MBR工艺的反硝化除磷作用解英丽

－292－MBR工艺的反硝化除磷作用解英丽刘旭东胡桂玲张砚刘圣（沈阳建筑大学市政与环境工程学院，辽宁沈阳110168）随着化肥、农药、洗涤剂的普遍应用，废水中氮磷含量显著增加。传统的污水生化处理和水体的自净作用不能有效去除氮磷，氮磷的过量排放已经导致水体富营养化现象日趋严重。目前越来越多的国家和地区制定了严格的氮磷排放标准。在此情形下，发展可持续污水处理工艺显得势在必行。所谓可持续污水处理工艺就是不仅要满足排放标准，更要考虑污水的资源化和能源化，朝着最小的COD氧化，最低的CO2排放，最少的剩余污泥量以及实现磷回收和处理水回用等方面努力。这就要求开发出以低能量消耗（避免出现污染转移现象），少资源损耗为前提的新型污水处理工艺。1MBR工艺MBR是近年来将传统的污水生物处理技术与高质量的膜分离技术相结合而发展起来的污水处理新技术。将MBR应用于污水处理中，具有以下几个特征[4]：1.1能高效地进行固液分离,其分离效果比传统的沉淀池要好,且占地少,通过膜分离装置所获得的水质很好,可以直接再利用。1.2使生物反应器能保持高浓度的微生物。膜分离装置能阻止高分子量的有机物和悬浮物向系统外流失,使参与反应的微生物完全保持在生物反应器内,这对于截留世代时间较长的微生物尤其有利。1.3膜可以阻留许多分解速度较慢的大分子难降解物质,通过延长其停留时间而提高对它的降解效率。1.4剩余污泥产量小,污泥处理费用少。1.5易于实现自动化,操作管理方便。虽然MBR工艺也存在膜造价高，容易出现膜污染的不足之处,但是在水资源日益紧张的今天，随着膜技术的发展和日益成熟，膜生物反应器必将成为一种关键的水处理技术，尤其在脱氮除磷方面MBR将显示出更大的优势，而被广泛应用。目前许多污水处理工艺如缺氧-好氧（A/O）脱氮工艺、厌氧-好氧（A/O）除磷工艺和厌氧-缺氧-好氧（A2/O）生物脱氮除磷工艺等均已被发展应用于氮、磷的去除，并取得稳定的运行效果，但这些工艺需要配套建设预处理、生物处理、沉淀和污泥处理系统，需要较长的水力停留时间（HRT），并且出水还需要进行深度处理才可以进行回用。与传统的脱氮除磷工艺相比，MBR脱氮除磷工艺是一种新型的工艺，由于膜的截留作用，污泥的停留时间(SRT)可以不依赖于水力停留时间而单独加以控制,因此较长的SRT可以保证硝化菌等生长速度缓慢的微生物在系统中被完全地保留,这也使系统的运行管理更容易,而且膜的应用可使处理系统保持高生物浓度，允许系统处理高浓度的污水，有着容积负荷高，抗冲击负荷能力强，出水稳定，结构紧凑等传统工艺无法比拟的优势。但是与传统的脱氮除磷工艺相比，MBR工艺的研究还不是很成熟，很难同时达到脱氮除磷的最佳状态。在MBR中脱氮和除磷一直被认为是彼此独立的过程，这两个过程之间还存在着相互影响和制约的因素，主要表现在厌氧与缺氧段污泥量的分配比影响磷释放或硝态氮反硝化的效果，磷释放与硝态氮反硝化都需要碳源。同时硝化菌世代时间长，需要较长的污泥龄，而磷的去除主要靠从系统中排除剩余污泥，需要较短的污泥龄。因此实际应用中常出现脱氮效果好时除磷效果较差，除磷效果好时脱氮效果不佳的现象。2反硝化聚磷菌迄今的大量研究表明，部分聚磷菌能够在缺氧条件下推动反硝化作用，这部分聚磷菌被称为反硝化聚磷菌DPB(denitrificationphos－phorusremovalbacteria）。这类细菌包括：假单胞菌、莫拉氏菌属、肠杆菌科细菌、气单胞菌属和部分杆状菌属等。它们在以硝酸氮取代氧作为电子受体过量摄取磷的同时进行反硝化。利用DPB可以将脱氮和除磷统一起来，用一种菌群在同一反应器内同时完成两种营养物质的去除。这样不仅可以有效的解决反硝化细菌和聚磷菌对碳源需要的矛盾，而且氧的消耗量也得到相应节省，同时还可以减小反应器的体积。比较传统的专性好氧聚磷菌去除工艺，反硝化聚磷菌能分别节省约50%和30%的COD和氧的消耗量，相应减少剩余污泥量50%，还可避免COD单一氧化至CO2,使释放到大气中的CO2量明显降低。