A2/O-MBR组合工艺运行优化与氮磷深度控制的分析

邓妍

摘要：为了遏制水环境不断恶化的趋势，应加强对氮、磷超标的治理工作，促进水生态环境平衡发展。本文采用A2/O-MBR作为主体工艺，后续辅以化学除磷和以深床滤池为反硝化单元的组合工艺，确保最终出水满足天津市《城镇污水处理厂污染物排放标准》（DB12/599-2015）A标准排放要求。

关键词：A2/O-MBR;化学除磷;深床滤池;脱氮除磷

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）04-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.04.059

Abstract：In order to curb the continuous deterioration of the water environment， we must strengthen the control of excessive nitrogen and phosphorus and promote the balanced development of the aquatic environment.This article uses A2/O-MBR as the main process， followed by a combined process of chemical phosphorus removal and a deep bed filter as a denitrification unit to ensure that the final effluent meets the Tianjin Municipal Wastewater Treatment Plant Pollutant Discharge Standard（DB12/599-2015）A standard emission requirements.

Key words：A2/O-MBR combination process;Chemical phosphorus removal;Deep bed filter;Nitrogen and phosphorus removal

近年來，随着我国经济社会的快速发展，各地区城市污水排放量急剧增加，水污染的问题也日趋严重，严重制约了我国经济又好又快的发展。其中氮、磷的超标是导致该问题严重的主要因素。为了遏制水环境不断恶化的趋势，保持水环境生态平衡，我国污水排放标准中所设定的要求不断提高。如天津市推出的地方标准要求设计规模≥10000 m3/d的城镇污水处理厂，出水TN ≤10 mg/L和TP≤0.3 mg/L[1]，这表明大部分的污水处理都需要进行深度脱氮除磷。

1 实验装置与进水水质

本次试验采用A2/O-MBR组合工艺和深床滤池联用组成。其中A2/O-MBR试验装置中厌氧池、缺氧池、好氧池之间用挡板隔开且上部通过管路相通，膜池设置污泥回流管，回流污泥到厌氧池。好氧池及膜池底部均匀铺设曝气管，膜组件置于曝气装置上部，底部进水，中间束状膜组件间歇抽吸出水。深床滤池采用上向流设计，底部设有进水及反冲洗水管，经过滤料，从滤池上部的出水口排出。

表1 进水水质变化范围

项目单位 COD（mg/L） NH4+-N（mg/L） TN （mg/L） TP （mg/L） SS （mg/L） pH

变化范围 338-500 83-120 90-200 8.7-11 125-600 6.2-9.1

2 结果与讨论

2.1 A2/O-MBR工艺处理效果

根据正交试验得出的结果，采用优化后的参数即气水比20：1，污泥浓度8 000-10 000 mg/L，混合液回流比250%，考察连续运行30 d的对各污染物去除效果。A2/O-MBR组合工艺对综合污水中的COD、NH4+-N、SS具有良好的去除效果，系统的出水COD、NH4+-N、SS浓度均值分别为19.83、0.78、3.45mg/L，COD、NH4+-N、SS平均去除率分别为92.8%、98.87%、95.9%，能高效去除有机污染物，均达到天津市《城镇污水处理厂污染物排放标准》（DB12/599-2015）中A标准。由于系统受有机负荷较低、进水碳源不足等原因的影响，A2/O-MBR组合工艺出水中TN和TP的去除效果不是很好，出水TN、TP的平均浓度值分别为34.12 mg/L和1.71 mg/L，不能达到排放标准要求。

2.2 MBR辅助化学除磷效果

针对A2/O-MBR组合工艺出水，为达到TP≤0.3 mg/L这一更高排放要求，采用化学除磷法对A2/O-MBR组合工艺出水进行深度处理，以期在实现高效除磷的同时降低膜污染，为出水TP稳定达标运行提供重要参考。

