MBR超高污泥浓度

书书书论述与研究!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!#$%&工艺在超高污泥浓度下的运行刘纪成!’张’勇!’陈春生!’李善强!’马泽宇!’熊晓丽北京碧水源科技股份有限公司!北京()**)+#’’摘’要!’为了解超高污泥浓度$,--#对膜生物反应器$%&#工艺运行效果的影响!分析了某采用厌氧.缺氧.好氧.缺氧!!!##$%&工艺的城市污水处理厂在超高$,--浓度下的运行情况$结果表明%$%&工艺可在较高的污泥浓度下运行!并且高污泥浓度有助于系统对有机物的去除$该污水厂的$%&膜池在*)/.,左右的超高污泥浓度下运行了超过+))0的时间!出水12&氨氮&34&35浓度分别约为(6&)768&+789和)7*:;/.,’高污泥浓度可增强系统抵御低温&进水负荷冲击的能力!并且联合后置缺氧段强化了系统的内源反硝化$$%&系统在高污泥浓度下运行!需要密切注意膜通量及跨膜压差的变化!适时进行膜清洗!以免发生膜污染$’’关键词!’膜生物反应器’’污泥浓度’’膜污染’’内源反硝化’’后置缺氧池中图分类号!3==*’’文献标识码!!’’文章编号!()))#6+)*!*)()=#)))(#):!#$%&’()*)%+,-’-(.**!*#/012$(3#--’)4+&$%56’768+9:7#;()3#)&$%&’(),?@ABCDEF/#’GH!4IJKF/#’1HL41DMFBNDEF/#’,?-DOFBPAOF/#’$!GEBQM#R?4IRAOKBSA!!#$#%&’(#&#%)*+(,-.%/0/&12/34+53#!#$#%&()**)+#2.#%*’’*-&$%3&$’3DEOCTMOSKUEVOTAKF0OTOKWOXONTEXOTEVTVEOT;EFTUSOFTXATDOFOEVKYAC.OFKZAC.OEVKBYAC.UKNTBOFKZAC!!!!#$%&UVKCENNXONOFOSQ[E0AFKV0EVTK\FKXTDEEWWECTKWMSTVOBDA/D$,--KFTDEKUEVOTAKFKW!!!#$%&UVKCENN73DEVENMSTNNDKXE0TDOT$%&UVKCENNCKMS0KUEVOTEOTDA/D$,--CKFCEFTVOTAKF#XDACDXONYEFEWACAOSTKTDEVE;K]OSKWKV/OFAC;OTTEV73DE$%&NQNTE;XONVMFFAF/AF$,--CKFCEFTVOTAKFKWOYKMT*)/.,WKV;KVETDOF+))0OQN#0MVAF/TDETA;ETDE;EOF12#4H8#4#34#35CKFCEFTVOTAKFNKWEWWSMEFTXEVEOYKMT(6#)768#+789OF0)7*:;/.,VENUECTA]ESQ73DEDA/D$,--CKMS0AFCVEONETDEOFTABA;UOCTOYASATQKWTDENQNTE;TKSKXTE;UEVOTMVEOF0AFWSMETSKO0#OF0NTVEF/TDEFTDENQNTE;%NEF0K/EFKMN0EFATVAWACOTAKFCK;YAFE0XATDTDEUKNTBOFKZACUDONE7HKXE]EV#XDASEVMFFAF/AFO]EVQDA/D$,--#TDE$%&NQNTE;NDKMS0YEUOA0CSKNEOTTEFTAKFTKTDE;E;YVOFEWSMZOF0TVOFN;E;YVOFEUVENNMVE!3$5]OVAOTAKF#OF0FEE0TA;ESQXONDAF/#AFKV0EVTKO]KA0;E;YVOFEWKMSAF/7’’=#,($:-$’$%&&’$,--&’;E;YVOFEWKMSAF/&’EF0K/EFKMN0EFATVAWACOTAKF&’UKNTBOFKZACTOF\’’城市污水传统生物处理工艺中好氧池的$,--浓度通常维持在*7:^67:/.,范围内#污泥回流比为:)_^())_#在一些高浓度污水处理工程中#设计的污泥浓度可达到^()/.,’高低污泥浓度下运行均有其优缺点#在低污泥浓度下工艺的处理效率较低#需要的池容更大&而在高污泥浓度下运行的(((第86卷’第=期*)(年:月’’’’’’’’’’’’中国给水排水1H?4!