由于能量的节省和二次污染的减少，反硝化聚磷细菌富集的处理系统可以被视为可持续处理工艺。3MBR同步脱氮除磷研究现状国内外的大量研究证明，在MBR的活性污泥中存在着反硝化聚磷菌，而且通过创造厌氧、缺氧交替的环境可以使反硝化聚磷菌得到富集。1992年，Takahiro利用固定生物膜反应器进行了试验研究。结果表明,作为氧化剂NO3-和氧气在除磷系统中起着相同的作用,而且通过创造厌氧、缺氧交替的环境可筛选出以NO3-作为电子受体的聚磷菌优势菌属即DPB。王宝贞等研究证明,在MBR的活性污泥中存在着反硝化除磷菌(DPB),它们在缺氧条件下进行反硝化脱氮的同时摄取磷。K.H.Ahna在两阶段A2/O膜生物反应器工艺中也观察到同步脱氮除磷的现象。代文臣等采用序批式膜生物反应器(SBMBR)对反硝化聚磷菌的富集进行了研究,通过在厌氧/好氧过程中外加硝酸盐引入缺氧段,SBMBR系统经过两个阶段的选择和富集,反硝化聚磷菌占全部聚磷菌的比例从19.14%上升到69.16%。类似的实验室和生产性规模的生物除磷脱氮研究也表明,当微生物依次经过厌氧、缺氧和好氧三个阶段后,约占50%以上的聚磷菌既能利用氧气又能利用NO3-作为电子受体来聚磷,即DPB的除磷效果相当于总聚磷菌的50%以上。这些发现说明生物脱氮除磷系统中确实存在DPB而且通过驯化可得到富集DPB的活性污泥。MBR中反硝化聚磷菌的发现和驯化，为解决磷释放与硝态氮反硝化过程所需要碳源的矛盾，提高磷的处理效率，节约能源和资源，减少二次污染等方面提供了重要的理论依据和技术支持。代文臣等通过实验证明稳定运行的SBM－BR反硝化强化除磷体系具有良好的反硝化脱氮除磷和有机物去除特性,膜出水总磷浓度平均低于0.5mg/L,除磷效率达到96.1%,厌氧段COD去除率在98%以上,缺氧段脱氮和除磷效率分别达到100%和84%。同时肖景霓等在进行传统MBR与序批式MBR(SBMBR)的对比试验研究中发现,SBMBR有更好的同时脱氮除磷效果并通过试验对SBMBR在两种不同运行方式下[厌好氧交替MBR(A/OMBR)与厌氧/缺氧/好氧MBR(A2/OMBR)]污染物的去除性能及同时脱氮除磷的特性进行了相关研究,实验结果证明A/O与A2/O两种运行模式下的SBMBR对有机物、氨氮、TP均有良好的去除效果。由于A2/OMBR系统内污泥的反硝化除磷能力高于A/OMBR，所以A2/OMBR的除磷效率较A/OMBR高。这些研究为膜生物反应器同时脱氮除磷的实际工程应用提供了一些理论依据。在反硝化除磷的理论基础上，欧洲国家已经提出了很多新型的脱氮除磷工艺，如BCFS工艺，A2N(厌氧/缺氧和硝化)连续流反硝化除磷脱氮的双泥工艺，Dephanox工艺等。这些工艺最大程度地从工艺角度创造了DPB的富集条件,在实验和工程应用中取得了很好的效果。MBR的优势也可以在这些新型组合工艺中得到发挥，比如将MBR应用于双污泥反硝化处理工艺的好氧硝化阶段，可以提高整个系统的稳定性和处理效率。4结论与展望在可持续发展经济模式下，污水处理领域也提出了绿色可持续污水处理的新概念。在水污染日益严重、水资源日益紧张的今天，基于MBR工艺出水水质优异，可以达到直接回用的标准，而且污泥产率低，便于自动控制等优点，发展和推广MBR工艺对于摘要：在水体富营养化日益加剧的情况下，本着开发和应用可持续污水处理新工艺的理念，对MBR工艺在污水处理方面的优势，尤其是在脱氮除磷方面的潜力进行了概述。并且论述了反硝化聚磷菌的富集对于解决MBR系统中磷释放与硝态氮反硝化都需要碳源的矛盾，以及对于提高磷的处理效率，节约能源和资源，减少二次污染等方面的重要意义。提出通过加强与相关学科之间的合作，对高效菌种进行筛选和驯化，发展在线检测技术，利用数学模型对工艺进行优化，开发组合工艺等途径使MBR工艺在污水处理领域取得更深远和广泛发展的结论。关键词：脱氮除磷；MBR工艺；反硝化除磷；组合工艺（下转226页）生态与环境－226－减少水污染和缓解水资源紧张的现状有着深远的意义。