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新型強化內(nèi)源反硝化MBR工藝處理高氮、磷污水的研究

文檔作者：王智鵬，董欣楊，蔚龍鳳文檔來源：核工業(yè)北京化工冶金研究院		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年05月13日
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上一篇：新型無污泥生物膜超凈工業(yè)污水處理技術(shù)

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第32卷第l期(總第127期)
2013年2月
濕法冶金
Hydrometallurgy of China
V01．32 No．1(Sum．127)
Feb．2013
新型強化內(nèi)源反硝化MBR工藝處理
高氮、磷污水的研究
王智鵬，董欣楊，蔚龍鳳
(核工業(yè)北京化工冶金研究院，北京101149)
摘要：研究了采用新型強化內(nèi)源反硝化MBR組合工藝處理高氮、磷污水。結(jié)果表明，新型強化內(nèi)源反硝化
MBR組合工藝的最佳運行條件為：試驗裝置總池容40 L，污泥齡(SRT)30 d，水力停留時間(HRT)為16 h。
最佳條件下，污水CODer、氨氮、總磷的去除率分別為86．88％、99．22％和82．4％，出水水質(zhì)滿足《城鎮(zhèn)污水
處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級A標(biāo)準(zhǔn)。
關(guān)鍵詞：內(nèi)源反硝化；污水；脫氮；除磷
中圖分類號：X799．3 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1009—2617(2013)01—0055—03
眾所周知，當(dāng)?shù)?、磷在自然水體中濃度較高
時，常常導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，其結(jié)果是嚴(yán)重破壞水
體的生態(tài)環(huán)境及水質(zhì)。
現(xiàn)有水處理工藝不能妥善解決脫氮和除磷之
間對碳源競爭的固有矛盾，在氮、磷去除能力上的
不足也越來越明顯。因此，改造現(xiàn)有工藝和開發(fā)
新型工藝，有效利用碳源，提高污水脫氮、除磷效
果，已成為目前急需解決的問題。新型強化內(nèi)源
反硝化工藝是將常規(guī)污水處理工藝主體部分的厭
氧一缺氧一好氧(A—A—O)改為厭氧一好氧一
缺氧(A—o—A)，并利用膜生物反應(yīng)器(MBR)來
加強內(nèi)源反硝化。研究了采用新型強化內(nèi)源反硝
化MBR工藝對高氮低碳污水脫氮、除磷。
1 試驗部分
1．1 試驗用水
試驗用水水質(zhì)：pH為6．o～9．0，CODer為
200 mg／L，氨氮為41．02 mg／L，總磷為7．91
mg／L。
1．2 試驗裝置
反應(yīng)器原理如圖1所示。接種污泥取自某污
水處理廠。試驗裝置總池容40 L。所有裝置均
自主設(shè)計。通過隔膜計量泵進水，用蠕動泵對混
合液回流和分流，用流量計調(diào)節(jié)曝氣系統(tǒng)的氣量。
MBR反應(yīng)器膜組件為中空纖維簾式微濾膜，材料
為聚乙烯，單個膜組件總表面積為0．2 m2，有效
垂直長度300 mm，膜絲數(shù)量322～327。
計
■動泵
厭氯好氧1好氯2缺氧1缺氯2缺氯3 MBR
圖1 反應(yīng)器原理圖
1．3 試驗方法
采用靜態(tài)試驗法考察反應(yīng)條件對處理效果的
影響，確定反應(yīng)裝置對污水脫氮、除磷的最佳反應(yīng)
條件。反應(yīng)條件有水力停留時間(HRT)和污泥
齡(SRT)。在確定的最佳條件下考察強化內(nèi)源反
硝化工藝對污水的處理效果。
2 試驗結(jié)果與討論
2．1 強化內(nèi)源反硝化
內(nèi)源反硝化是以微生物的胞內(nèi)儲存物質(zhì)以及
細胞死亡后溶出的有機成分作為碳源進行反硝化
脫氮。采用內(nèi)源反硝化可以充分節(jié)省進水中的碳
收稿日期：2012-05-15
作者簡介：王智鵬(1984一)，男。陜西寶雞人，硬士研究生，主要研究方向為水處理技術(shù)研發(fā)。
萬方數(shù)據(jù)
· 56 · 濕法冶金2013年2月
源，在無外加碳源條件下，解決脫氮、除磷之間對
碳源的競爭，實現(xiàn)良好的脫氮、除磷效果。利用
MBR特有的高微生物量強化內(nèi)源反硝化，將常規(guī)
反硝化過程(A—A—O)改為內(nèi)源反硝化過程
(A—O—A)。
2．2 HRT對COD去除效果的影響
在其他條件相同及基本不排泥工況下，水力停
留時間對污水COD去除效果的影響如圖2所示。
更
蔣籩
沓
8
圈2 水力停留時間對COD去除率的影響
由圖2看出：系統(tǒng)穩(wěn)定運行后，COD去除率
比較平緩，均高于80％；水力停留時問(HRT)為
16 h時，COD去除率達到峰值。因此，確定最佳
水力停留時間為16 h。
2．3 ItRT對氨氮去除效果的影響
在其他條件相同及基本不排泥工況下，水力
停留時間對氨氮去除效果的影響如圖3所示。
圈3 水力停留時間對氨氮去除率的影響
由圖3看出，氨氮去除效果相當(dāng)好，平均去除
率在96％以上，好于常規(guī)工藝的60％。
常規(guī)反硝化過程中，大部分氨氮最終被微生
物轉(zhuǎn)化為氮氣，只有一小部分被微生物同化利用。
亞硝化和硝化反應(yīng)是好氧生化過程，而反硝化反
應(yīng)則是缺氧或厭氧生化過程口]。反硝化作用在無
氧或低氧條件下，兼性反硝化菌將亞硝酸鹽、硝酸
鹽還原成氣態(tài)氮，從而實現(xiàn)氮的去除。利用原水
碳源的前置反硝化工藝，一般氮的去除率不高，內(nèi)
源反硝化過程效率很低[z]，如果要進一步提高脫
氮效率，需外加碳源，這勢必增加污水處理成本。
內(nèi)源性反硝化脫氮速率決定于細胞的營養(yǎng)狀
