大型水质净化厂纯膜MBBR工艺条件优化及运行分析

广东某大型水质净化厂将原平流沉淀池末端改造为纯膜MBBR工艺段,以提高系统对微污染河道水中氨氮的去除效果。改造后稳定运行期间,厂区出水COD_(Mn)、BOD_(5)、氨氮、TP和SS的平均质量浓度分别为19、2.7、0.47、0.10 mg/L和8 mg/L,平均去除率分别为24.11%、35.03%、85.17%、56.30%和57.15%,满足《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅲ类水质标准。通过中试探究了水温、气水比、水力停留时间及填料填充率各运行条件对纯膜MBBR工艺硝化性能的影响。结果表明,最佳运行条件:水温为25℃、气水比为1.50∶1、水力停留时间为54 min、悬浮填料填充率为40%。优化条件下,氨氮平均去除率可达97.79%。文章对纯膜MBBR生物池的调试及运行经验进行了总结,可为类似工程提供借鉴和参考。

磺胺嘧啶对纯膜MBBR氨氧化性能及氨氧化菌群的影响

通过向NH_(4)^(+)-N质量浓度为30 mg·L^(-1)的合成废水中投加不同剂量磺胺嘧啶(SDZ)(0、1、3、5、7和10 mg·L^(-1)),比较了SDZ浓度对一台60 L单级纯膜移动床生物膜反应器(pure MBBR)的氨氧化速率、amo A基因丰度和氨氧化细菌(AOB)种群结构的影响,揭示了磺胺嘧啶对纯膜MBBR系统中氨氧化作用的影响机制。结果表明:1~3 mg·L^(-1)的SDZ显著提升了纯膜MBBR系统的氨氧化速率(P<0.05),出水NH_(4)^(+)-N质量浓度可降低至(0.19±0.10)mg·L^(-1);5~10 mg·L^(-1)的SDZ仍能促进NH_(4)^(+)-N去除,但氨氧化速率变化相对平缓。相比于氨氧化古菌(AOA),AOB为纯膜MBBR氨氧化的主导者,AOB amo A基因丰度是AOA amo A基因丰度的12.2~168.5倍。1~10 mg·L^(-1)的磺胺嘧啶暴露显著抑制了AOB amo A基因丰度(P<0.05),但能有效刺激AOA amo A基因丰度上调(P<0.05)。高通量测序结果表明,添加磺胺嘧啶改变了AOB的种群多样性及结构,且1~3 mg·L^(-1)的SDZ能显著促进AOB种群多样化和亚硝化螺菌属(Nitrosospira)生长(P<0.05)。SDZ对氮源的补充、对AOB与AOA丰度占比的改变、对微生物耐药性的促进以及对AOB种群结构的干扰是其影响纯膜MBBR氨氧化过程的主要机制。

纯膜MBBR工艺在国内外的工程应用

纯膜MBBR工艺系统不设二沉池,无污泥回流,以附着态形式存在的悬浮载体生物膜完成污染物的去除,生物膜在流化的作用下实现动态更新,无需反冲洗,具备极佳的抗低温性能,处理负荷高,停留时间短,可灵活应用于污水厂各工艺段,从而获得优良的出水水质。总结了纯膜MBBR工艺污染物的去除特性,描述了该工艺脱碳、硝化和反硝化过程。介绍了国外Lillehammer、Gardermoen、Sjolunda、Phillips Petroleum Borger、TAU污水厂纯膜MBBR工艺的设计和应用情况,回顾了国内纯膜MBBR工艺在微污染水、工业废水、市政污水、高氨氮废水处理中的应用情况。实践应用表明,纯膜MBBR工艺结合更加紧凑的深度处理工艺,最大可节约80%的占地,去除负荷高,工艺流程短,具有占地省、投资低、运行简便等优势,适用于污水厂新建以及扩容提标,具有极大的发展空间和广泛的应用前景。