在MBR工艺及其组合工艺中，充分发挥反硝化除磷作用对于提高污水处理的效率，实现能源和资源的节约，减少二次污染，以及对于开发出更加经济、高效的可持续污水处理新工艺着重要的意义。MBR工艺具有传统污水生化处理工艺无法比拟的优势。但与传统工艺相比，MBR脱氮除磷技术总体来说还不是很成熟。工程应用经验不太多，很多研究成果还只停留在实验室阶段。在我国MBR的发展受到膜造价高，容易出现膜污染等因素的制约，如能广泛展开与相关学科之间的合作，研制出新的高效廉价的膜材料，则可为MBR系统的广泛应用扫清一个主要障碍。研究和发展新的MBR组合工艺，对于提高处理特殊废水的效率，特别是提高氮磷的去除效果提供了新的思路。对高效菌种进行筛选和驯化，培养出适合于高效处理特殊废水的菌种（如DPB），将使MBR发展更加深入和广泛。另外，发展各种在线检测技术，利用数学模型对MBR工艺进行优化可以进一步提高工艺的可控性。参考文献[1]成英俊，张捍民，张兴文等.生物膜-膜生物反应器脱氮除磷性能[J].中国环境科学，2004,24(1)：72-75.[2]刘硕,王宝贞,王正等.复合式膜生物反应器强化脱氮除磷的实验研究[J].现代化工，2006，26（5）：40-44.[3]王宝贞,王琳.水污染治理新技术-新工艺、新概念、新理论[M].北京:科学出版社,2004:33-34.强化时间观念增强基本功训练侯小平（本溪市机电工程学校，辽宁本溪117000）长期以来，我国教育重理论，轻实践，企业内部技术性岗位人才缺乏，技术创新型人才更为匮乏，工艺、产品的智能成分少和技术含量低，高技术附加值小，在国际市场上竞争力不足。随着我国改革的日益深化和开放的不断扩大，社会急需生产、建设、管理和服务等一线的技术应用型人才。因此，培养学生动手能力和创新能力，开展实践性教学意义重大。职业技术学校是培养有社会主义觉悟，身体健康、有文化理论知识、又有实践操作技能的技术工人。而实习教学又是各专业的必要的实践性教学环节，在教学计划中占有重要的地位。实习教学质量的好坏，起着关键作用，而且直接影响到培养学生的质量。因此就车工专业的实习教学过程，亦应强化“时间观念”，以适应工厂对车工专业技术人才的需要，以适应工厂提高经济效益的需求。下面分两个问题谈点粗浅的看法：1增强技能、技巧训练、提高劳动生产率劳动生产率是指在单位时间内生产合格产品的数量，或指用于生产单件产品所消耗的劳动时间。让我们分析一下，加工一个零件由那些时间所组成的呢？主要由四方面的时间组成：a.进行切削所需要的时间b.辅助时间c.机床维护保养时间d.自然休息时间其中缩短辅助时间和进行切削所需要的时间尤为重要。辅助时间又包括：a.安装夹紧和卸下工件的时间b.调整机床的时间（包括回转刀架、开停车、调整吃刀深度、进退刀的空走刀时间）c.测量和检验工件的时间d.装夹、调整车刀的时间e.清除切削的时间进行切削所需时间决定于：切削速度、走刀量、吃刀深度、工件直径、工件长度等。以上可以看出辅助时间和进行切削所需时间，这两方面是提高劳动生产率的关键。然而在实习教学过程中，要把提高劳动生产率溶于实习教学之中。例如：过去很多学生装夹调整一把车刀要十多分钟时间，车床转速、走刀量、吃刀深度选得不合理。一般两至三刀可以车到尺寸，而学生操做起来则四至五刀或更多刀才能完成。明显看出这两方面的薄弱，这就需要实习指导教师认真努力作好工作，来增强学生技能、技巧训练，利用实际零件的加工，给学生边讲解边示范：缩短辅助时间和进行切削所需时间的方法。采取的基本做法是：a.装夹车刀训练：采用计时训练法，安装四把车刀计时十分钟，锻炼学生忙而不乱、急而不慌、紧张而有秩序的操作作风。b.在切削上着重推行：稳、准、狠的吃刀方法。关键是最后一刀“准”，要达到准必须测量准、对刀掌握准才能达到上刀准。缩短进行切削所需时间，又涉及到理论知识和实践知识的综合。这就需要实习指导教师不但有理论知识，还要有丰富的实