‘!3L&a‘!-3L‘!3L&’’’’’’’’’’’’’bKS7864K7=$OQ*)(工艺又会出现跑泥)死泥)污泥膨胀等问题’膜生物反应器!$%&工艺具有污泥浓度高)排泥量少)占地省)出水水质好等优点*(+#因而被应用于国内外许多新建及改造污水处理厂中**+’目前#综合考虑膜的产水率)运行情况及寿命等因素后#$%&工艺通常设计的膜池污泥浓度为^()/.,’实际工程中也有在超过()/.,的膜池污泥浓度下运行的#但在*)/.,甚至更高情况下运行的$%&实际工程尚未有过报道’笔者通过对南京某$%&工艺污水处理厂的运行数据及参数进行分析#探讨了$%&系统在超高污泥浓度下运行的可行性#以及需要注意的事项#以期为其他$%&工程在超高污泥浓度下运行提供参考’!工程概况!#!处理工艺该污水厂采用厌氧.缺氧.好氧.缺氧!!!!#$%&工艺#设计规模为()c()6;8.0#现实际处理水量为!+^c()6;8.0’工艺流程见图(’!#$%&’()*!+#,-.#/0(12!!345)067819:;-=7&&&?-@A=B12C-7C-DAC-图!工艺流程示意!#$进水水质该污水厂进水为城市污水#其12)%2:)35)34)氨氮浓度范围分别为:9^86)*(^(+)*^)(^:)):^:);/.,#平均值依次为*)+)9:76)6)*=79)**79;/.,&UH值范围为9^97+#均值为978&水温在(8^*e之间波动#均值为**e’!#%运行参数系统的-&3为(0#厌氧段)缺氧段)好氧段)后置缺氧段)膜池的H&3分别为(7=:)*76:)678:)*7:)(78D#好氧段2为)7*^(;/.,#膜池的曝气强度为+)^=);8.!;*(D#膜池至好氧池)好氧池至缺氧池)后置缺氧池至厌氧池的回流比分别为+))_):))_)8))_!设计值分别为6))_)6))_)*))_#膜池的$,--为()^*:/.,#$,b--.$,--值为)78^)7+!平均为)76#膜通量为(^*:,.!;*(D#温度为(8^*e’$运行情况与分析$#!高污泥浓度的产生该污水厂设计的污泥浓度是^()/.,#但由于在实际运行过程中出现污泥脱水设备故障等问题#导致系统无法正常排泥)脱水#污泥浓度逐渐升高!见图*’该系统中的污泥浓度最高约为*+/.,#*)(+年8月,*)(9年()月的+()0内#膜系统在*)/.,以上的污泥浓度下连续运行时间长达())0以上#膜池$,--平均浓度维持在(76/.,左右#均属于超高污泥浓度!图*中相邻污泥浓度变化幅度较大的主要原因是每天混合液取自不同膜池#主要反映系统整体污泥浓度变化趋势’然而#从膜系统跨膜压差!3$5及膜通量的变化!见图8可以看出系统整体并没有崩溃#跨膜压差平均为#*6\5O左右#对应的膜通量平均为(76,.!;*(D左右’!!#!$%&%!’$!#$%&(!)*+%#%$$!$$,$$’$$-$$&$$!(.’()*!&)(*+,)*%/’)(*图$系统污泥浓度变化!#$$!%&’(%(($(()((!((*((&((!+,(-%(-$(-)(-!(-*(!+!!.$/-%##$%&+012!#$%图%高污泥浓度下膜通量及跨膜压差的变化在膜池$,--浓度最高!