基于纯膜MBBR的BioFIMag■工艺用于新建污水处理厂

肇庆市某新建污水处理厂设计处理规模为3×10^(4)m^(3)/d,出水需满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)中的一级A标准。采用基于纯膜MBBR的BioFIMag工艺解决了项目占地紧张、施工周期短的问题。通过高密度生物膜区、强化膜水分离区并加载智能控制系统确保项目出水水质稳定达标及污水厂精准运行。该污水厂实际占地仅为0.067 m^(2)/(m^(3)·d^(-1))。仅用时30 d即完成项目的设计、施工和调试,出水COD、NH_(4)^(+)-N、TP、SS分别为13.07、1.47、0.26、2.83 mg/L,优于一级A标准。该项目运行电耗0.203 kW·h/m3。除磷混凝剂采用PAC,投加的Al与去除的TP的物质的量之比为2.1。直接运行费用0.168元/m3。BioFIMag■工艺具有极省占地、处理高效、超快实施、经济节约、管理简便等优势,适用于新建污水处理项目的实施。

微污染水处理厂纯膜MBBR工艺改造工程设计

华南某微污染水处理厂总处理规模为260×10^(4) m^(3)/d,为改善河道水质,需对原工艺进行升级改造,其核心控制指标为氨氮。通过对比曝气生物滤池、生物转盘、生物接触氧化、纯膜MBBR对处理微污染水氨氮的适用性,并综合考虑进出水水质、投资运维成本、施工难易程度等因素,最终选取纯膜MBBR工艺进行改造,将部分沉淀区改为纯膜MBBR区。分析了不同水力池型对悬浮载体流态的影响。采用侧进侧出微动力混合池型进行改造,改造后出水水质稳定,氨氮浓度低于0.5 mg/L,在沉淀时间缩短的情况下,TP去除率仍达到81%,优于排放要求;在处理水量长期超标情况下出水水质保持稳定,抗冲击负荷能力强。纯膜MBBR工艺路线简单、占地省,投资运维成本低,适于微污染水处理厂新建或改扩建。

纯膜MBBR用于南方某大型水质净化厂改造效果分析

南方某大型水质净化厂设计处理规模为260×104m3/d,主要处理微污染河道水。为提高系统的硝化能力,采用纯膜MBBR工艺对原平流沉淀池末端进行改造。悬浮载体全部投加3 d后,出水氨氮<1.0 mg/L,达到了设计标准。稳定运行期间,系统出水氨氮浓度为(0.19±0.14)mg/L,氨氮平均去除率达到91.64%,稳定达到《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅱ类水质标准。纯膜MBBR系统具备良好的间歇运行能力,悬浮载体离水7 d后恢复通水,用时4 d即可保障出水氨氮浓度达标。考察了温度、水力负荷、进水氨氮浓度、气水比对出水氨氮浓度的影响,并采用SPSS软件进行统计分析。结果显示,对出水氨氮浓度的影响程度排序为水温>进水氨氮浓度>>水力负荷和气水比。出水氨氮浓度与水温呈负相关,与进水氨氮浓度呈正相关。纯膜MBBR工艺良好的抗低温和水质冲击性能以及合理的设计参数,确保了在温度<15℃以及进水水质波动较大的情况下出水水质稳定达到设计标准。气水比对出水氨氮浓度影响较小,在0.7~2.0的气水比条件下悬浮载体流化良好,出水氨氮浓度均值<0.5 mg/L,稳定达标。水力负荷对出水氨氮几乎没有影响,系统具备良好的耐水力冲击性能。经过纯膜MBBR工艺改造后,系统出水COD、BOD5、TP、SS均优于改造前,项目总运行费用为0.076~0.109元/m^(3)。

纯膜MBBR工艺处理微污染水的工程启动研究

采用两级纯膜MBBR工艺处理低基质河道水,研究了启动过程中生物膜的硝化性能,并同步分析了生物膜厚度、生物量及微生物种群变化情况。结果显示,在冬季最不利水温条件下不接种污泥直接原水启动,经过10 d系统调试成功,出水氨氮稳定达标,一、二级MBBR区出水氨氮分别为(1.35±0.38)、(0.43±0.15)mg/L,硝化负荷分别为(0.182±0.026)、(0.066±0.020)kg/(m3·d),系统氨氮去除率达到(88.98±3.03)%,同时,系统具有一定的COD去除能力;启动过程中,负荷增长至第14天达到稳定,生物膜的生物量于第28天达到稳定,一、二级MBBR区的生物量分别为(2.66±0.36)、(2.14±0.19)g/m2,生物膜厚度分别达到(197±23)、(157±17)μm;生物膜负荷具有一定余量,能够抵抗进水负荷冲击。启动阶段,生物膜物种丰富度于第21天基本达到稳定,一级生物膜的物种丰富度、物种分布均匀程度高于二级生物膜,具有更高的物种多样性;生物膜中优势微生物主要有Nitrospira、Hyphomicrobium、Nitrosomonas、Kouleothrix、Pedomicrobium、Pedobacter等,其中硝化菌属Nitrospira在一、二级生物膜中的相对丰度分别达到8.48%~13.60%、6.48%~9.27%,Nitrosomonas的相对丰度分别达到2.89%~5.64%、0.00%~3.48%,而Hyphomicrobium和Pedomicrobium等菌属的存在可能与进水中芳香烃类DOM的转化有关。

