A/A/O-MBBR耦合工艺处理城镇污水效能研究

范琦，李广，秦娟娟，董晓航

A/A/O-MBBR耦合工艺处理城镇污水效能研究

范琦，李广，秦娟娟，董晓航

（吉林建筑大学，吉林 长春 130118）

采用A/A/O-移动床生物膜反应器（A/A/O-MBBR）耦合工艺，研究在进水各项指标一定的情况下，通过调整污泥龄（18 d、15 d、12 d、9 d、6 d），观察出水各项指标，进而讨论不同污泥龄对此系统的影响。研究表明：此系统对于氨氮（NH4+-N）和总氮（TN）的去除效果较好。随着污泥龄的不断减小，COD的去除率呈现出先稳定后下降的现象，总磷（TP）的去除率呈现出先上升后下降的趋势。当污泥龄为15~12 d时，A/A/O-MBBR耦合工艺脱氮除磷效果最佳。

A/A/O-MBBR耦合工艺； 污泥龄； 氨氮（NH4+-N）； 总氮（TN）； 总磷（TP）

A/A/O工艺作为传统的生物除磷脱氮工艺得到了广泛的应用，在A/A/O工艺的基础上增设MBBR工艺作为深度处理，形成A/A/O-移动床生物膜反应器（A/A/O-MBBR）耦合工艺，也是近年来比较热门的水处理工艺，舒敏玉[1]等将硝化液回流比分别控制为100%、150%、200%、250%、300%，研究不同硝化液回流比对MBBR一体化设备脱氮除磷效果的影响。刘月[2]通过改变MBBR与A/O组合工艺的运行条件，研究了在不同的运行条件下污染物的处理效果，以及组合工艺的抗冲击能力、对低温的调整适应能力。钱亮[3]等人以现有传统A/A/O脱氮除磷工艺为研究和改造对象，在不新增土地、不新建反应池、不改变主体结构的前提下，研究如何提升现有构筑物的处理能力。王晓莲[4]等人发现通过控制和改变A/A/O工艺的相关运行参数，可以使该工艺呈现出反硝化除磷功能。

本实验通过改变污泥龄，研究分析不同污泥龄对A/A/O-MBBR耦合工艺脱氮除磷的影响。

1 实验部分

A/A/O工艺作为最常见的污水处理工艺，具有总水力停留时间短，运行费用低，厌氧、缺氧、好氧交替进行，出水水质稳定，不易污泥膨胀等特点。但是该工艺在实际应用中还是存在着硝化细菌，反硝化细菌，聚磷菌污泥龄不同的问题，以及反硝化菌和聚磷菌对碳源争夺的问题。

1.1 实验水质

实验采用人工配置废水，实验水质详见表1。

表1 实验水质

1.2 实验运行条件

反应器由有机玻璃制成，实验装置流程见图1，MBBR段的悬浮填料填充比为40%，DO保持在2~3 mg·L-1。污泥通过恒流蠕动泵，回流至厌氧池前端与进水混合，污泥回流比为60%。硝化液回流比为200%。观察不同污泥龄对A/A/O-MBBR耦合工艺脱氮除磷的影响。

图1 实验装置示意图

1.3 实验分析项目及方法

实验分析项目及方法见表2。

表2 实验中常规指标及检验方法

2 实验结果与讨论

装置共稳定运行了9周，每次更换污泥龄后，以1周的时间为适应期，适应期后测出1周内每天的进出水中各类污染物的浓度，随着污泥龄的降低，装置内的污泥量逐渐降低，污泥浓度由最初的3 000 mg·L-1，变为1 800 mg·L-1，剩余污泥的排放量逐渐增加，本实验又考察了污泥龄对COD、氨氮、TN、TP的影响。

2.1 污泥龄的改变对COD去除效果的影响

图2为A/A/O-MBBR耦合工艺在不同污泥龄下对COD的去除效果的影响。

图2 不同污泥龄下COD的去除效果

COD的进水浓度控制在379.6~355.24 mg·L-1，随着污泥龄的变化18 d、15 d、12 d、9 d、6 d，得出结论当污泥龄大于9 d时，去除率始终控制在85%左右，当污泥龄小于9 d时，COD的去除率明显下降。可见当污泥龄大于9 d时，污泥龄的改变对COD的去除率影响并不大，而污泥龄过小，会大大降低工艺对COD的去除。

分析认为，当污泥龄在18 d、15 d、12 d时，由于污泥龄长，各个反应池中微生物种类及数量较多，对碳源的需求较高，因此COD的去除效果较好，在此范围内污泥龄对COD的去除率影响并不是很明显。当污泥龄为6d时，世代周期较长的微生物还未来得及增殖就被洗出系统，造成系统生物量下降，有机物的降解量也随之降低，进而导致出水COD浓度高。