（1）在A2/O后设置MBR并辅以化学除磷，考察PAC不同投加量对处理效果的影响，确定最佳投加量为30 mg/L。由于试验中加药时间较短，为进一步的实验与分析，在最佳投药量下连续运行50 d，投加时间超过了1个污泥龄，除磷效果稳定。TP进水平均浓度在1.35～2.23 mg/L范围内，出水TP浓度在0.14～0.35 mg/L之间，TP平均去除率达到87.1%，满足排放A标准。此外，比较MBR上清液和出水TP浓度，说明膜截留对于除磷发挥了重要作用，保障了出水水质。

（2）随着PAC投加量不断增加，MBR上清液中SMP含量逐渐降低，大尺寸污泥絮体比例明显增加，且絮体结构能在活性污泥中稳定存在，在一定程度上有助于缓解膜污染进程[2]。

（3）膜通量恒定的情况下在MBR装置中投加PAC，对膜的影响不大，可以有效减缓TMP 的上升趋势，改善污泥性状，提高了膜的抗污染的性能。但是随着时间的延长，膜通量也会下降，此时膜也受到一定程度的污染，需要对膜组件进行定期清洗，控制膜池内污泥的质量浓度。

2.3 深床滤床优化研究

为了满足最终出水TN≤10 mg/L的深度脱氮要求，在A2/O-MBR组合工艺和化学除磷工艺的基础上增设深床滤池处理单元，选取乙酸钠作为外加碳源，以C/N和滤速为主要研究对象，研究其在运行过程中，对TN去除效果的影响。

碳氮比值可以间接反映碳源的投加量，是深床滤池工艺设计与运行的重要参数。以乙酸钠为碳源，向进水中投加不等量的乙酸钠来调节进水中不同的TN值，使 C/N值为 2、3、4和5。当进水C/N为4时投加碳源乙酸钠最少，出水TN平均浓度下降至 8.48 mg/L，工艺对TN的平均去除率为75.3%，出水TN满足A标准要求。

深床滤池的滤速与其HRT、反应器的有效体积以及运行成本都有密切联系，选择合适滤速条件对深床滤池的正常运行至关重要。本次试验进水TN浓度范围为28.3～40.5 mg/L，控制C/N在4左右，通过改变进水蠕动泵的流量的大小，使得滤速分别为2 m/h，1 m/h，0.6 m/h，0.5 m/h，0.4 m/h。在不同濾速下TN去除率不同，当滤速变为0.6 m/h时，出水TN浓度有明显下降，但幅度不大，出水平均值为9 mg/L，平均去除率为75.6%，去除效果最好。

3 结论

（1）A2/O-MBR组合工艺对综合污水中的COD、NH4+-N、SS有良好的去除效果，系统的出水COD、NH4+-N、SS浓度均值分别为19.83、0.78、3.45 mg/L，COD、NH4+-N、SS平均去除率分别为92.8%、98.87%、95.9%，能高效去除有机污染物，达到排放标准。

（2）在A2/O后设置MBR并辅以化学除磷，确定PAC的最佳投加量为30 mg/L，在最佳投药量下连续运行50 d，除磷效果稳定。出水TP浓度在0.24 mg/L，TP平均去除率达到87.1%，满足排放A标准。

（3）深床滤池工艺以乙酸钠为外加碳源，控制进水C/N为4：1，滤速为0.6 m/h时，可满足出水TN≤10 mg/L。

参考文献

[1]刘红磊，李安定，邵晓龙，等.天津市《城镇污水处理厂污染物排放标准》解读[J].城市环境与城市生态，2015，28（06）：22-28.

[2]胡以松.A2/O-MBR污水处理系统中膜污染物质和行为解析[D].西安：西安建筑科技大学，2013.

[3]张海丰，刘洪鹏，赵贵龙，等.MBR 中微生物代谢产物对膜污染的影响及其调控方法的研究进展[J].东北电力大学学报，2013，33（4）：1-5.

[4]王先涛，李易，黄韬，等.水力负荷对反硝化滤池深度脱氮效能的影响[J].中国给水排水，2016，32（21）：12-16.

收稿日期：2020-01-19

作者简介：邓妍（1990-），女，汉族，硕士研究生，助理工程师，研究方向为环境保护。