 mg/L；TN的去除率为79.02%，处理后的生活污水中TN的浓度为13.07 mg/L；COD去除率为90.17%，处理后的生活污水中COD的浓度为27.15 mg/L；NH3-N的去除率为81.96%，处理后的生活污水中NH3-N的浓度为9.20 mg/L。试验结果与相关研究资料对比表明，采用同步硝化反硝化膜生物反应器(SNdNMBR)处理城市生活污水时脱氮除磷的效果更优。

[1] 邱廷省，江桐桐，王有贤，等．溶解氧对膜生物反应器处理生活污水的影响研究[J]．江西理工大学学报，2014，35(1)：1-5．

[2] 管运涛，蒋展鹏，祝万鹏，等．两相厌氧膜-生物系统处理造纸废水[J]．环境科学，2000，21(4)：52-54．

[3] 王 频，王宗丽．膜生物反应器在造纸废水中的应用进展[J]．过滤与分离，2011(2)：11-14．

[4] 郑宏林，朱家民，黄金有，等．膜生物反应器在污水资源化中的研究与应用探讨[J]．水处理技术，2009，35(10)：21-25．

[5] 韩怀芬，金漫彤．膜生物反应技术处理造纸废水试验[J]．水处理技术，2001，27(2)：96-98．

*河海大学文天学院科学研究项目(编号：WT14008ZD)。

2015-08-13)

商 娟(1986—)，女，助教，243000 安徽省马鞍山市霍里山大道333号。