两级生化对外置式MBR工艺控制的应用研究

李涛宏 高 新

（湖南军信环保股份有限公司 湖南长沙 410007）

1 项目概况

垃圾渗滤液作为一种污染物浓度高、成分复杂的有机废水，具有污染物种类繁多、水质波动范围大等特点，处理极其复杂[1]。长沙市城市固体废弃物处理场渗滤液处理厂采用水质均衡+外置式MBR+NF/RO工艺处理垃圾渗滤液，设计处理规模为2700m3/d，该项目外置式MBR生化部分采用一级反硝化/硝化+二级反硝化/硝化的工艺流程，再经管式超滤+纳滤/反渗透系统的膜深度处理后，COD和氨氮去除率大大提高，总氮的去除率也可以达到98%以上[2]，出水达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》GB/16889-2008表2排放标准。本文主要通过该项目实际运行情况，探讨二级硝化、反硝化对生化系统相关污染物指标去除率的影响。

2 外置式MBR生化系统工艺流程及控制

本项目调节池收集的老龄渗滤液与原液池中的新鲜渗滤液按照一定比例在均衡池混合，达到可生化性较好的碳氮比，再进入外置式MBR的生化系统，通过生物脱氮除磷、降解COD后进入外置式MBR的超滤系统，超滤清液进入后续反渗透或纳滤系统进行深度处理。针对极其严格的总氮排放标准，本项目采用了两级反硝化、硝化工艺，当一级硝化和反硝化脱氮不完全时，残留的氨氮，硝态氮和亚硝态氮进入二级硝化、反硝化反应器中利用剩余碳源进行深度脱氮反应。为提高碳源利用效率，保证反硝化菌的生长，增加系统碱度等原因，采用了前置反硝化的模式[3]。具体流程如下图1：

2.1 生化工艺控制说明

（1）进水量：根据系统进出水水质数据来调整每天的进水量，进水量波动不能高出前一天进水量的5-8%，以免冲击过大导致生化系统不稳定[4]。

（2）生化池液位：根据项目设计，按照硝化池最佳曝气深度为7.5-8m来控制。

（3）DO：一级反硝化池控制在0.5mg/L以下；一级硝化池控制在1.0-1.5mg/L之间；二级硝化池控制在1.8-2.5mg/L。

（4）MLSS：依据项目设计和长期运行经验，本项目污泥浓度控制在15-18g/L为最佳。

（5）温度：生化系统温度控制在32-36℃。

（6）pH：生化池的pH值应控制在6.8-7.8之间。

3 数据统计及分析

2018年5月该项目正常运行31天。总处理量达99087m3，日均处理量为3196m3，超出设计值18%。调节池COD在7000-9000mg/L之间，氨氮1900-2100mg/L。原液池COD在20000-30000mg/L之间，氨氮2300-2700mg/L。生化进水数据如下图2：

图2 2018年五月份进水COD、氨氮浓度

由上图可知：经过水质均衡系统的调配，最终的生化进水COD浓度9000-11000mg/L，氨氮浓度1900-2100mg/L，碳氮比被控制在4.3-5.2之间，水质情况波动不大，从而很好的保证了生化系统稳定性及后续出水水质的稳定；进水的高COD浓度及合适碳氮比，保证了碳源的足够，减少外加碳源的投加，节省成本。

3.1 COD去除情况及分析

比较一级生化和二级生化出水的COD浓度，如下图3：

图3 一级、二级生化出水COD浓度

由上图可知：

（1）一级出水COD浓度在600-1000mg/L范围内波动，二级出水COD浓度在500-700mg/L。去除率进一步提升16.7%-30%。相对MBR进水，COD去除率分别在90%-93.3%，93.6%-94.4%之间。

（2）生化一级出水COD浓度在五月份一半天数内是达到整个MBR的出水标准，也就是COD≤800mg/L，但不稳定，波动大。二级出水COD则非常稳定，基本处于700mg/L以下，保证后续深度处理出水的达标。

（3）对于MBR出水中还残留的COD，这部分应属于难降解有机物，通过后续的膜深度处理来截留，保障出水达标排放。

3.2 氨氮去除情况及分析

图4 一级、二级生化出水氨氮浓度

由上图可知：

（1）一级出水氨氮浓度波动范围在6-20mg/L，二级出水氨氮浓度在2-4mg/L。去除率进一步提升66.7%-80%。而二级出水氨氮去除率也达到99.7%-99.8%。

（2）与COD情况相仿，一级出水氨氮大部分时间能达标，但波动大不稳定。二级出水则相对稳定，且浓度更低。

3.3 硝酸盐氮（NO3-N）指标情况及分析

比较一级生化和二级生化出水的硝酸盐氮浓度，如下图5：

图5 一级、二级出水硝氮浓度

垃圾渗滤液中总氮包括氨氮，硝态氮、亚硝态氮、有机氮，其中生化池内硝态氮占95%以上[5]。因此分析硝酸盐氮的去除率比较有代表性，可以直观的反映出生化池总氮的去除率情况，从上图可知：一级出水硝氮相对较高，且波动较大，浓度范围大概在80-140mg/L；而二级出水硝氮浓度在50-105mg/L，通过数据比对分析，二级池内硝酸盐氮去除率相比一级提高25%-37.5%，故MBR工艺中设置二级生物脱氮非常有必要，可保证后续反渗透/纳滤处理出水稳定达标。

结语

二级硝化/反硝化系统是在一级生物脱氮的基础上再增加硝化池和反硝化池，使污水完成两次硝化/反硝化反应，进行深度处理。采用两级生化脱氮，出水水质稳定，污染物去除率高，能使COD去除率达到93.3%以上，氨氮去除率达到99%以上；最主要的是使总氮去除率提高25%-37.5%，为出水达标排放提供了深度保障。二级反硝化以一级出水中残留COD为碳源，再进行一次反硝化，在一定程度上提高了碳源利用效率，减少外加碳源，有效节约成本，同时也为采用同类型工艺项目提供运行借鉴。