A2O-MBR工艺对多来源难降解有机废水的深度处理

＊廖蔚峰 宋传京 宋少华

（1.深圳市捷晶能源科技有限公司 广东 518000 2.深圳市星河环境股份有限公司 广东 518000 3.深圳环保科技集团有限公司 广东 518000）

一般生化处理系统都要求废水条件稳定，否则会对微生物系统的稳定形成很大的冲击。作为服务一千余家客户的危废大规模集中处置企业，收运处置的高浓度有机废水成分复杂且每天不一，物化预处理后依然COD偏高（2500～3000）、盐度偏高（3%～6%）、硫酸根偏高（3000～6000mg/L），所以给MBR系统稳定运行提出了很高的管理要求。本工程采用“厌氧+缺氧+MBR”的方案处理该类废水，经过两年多的运行实践表明：工程处理效果稳定，规定指标都能达到广东省《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）中的第二时段三级标准与市政污水处理厂进厂设计水质中的较严值要求。本文对该复杂工况下稳定运行的MBR生化系统生物相及其对COD、氨氮等污染因子降解作用进行了初步分析研究，为建立稳定的微生物系统、进一步改善对处理效果提供了依据。

1.废水水质情况分析

本工程项目日处理废水量为600m3，出水执行《广东省水污染物排放限值》（DB44/26-2001）中的第二时段三级标准与市政污水处理厂进厂设计水质要求的较严值。整个工程连续运行，出水稳定。进出水水质及排放要求如表1。

表1 废水水质及排放要求

2.工艺流程

有机废水从各产污企业收运回公司后，分类进入废水贮槽，经过不同预处理工艺后，废水进入调节池，进行均质化处理，使进水COD降低到3500mg/L以下，经提升泵依次进入厌氧池、缺氧池、好氧-MBR池，最终废水经过膜过滤后，达标排放。工艺产生的生化污泥进入污泥浓缩池，经压滤脱水后固化填埋。具体工艺流程见图1。

图1 废水处理工艺流程

3.生化系统运行情况分析

(1)对COD的去除分析

该系统稳定运行超过2年，分析近1年的运行结果，平均进水量500m3，平均进水COD为2613.5mg/L，检测厌氧池平均出水为1360mg/L，平均去除率47%，好氧池-MBR出水平均为568.11mg/L，降解率为58%。整个工艺平均去除率为78%。具体去除效果见图2。

图2 生化系统对COD的去除效果

由图2可见，在进水COD浓度有波动的情况下，厌氧池出水COD相应存在波动，但经过缺氧-MBR回流处理后，废水出水COD浓度仍能保持在200～300mg/L的区间内。

(2)对氨氮的去除分析

系统运行过程中，厌氧工序采用自流方式进行，缺氧-MBR工序采用提升泵以25m3/h的流量进行内循环，对氨氮的去除效果见图3。由图3可见，进水氨氮浓度低于200mg/L时，厌氧出水氨氮浓度比进水高10mg/L以上，占比16.7%。主要是由于系统中的厌氧氨化菌将有机氮分解转化成氨态氮，提高了废水中氨氮含量。之后在好氧、缺氧阶段发生硝化-反硝化作用，将厌氧出水的氨氮转化为氮气放出，系统最终出水氨氮基本维持在35mg/L以下，除氨效果明显。

图3 生化系统对氨氮的去除效果

(3)对总磷的去除分析

厌氧-缺氧-MBR系统内的聚磷菌在厌氧状态下将细胞内多聚磷酸盐水解为正磷酸盐，同时在缺氧/好氧阶段，聚磷菌氧化代谢细胞内物质，过量的吸收水中的正磷酸盐，通过排出系统内剩余污泥的方式，达到除磷的目的。图4、图5分别显示了系统内五级厌氧池出水中磷的含量和缺氧/好氧池内污泥中总磷含量的对比。由图4可知，在连续15天的运行监测过程中，生化系统内厌氧阶段，各厌氧池之间的磷含量无法持续维持增长趋势，聚磷菌同化释磷作用波动较大，主要原因是厌氧池/好氧池内循环不够，聚磷菌在整个厌氧系统内释磷量不足，从而无法在好氧状态下大量吸附正磷酸 盐[1-2]。考察好氧池内平均污泥浓度为8000mg/L，以及图5好氧池内污泥含量范围可知，好氧池内污泥中含磷量在 3.75%～6.25%之间，且两池对应时间内的含磷量相差不大，平均浮动在10%左右，说明该系统内污泥同一时间内污泥过量吸磷已到饱和状态，在该状态下，进行相应排泥，可以达到除磷目的，保证废水出水磷的达标排放。同时运行结果显示，生化系统最终出水磷含量在5～10mg/L之间，因此在工艺控制上，提高污泥回流比，增大排泥频率，是提高废水中总磷的关键。另外，多级厌氧串联所产生的限制，客观上也影响了污泥回流及排泥效果。

