近零排泥UCT-MBR工藝參數(shù)控制及磷去除途徑研究.pdf

1、磷過量排放引起的水體富營養(yǎng)化問題日益突出，生物除磷通過排除剩余污泥達(dá)到磷的去除，而污泥的大量排放及污泥中二次釋磷現(xiàn)象又帶來新的污染。實(shí)際工程應(yīng)用中MBR可實(shí)現(xiàn)污水污泥同步處理，且在近零排泥狀況下，磷出水指標(biāo)能夠達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，但工藝控制參數(shù)有待進(jìn)一步優(yōu)化，磷轉(zhuǎn)化途徑及機(jī)理有待進(jìn)一步研究。本文將強(qiáng)化除磷工藝University of Cape Town（UCT）與膜生物反應(yīng)器（MBR）相結(jié)合，分別采用圓形平板膜與中空纖維膜兩種不同膜組件，從

2、工藝特征和參數(shù)控制等方面，對(duì)比分析不同膜組件UCT-MBR工藝近零排泥的運(yùn)行效果、污泥特性及膜組件性能；從液相和固相磷的形態(tài)分布、磷平衡驗(yàn)證等方面闡述近零排泥條件下磷的去除及轉(zhuǎn)化途徑；并考察了金屬陽離子和組合金屬離子對(duì)釋磷吸磷、協(xié)同生物除磷及膜污染的影響。
　　近零排泥UCT-MBR平板膜和中空纖維膜裝置工藝特性及運(yùn)行參數(shù)控制研究中，采用UCT-MBR工藝后尾水COD、NH3-N、TN濃度均優(yōu)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（G

3、B18918-2002）一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)；系統(tǒng)在好氧污泥濃度平均穩(wěn)定達(dá)到12 g/l左右時(shí)，出水 TP明顯減少，基本能夠達(dá)到一級(jí) A標(biāo)準(zhǔn)，且實(shí)現(xiàn)污泥的近零排放。論文提出了UCT-MBR工藝實(shí)現(xiàn)污泥近零排放的具體最佳設(shè)計(jì)與運(yùn)行控制參數(shù)，設(shè)計(jì)參數(shù)如膜組件類型、HRT、回流比、污泥負(fù)荷、污泥濃度等指標(biāo)；運(yùn)行參數(shù)如ORP、DO、污泥沉降比（SV30）、污泥容積指數(shù)（SVI）、污泥表觀產(chǎn)率系數(shù)、污泥齡、污泥排放量等。
　　平板膜和中空纖維膜去除污

4、染物效能及膜污染狀況對(duì)比試驗(yàn)表明，平板膜對(duì)COD、NH3-N、TN、TP的去除效果更好；兩種膜本身對(duì)COD、NH3-N、TN、TP都有不同程度的機(jī)械截留作用，其中對(duì)COD、TP的效果更好；兩種類型膜污染規(guī)律為，平板膜為三階段衰減，中空纖維膜為兩階段衰減。UCT-MBR系統(tǒng)污泥中磷和總磷在運(yùn)行初期和中期是一個(gè)不斷累積的過程，隨運(yùn)行時(shí)間延長厭氧段釋磷濃度和好氧段吸磷濃度不斷增強(qiáng)，污泥不斷累積，直至出現(xiàn)一個(gè)極值。本設(shè)計(jì)試驗(yàn)條件下，厭氧、缺氧、

5、好氧污泥濃度及厭氧段總磷濃度達(dá)到一定濃度時(shí)，產(chǎn)生污泥量衰減和磷的耗損，且隨后污泥增殖和總磷的去除趨于穩(wěn)定，污泥和總磷的累積不再出現(xiàn)。
　　液相和固相磷形態(tài)分布、磷平衡驗(yàn)證分析研究中，液相中各種磷形態(tài)去除難易程度為：顆粒態(tài)磷（PP）最易去除，其次為溶解性正磷酸鹽（DIP），然后為溶解態(tài)有機(jī)磷（DOP）。系統(tǒng)存在聚磷菌類微生物；磷的去除與金屬離子有關(guān)；磷的去除存在EPS協(xié)同作用；得出了長期不排泥UCT-MBR平板膜工藝中磷的具體去除途

6、徑及占比，去除途徑分別為：金屬離子與磷結(jié)合產(chǎn)生無機(jī)磷、EPS協(xié)同作用除磷、聚磷菌超飽和能力的吸磷、PH3轉(zhuǎn)化、出水中磷的流失。
　　鑒于金屬離子在強(qiáng)化除磷方面所起作用，深入研究了不同金屬離子對(duì)釋吸磷影響及污泥磷形態(tài)變化，結(jié)果表明鉀離子和鎂離子參與生物釋磷過程，而鈣離子并未隨TP變化呈現(xiàn)相同趨勢(shì)；提高進(jìn)水中鉀離子、鎂離子、鈣離子濃度使其與TP摩爾比分別為1.99、0.8、0.75，裝置pH調(diào)為中性或偏堿性時(shí)，總磷去除率得到提高；三種

7、離子與TP濃度變化呈多元線性關(guān)系，鈣離子與TP濃度間為負(fù)相關(guān)，鎂離子為正相關(guān)，鉀離子濃度與TP濃度相關(guān)性取決于K/P摩爾比；金屬離子對(duì)污泥磷形態(tài)影響變化為：聚磷菌等微生物合成有機(jī)磷化合物，沉積在污泥表面的無機(jī)結(jié)合態(tài)金屬磷化合物，EPS等高分子聚合物吸附的磷。
　　在金屬陽離子及組合離子對(duì)膜污染及除磷影響研究中，提出了UCT-MBR工藝運(yùn)行中膜污染情況及協(xié)同生物除磷效果最優(yōu)的組合離子濃度；三種離子中對(duì)膜污染影響最顯著的為Fe3+離子

8、，其次為Na+離子，然后為Mg2+離子，且Fe3+＞30mg/l或Na+/Mg2+濃度比值大于2時(shí)膜污染嚴(yán)重。組合離子（Na+/Mg2+/Fe3+）濃度及配比對(duì)除磷及膜污染影響顯著，主要通過改變污泥混合液中EPS及其組分、SMP、SVI、污泥絮體粒徑等特性，從而影響阻力分布，表現(xiàn)不同膜污染速率；EPS及其組分、SMP、SVI均與膜污染阻力Rf呈正相關(guān)關(guān)系；EPS及其蛋白質(zhì)含量、SVI與膜污染阻力間呈現(xiàn)顯著強(qiáng)相關(guān)；SMP比 EPS與膜污染