2.2 污泥龄的改变对氨氮去除效果的影响

由图3可以看出，随污泥龄的变化，氨氮的去除率一直在90%以上，说明此系统对氨氮的处理效果较好，只是随着污泥龄的降低，系统对氨氮的去除率存在略微的下降。主要是因为氨氮的去除途径包括生物同化作用的硝化作用，主要是依靠硝化细菌的硝化作用[5]，硝化细菌为自养型微生物，其生长的世代周期长，过低的污泥龄不利于其生长，进而导致对氨氮的去除率略微下降。

图3 不同污泥龄下氨氮的去除效果

2.3 污泥龄的改变对总氮去除效果的影响

硝化反应与反硝化反应的好与坏直接决定着系统的脱氮效果，由图4可知。

图4 不同污泥龄下总氮的去除效果

总氮的去除率随着污泥龄的降低而降低，分析原因当污泥龄过低时，系统内的环境并不利于一些微生物生长，以硝化细菌和反硝化细菌为例，硝化细菌为自养型微生物，其生长的世代周期长，过低的污泥龄不利于其生长，进而影响到硝化反应。即使反硝化细菌为异养型微生物，但是过低的污泥龄，使多数反硝化细菌还未来得及利用外部碳源进行增殖，就随着污泥一起排出系统，同样不利于其生长。但此系统出水均达到一级A标准，说明A/A/O-MBBR耦合工艺，具有稳定的脱氮效果

2.4 污泥龄的改变对总磷去除效果的影响

由图5可知，总磷的去除率随着污泥龄的降低，呈现先上升后下降的趋势。

图5 不同污泥龄下总磷的去除效果

当污泥龄从18 d降低到12 d时，可以看出随着污泥龄的降低，总磷的去除率有明显的提高，其原因是聚磷菌生长周期短，而除磷的主要途径又是通过剩余污泥排放，所以短污泥龄有利于此系统对磷的去除，但是当污泥龄从9 d降低到6 d时，系统除磷的效果明显下降，正如前文所提，当污泥龄过小，系统内的环境不利于一些微生物生长，许多聚磷菌和反硝化聚磷菌还未参与除磷就被排出系统，因此可以看出降低污泥龄有利于系统除磷，但污泥龄过低会对系统起到反作用。

3 结 论

当污泥龄控制在18 d、15 d、12 d时COD的去除率始终控制在85%左右，总磷的去除率也有明显的提高，随着污泥龄的不断降低，当污泥龄控制在9 d到6 d时，COD的去除率和系统除磷的效果明显下降，氨氮的去除率一直在90%以上，总氮的去除率随着污泥龄的降低而降低，但出水均达到一级A标准，因此可以得出结论，将污泥龄控制在12~15 d，系统脱氮除磷效果最好。

［1］舒敏玉，陈俊鸿，刘涛，等. 硝化液回流比对MBBR 一体化设备脱氮除磷的影响研究[J].广东化工，2018，17（45）：63-65.

［2］刘月. MBBR与A/O复合工艺优化运行关键技术中试研究[D]. 昆明理工大学，2016.

［3］钱亮，李胜，贺北平，等. 投加生物填料实现A2/O工艺改造的案例分析[J]. 净水技术，2017, 36 (01): 82-86.

［4］王晓莲，王淑莹，王亚宜，等. 强化A2/0工艺反硝化除磷性能的运行控制策略[J] . 环境科学学报, 2006, 26 (5) : 722-727.

［5］杜国帅．改良型A2/O 处理低碳源城市污水脱氮除磷实验研究[D]．河北工程大学，2013．

Study on the Efficiency of A/A/O-MBBR Coupling Process in Treating Municipal Wastewater

,,,

（Jilin Jianzhu University, Changchun Jilin 130118, China）

A/A/O-MBBR coupling process was adopted to study the effluent index under the condition of a certain inlet index, and the effluent index was observed by adjusting the sludge age (18d, 15d, 12d, 9d, 6d), and then the influence of different sludge ages on the system was discussed. The results showed that the system had good effect on the removal of ammonia nitrogen (NH4+-N) and total nitrogen (TN).With the decreasing of sludge age, the removal rate of COD was stable at first and then decreased, while the removal rate of total phosphorus (TP) increased at first and then decreased. When the sludge age was 15~12d, the A/A/O-MBBR coupling process had the best denitrification and dephosphorization effect.

A/A/O-MBBR coupling process; Sludge retention time; Ammonia nitrogen (NH4+-N) ;Total nitrogen (TN) ;Total phosphorus (TP)

吉林省发展和改革委员会产业技术研究与开发项目（项目号：2019C055-6）。

2021-01-27

范琦（1995-），男，硕士学位，辽宁省沈阳市人，2018年毕业于吉林建筑大学给排水科学与工程专业，研究方向：污水处理，市政工程，黑臭水体治理。

李广（1982-），男，副教授，工学博士学历，主要从事污水生物处理技术的研究和工业化应用，以及生物电化学技术研究。

TQ085+.413

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1004-0935（2021）03-0289-03