图4 厌氧反应池出水中总磷含量

图5 好氧反应池出水污泥中总磷含量

(4)对铜离子的去除分析

生化系统对废水中重金属离子去除主要是通过废水中微生物的吸附，形成底泥，通过排泥实现。本系统对废水中的铜离子去除情况如图6。由图6可知，废水原水中铜离子含量在1～2.5mg/L之间，经过生化系统处理后，出水能够维持在1mg/L以下，能达到该水平。平均去除率达到65%以上。其它重金属离子同样能达到该水平。

图6 生化系统对铜离子的去除效果

4.活性污泥性状分析

(1)污泥生物相观察

经两次取样，发现好氧池污泥颜色较浅，结构较紧密，菌胶团主要由长、短杆菌及球菌等构成，游离细菌较多，微型后生动物数量较少，个体较小，主要为大口钟虫，污泥处于新生期；而厌氧池污泥颜色较深，结构较开放，菌胶团主要由微型后生动物聚集组成的絮状结构，微型后生动物数量和种类均较多，有轮虫、钟虫、大口钟虫等，个体较大，且污水盐度较高，影响了好氧活性污泥中由原生动物到固着型纤毛虫的进化，使得污水降解效率下降，也抑制了丝状菌等的发育[3]。

(2)污泥中优势菌群的镜检

对两个池污泥中优势菌镜检观察两次，结果有明显差别。第一次取样的好氧池污泥中优势菌主要为革兰氏阳性长、短杆菌，其中芽孢杆菌较多，并有少量的球形真菌，革兰氏阴性杆菌较少；厌氧池污泥中优势菌包括革兰氏阳性短杆菌、革兰氏阴性杆菌，也有芽孢杆菌和细长短杆菌，但数量和种类较少，未观察到球形真菌；第二次取样，好氧池污泥中优势菌为短而粗的杆菌和少量球菌，也有一些长杆菌和芽孢杆菌，但种类与数量均较第一次减少；厌氧池污泥中优势菌则多为革兰氏阳性球菌和革兰氏阴性杆菌，无芽孢菌和真菌。不同时间取样优势菌种类差别原因主要由该系统所处理废水来源广、成份复杂所致，同时盐度和DO变化对系统中优势菌群的种类也产生了较大影响[4]。

(3)污泥中功能菌的筛选

对分离菌株中去除COD和NH4+-N效率较高的19个菌株（COD去除率≥75%或NH4+-N去除率≥50%为准）进行考察，结果如图7(a)和图7(b)所示。（H合：好氧池分离的所有菌株；Y合：厌氧池分离的所有菌株。）

图7

结果发现，考察的19个菌株及H合和Y合中，在处理1d和5d后，菌株Y8、N2、N5、N6、N11、N12、N15、N17、N18对COD的去除率较高且去除效率稳定，在初始COD为6790～ 7073mg/L的合成废水中，COD去除率＞70%，其中以N18去除率最高，达80%以上；菌株N11、N12、N21对NH4+-N的去除率较高且去除效率稳定，在初始NH4+-N为327.09～364.55mg/L的合成废水中，NH4+-N去除率在70%左右。

5.结论

该MBR生化系统在持续的运行中培养建立的微生物体系已经具有了一种特别的适应性，能够耐受各种复杂多变的废水条件冲击，在高盐度、高COD浓度条件下对降解有机物和氨氮，实现总体达标排放发挥了重要的作用[5-6]。但作为利旧改造项目，在如何克服系列不利影响、保障工艺稳定性、进一步挖掘工艺潜力方面还值得深入探讨。