況[3]，所以根據(jù)部分聚磷菌具有快速內(nèi)源性反硝
化脫氮能力這一特點，對常規(guī)反硝化工藝加以改
造，使其在缺氧段初期的5～10 min內(nèi)即完成內(nèi)
源性反硝化脫氮反應(yīng)，其反應(yīng)速度不低于反硝化
菌直接進行的外源性反硝化脫氮的反應(yīng)速度。采
用內(nèi)源脫氮既可以節(jié)省外加碳源，又可以減少剩
余污泥量和污泥處置費用，同時又取得了很好的
脫氮效果。
2．4 HRT對總磷去除效果的影響
在其他條件相同及基本不排泥工況下，水力
停留時問對總磷去除效果的影響如圖4所示。
圖4 水力停留時間對總磷去除率的影響
由圖4看出，水力停留時間對總磷去除率的
影響不大，均在80％以上。
生物除磷主要是由一類統(tǒng)稱為聚磷菌的微生
物完成的。該類微生物屬異養(yǎng)型細菌，Jignesh
等[41的研究表明：在厭氧條件下，磷的釋放和硝酸
鹽氮的吸收呈負相關(guān)；同時，在缺氧攝取磷的過程
中，存在反硝化菌與聚磷菌之間對碳源的競爭，反
硝化反應(yīng)會優(yōu)先消耗易降解的有機物，抑制聚磷
菌對磷的釋放。常規(guī)脫氮除磷工藝無法有效解決
這種矛盾。由圖4看出，通過有效控制工藝條件，
強化內(nèi)源反硝化可以有效解決反硝化菌與聚磷菌
之間對碳源的競爭這一問題，使磷的去除率達到
相當(dāng)高的水平。
2．5 污泥齡對污水處理效果的影響
在水力停留時間為16 h條件下，不同污泥齡
(SRT)對污水處理效果的影響試驗結(jié)果見表1。
可以看出，SRT為30 d時，該工藝對主要污染物
萬方數(shù)據(jù)
第32卷第1期王智鵬等：新型強化內(nèi)源反硝化MBR工藝處理高氮、磷污水的研究·57·
的去除效果比較明顯。
表1 不同污泥齡條件下各主要污染物的平均去除率
2．6 最佳條件下的綜合試驗
在水力停留時間為16 h、污泥齡為30 d(處
理水量2．5 L／h)的最佳條件下，運行6個月
驗結(jié)果見表2。
試
COD質(zhì)量濃度在50 mg／L以下，去除率大于
85％；出水氨氮質(zhì)量濃度低于1 mg／L，磷質(zhì)量濃
度為0．83 mg／L。出水水質(zhì)滿足《城鎮(zhèn)污水處理
廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級A標(biāo)準(zhǔn)。
3 結(jié)論
強化內(nèi)源反硝化工藝在長期的運行過程中，
脫氮、除磷效果穩(wěn)定，抗沖擊負荷能力強；在最優(yōu)
條件(HRT=16 h，SRT一30 d)下，總磷的平均去
除率在80％以上；氨氮、COD的去除率均高于
85％；采用強化內(nèi)源反硝化，有效地解決了脫氮、
除磷對碳源需求的矛盾，在不需外加碳源情況下，
達到了很好的預(yù)期效果，出水水質(zhì)滿足《城鎮(zhèn)污水
處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級A標(biāo)準(zhǔn)。
參考文獻：
表2 最佳條件下各主要污染物的平均去除率[2]
從表2看出，在最佳運行條件下，強化內(nèi)源反
硝化工藝對該污水有較好的脫氮、除磷效果：出水
[3]
[4]
趙慶良，劉雨．廢水處理與資源化新工藝[M]．北京：中國建
筑T業(yè)出版社，2006：118—119．
Abufayed A A，Schroeder E D．Kinetics and Stoichiometry
of SBR／denitrification With Primary Sludge Carbon Source
[J]．J Water Pollut Control Fed，1986，58(3)：398—405．
羅寧，羅固源。吉方英。等．利用聚磷菌快速內(nèi)源性反硝化脫
氮研究[J]．重慶環(huán)境科學(xué)，2003，25(6)：32—34．
Jignesh Patel，George Nakhla．Interaction of Denitrification
and P removal in Anoxic P Removal Systems[J]．Desalina—
tion，2006。201(1／3)：82—99．
Study on New Technology of Enhanced Endogenous Denitrification MBR for
High Nitrogen and Phosphorus Sewage
WANG Zhi—peng，DONG Xin—yang，WEI Long—feng
(Beijing Research Institute of Chemical Engineering and Metallurgy，CNNC，
Beijing 101149，China)
Abstract：Endogenous denitrifieation technology was used to deeply treat wastewater containing
nitrogen and phosphorus．The results showed that the best effect was obtained at the conditions of
sludge age of 30 d，hydraulic retention time of 1 6 h．Removing efficiency of chemical oxygen demand
(COD)，total nitrogen and total phosphorus was 86．88％、99．22％and 57．82％，respectively，effluent
quality could meet the A level discharge standard of pollutants for municipal wastewater treatment
plant．
Key words：endogenous denitrification；sewage；denitrification；dephosphorization

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