基于纯膜MBBR的CANON工艺稳定运行及抗冲击性分析

应用CANON-MBBR系统处理实际污泥厌氧消化脱水液,考察了系统的稳定运行控制策略。结果表明:稳定期间,系统出水ρ(NH+4-N)稳定低于25 mg/L,去除率>96%;出水ρ(TIN)<70 mg/L,去除率>87%。系统维持纯生物膜运行,无须进行污泥回流与菌种的补投,实现了稳定的自养脱氮过程。运行期间,考察了水量、DO及温度对系统稳定性的影响,结果表明:在进水流量为80 m^(3)/d(为平稳期1.33倍)、ρ(DO)高达2~4 mg/L和24℃低温条件下系统依然保持较高的脱氮性能。高通量测序结果表明,系统优势氨氧化菌(AOB)和厌氧氨氧化菌(AnAOB)分别为Nitrosomonas和Candidatus Kuenenia,其相对丰度均值分别为6.5%和30.2%,亚硝酸盐氧化菌(NOB)的相对丰度始终低于0.1%,NOB被成功抑制。悬浮载体生物膜实现了AOB和AnAOB的高效富集,系统较低的AOB丰度限制了系统脱氮能力的进一步提升。

纯膜MBBR+A/O双泥系统用于制药废水脱氮工程

某制药废水处理厂进行扩容提标改造时面临的难题有氨氮去除率高、进水有毒有害物质浓度高、无新增用地、水质水量波动大以及工程施工困难等。采用纯膜MBBR工艺对系统进行原池改造,将已有A/O活性污泥脱氮工艺改造为纯膜MBBR+A/O脱氮双泥系统。实际运行效果显示,纯膜MBBR可有效削减进水氨氮负荷,硝化能力达到0.45 kgN/(m^(3)·d),正常运行系统出水氨氮<5 mg/L,实现了药厂提质增产的目标,保障了实际出水水质的稳定性。面对进水pH冲击、二氯甲烷冲击、长期低基质运行后进水负荷激增冲击等,纯膜MBBR系统受影响程度小,展现了较强的抗毒能力和快速恢复能力。纯膜MBBR池仅通过曝气即可实现系统的充氧、悬浮载体良好流化,风机电耗为1.0~1.8 kW·h/m^(3),占全厂总电耗的20%~35%。纯膜MBBR工艺具备负荷高、耐冲击能力强的优势,适用于高氨氮工业废水的处理。

实际氧转移效率测定方法探讨及工程验证

为探究污水处理系统曝气设备实际氧转移效率(AOTE)与标态氧转移效率(SOTE)之间的关系及适用条件,建立了AOTE与SOTE的关系模型,探讨了传统SOTE测定方法的局限性,提出了用改进的气体分压法和需氧量核算法测定AOTE.并在微污染水、市政污水两个实际工程项目中进行了验证,同步分析了悬浮载体存在时对SOTE的影响。结果表明.AOTE相比SOTE更适合作为不同水质、不同工艺氧转移效率的评价指标,建议采用气体分压法测定并通过AOR加以校对。气体分压法测定应根据测定区功能及环境条件,合理选择是否忽略二氧化碳,水蒸气影响。对于市政污水,忽略二氧化碳影响会带来约10%的测定误差。微污染水实际氧转移效率低于市政污水,主要受环境影响因子(E_(B))较低所致;穿孔曝气系统结合悬浮载体可提高系统标态氧转移效率至4.0%/m以上.达到与微孔曝气接近的水平,提高穿孔曝气系统的悬浮载体填充率可增加SOTE。悬浮载体的投加通过气泡切割和延长气液接触时间提高了SOTE。对于MBBR工艺,悬浮载体均匀流化是确保该工艺正常运行、良好传质的关键。