超过*)/.,的一段时间#系统的跨膜压差较大#频繁超过了#8)\5O#说明此阶段膜污染严重#膜系统有一定的运行风险#故进行了频繁的化学清洗’在修复污泥脱水等设备后(*(第86卷’第=期’’’’’’’’’’’’’’中国给水排水’’’’’’’’’’’’XXX7XOTEV/ONDEOT7CK;通过加大排泥量将污泥浓度降低#并进行维护性清洗#使得膜系统的3$5恢复至正常区间’综上所述#$,--浓度在*)/.,以内时#膜池通过正常的在线化学清洗及根据压差变化适当增加清水反冲洗可实现膜系统的正常运行#但当膜池$,--增加至*)/.,以上时#膜系统的运行效果会明显恶化#所以膜系统污泥浓度不宜超过*)/.,’这个污泥浓度比&KNEFYEV/EV等*8+报道的污泥浓度限值还高:/.,#这可能与进水水质及污泥的黏度不同有一定的关系’实际上目前普遍认为#污泥浓度本身并不直接影响膜通量的衰减#当$,--浓度较高时会迅速形成滤饼层#对膜起到潜在的保护作用&而当浓度较低时#膜孔堵塞比较严重#起主要生物污染作用的因素是微生物代谢产物L5-*6+’但是在高于污泥浓度的临界值后#混合液黏度及L5-含量会增加得更快#如?TKFO/O等曾报道当$,--高于临界值!()^(9/.,时#黏度随$,--呈指数增长#而根据本系统的实际情况推测其临界值为(=^*)/.,’$#$高污泥浓度下对有机物及的去除效果在高污泥浓度下系统一直保持着良好的12去除效果#系统的进水12平均约为*)+;/.,#出水12平均约为(6;/.,’此外#系统的进水%2:较低#平均约为9:76;/.,#进水%.1值约为)78+#表明该进水可生化性并不佳’然而#系统对有机物的去除效果依然很好#12平均去除率达到=)_以上#出水12浓度稳定优于地表水!类水标准’分析原因这可能与系统的高污泥浓度以及$%&系统去除有机物的优越性有关$一方面#高污泥浓度降低了系统的有机负荷#虽然$,b--.$,--平均值仅有)76#但由于污泥浓度高#所以还是有大量的微生物参与降解有机物#在易降解的有机物不足时#微生物开始降解难降解的大分子有机物&另一方面#好氧池与膜池两段良好的好氧环境又为好氧微生物分解大分子难降解有机物提供了优越的环境条件’该系统主要是通过化学法除磷#除磷药剂为聚合氯化铝!5!1’尽管系统的进水35浓度波动较大#但出水35浓度基本稳定在)7:;/.,以下#平均为)7*:;/.,’由此可见#通过化学方式除磷基本不受超高污泥浓度的影响#而俞开昌等*:+的研究也表明除磷药剂的投加不会增加膜污染’但在超高污泥浓度下系统的生物除磷能力是否受到了影响尚需进一步研究’$#%高污泥浓度下系统的脱氮效果传统生物脱氮通常分为硝化和反硝化两个过程#所以系统的脱氮效果主要由这两个过程共同决定’经测定#该系统在高污泥浓度下一直保持着良好的硝化效果#平均氨氮去除率约为=7(_#出水氨氮浓度基本维持在(;/.,以下’由于硝化细菌泥龄长#生长缓慢*+#9+#所以通常活性污泥系统中硝化细菌的含量均不高#特别是在冬季水温较低的情况下#硝化细菌生长更慢#以至于很多传统活性污泥系统在冬季的硝化效果均较差’而本系统中超高污泥浓度对硝化效果的促进作用主要体现在高污泥浓度增加了系统中的硝化细菌总量#此外系统也始终保持着充足的溶解氧供应#因此在运行过程中始终未出现硝化不足的情况’同时#系统始终保持着良好的脱氮效果#34去除率平均约为997)_#出水34平均浓度约为+789;/.,!见图6’这表明系统的反硝化效果极佳#但从进水%2:浓度可知#其碳氮比不足8#并不适合反硝化脱氮#故推测发生了内源反硝化’!#$%&’()*!!*)(’&!+,!$&(*-.+!/0!##!#+1$%&%!’(图&系统进出水总氮浓度变化$#&高污泥浓度下的内源反硝化理论上单纯发生反硝化的碳氮比约为*7+f(#加上同化作用会消耗碳源#以及能量不能充分利用等因素#在实际工程中反硝化所需碳氮比一般在:以上’然而#在所统计的时间内#该厂进水%2:平均只有9:76;/.,左右#而平均34去除量约为*8;/.,#每天消耗的%2:与当天去除的34量平均比值约为878!见图:#有时甚至还达不到理论最低值#但系统却能始终保持良好的脱氮效果#故推测存在-其他碳源.来弥补进水%2:的不足’根据碳源来源划分#反硝化所需的碳源通常可分为三种$(8(XXX7XOTEV/ONDE