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水温对MBR工艺污水处理厂运营影响
来源:济南乾来环保技术有限公司 发布时间:2022-11-23 09:55:41 浏览次数:
摘要: 
       长沙市湘湖污水处理厂为研究对象,通过对 2017 年 5 月—2018 年 5 月的全年生产数据进行分析,探讨 MBR 工艺污水处理厂实际运营时水温对膜通量和各类污染物去除率的影响等。结果表明: 水温在 12~ 32 ℃区间变化时,该污水处理厂的出水水质较稳定; 膜通量受温度变化影响较大,随温度变化呈线性关系; 氨氮、COD 和 TP 的整体去除率受水温影响较小,但随着温度升高,COD 和 TP 去除率的波动性增大; 在有外加碳源时,温度对 TN 的去除率影响甚微。
关键词: 
       污水处理厂运营; MBR; 水温
 
0      引 言
        MBR( 膜生物反应器) 具有占地省、出水水质高等特点,目前关于 MBR 工艺的研究和工程应用越来越多。由于水温是影响污水处理厂运营的一个重要因素,而我国南、北地区气候差异较大,目前有关水温对 MBR 工艺影响的研究较少。以长沙市湘湖污水处理厂为研究对象,通过对 2017 年 5 月至 2018年 5 月的全年生产数据进行分析,探讨 MBR 工艺污水处理厂实际运营时水温对膜通量和各类污染物去除率的影响等,以便为其他类似污水处理厂的运营管理提供参考。
1     工程概况
       湘湖污水处理厂设计处理规模 14×104m3 /d,主体工艺采用膜生物反应器( MBR) 工艺,建成投产于2016 年 9 月,出水水质达到 GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类标准( 其中 TN≤8 mg /L) 。
1. 1 工艺流程
       污水处理厂工艺流程如图 1 所示。
        
1. 2  MBR 处理系统设计参数
        MBR 处理系统设计参数见表 1。
         
2      实际运行效果
2. 1  实际进水水质及分析
        长沙市湘湖污水处理厂 2017 年 5 月至 2018 年 5月的进水水质情况见表 2。
            
 
        由于该污水处理厂纳污范围是市区人口密集区,进水基本都是生活污水,从进水指标上来看生化性较好且满足生化脱氮除磷的要求。
2. 2   运行状况及效果
         该污水处理厂设计出水指标为 GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类标准( 其中 TN≤8 mg /L) ,表 3 为该厂 2017 年 5 月至 2018 年 5 月的实测出水水质、水量。
 
           
        由表 3 可知: 该厂 MBR 运行效果稳定,出水各项指标均优于设计标准,对 COD、SS、氨氮、TN、TP 的平均去 除 率 分 别 达 到 了 95. 0%、99. 8%、98. 5%、69. 2%、95. 6%。
3      水温和处理效果的变化规律
3. 1  水温的变化规律
        该污水处理厂位于湖南省中部地区湘江流域,所属地区属于亚热带季风气候,气候特征是: 四季分明、降水充沛、气候温和、雨热同期。
            
        图 2 为该污水处理厂 2017 年 5 月至 2018 年 5 月一整年的水温监测情况,全年最低水温为 12. 3 ℃,最高水温 31. 7 ℃,平均水温为 22. 3 ℃,1 月至 3 月平均水温较低,在 15 ℃以下,8 月和 9 月平均水温较高,超过 30 ℃。
3. 2   温度对膜通量的影响
         根据污水处理厂每日处理的水量可计算出 MBR系统的膜通量,图 3 即为该厂 MBR 系统膜通量与水温的变化关系。
 
         
       由图 3 可知: 在水温 12 ~ 32 ℃ 变化时,该厂使用的中空纤维膜膜通量与水温变化呈线性关系,膜通量随着水温升高明显的增加。进一步分析: 水温主要是通过影响膜的平均孔径从而影响膜通量,该厂的 MBR 实测膜通量变化规律表明,在该温度范围内和污泥浓度条件下,温度每升高 1 ℃,膜通量约增加 0. 8%。另外在水温达到 25 ℃左右时,膜通量才达到 17. 8 L /( m2·h) 的设计值,全年平均膜通量为 17. 5 L /( m2·h) 。
3. 3   温度对 COD 处理效果的影响
 
          
        图 4 为该厂 COD 去除率与水温的变化关系。可知: 水温在 12 ~ 32 ℃ 变化时,MBR 工艺对 COD 有着较高的去除率,平均达到了 96%; COD 去除率随着温度升高总体呈下降趋势,且波动性变大,去除率最低值只有 83. 7%。分析原因: 由于 MBR 的超滤膜优异的截留作用确保了活性污泥在反应器中的稳定增殖,活性污泥质量浓度增大,从而实现了对有机物的高效降解,并对温度产生了较强的抗冲击能力。
3. 4  温度对氨氮处理效果的影响
 
               
 
        图 5 是该厂温度与氨氮去除率的变化关系。可知: 水温在 12 ~ 32 ℃ 变化时,氨氮的去除率影响变化不大,MBR 系统对氨氮的去除率很高,平均去除率在98%左右,最低也有 95%。分析原因: 通过 MBR 膜的截留和富集作用,硝化菌长期滞留在系统中,满足其生长需求。
3. 5  温度对总氮处理效果的影响
 
           
       图 6 是该厂温度与 TN 去除率的变化关系。可见: TN 的去除率上下波动较大,TN 去除率波动和水温变化之间没有明显的规律,总体来说 MBR 工艺的TN 平均去除率在 70%左右。分析原因: 主要是由于和传统活性污泥法相比,温度对 MBR 工艺 TN 去除效率影响主要是通过进水 C /N 来体现,该厂有投加外部碳源,因此温度对进水 C /N 的影响甚微。
3. 6   温度对总磷处理效果的影响
 
            
 
      图 7 是水温在 12~ 32 ℃ 变化时,TP 去除率相应影响的变化趋势图。可知: 该厂的 TP 平均去除率为96%,分析 TP 去除率较高的原因: 由于 MBR 膜较高的截留效果,使得在 MBR 工艺中实施化学除磷和传统活性污泥法有大的区别,溶解性总磷只要改变形态或形成细小的絮体即能被去除。
 
            
        另外由图 8 可知: 随着温度升高 TP 类似 COD 一样,去除率呈整体下降趋势并发生明显波动,最低时只有 85. 2%。进一步分析膜通量对 COD 和 TP 去除率两者的变化关系,图 7 是膜通量变化时,COD 和 TP去除率相应的变化规律。由图 8 可知,随着膜通量的升高,COD 和 TP 的去除率逐渐下降,同时波动范围变大。分析原因: 在温度较高时,由于膜通量的上升和膜平均孔径的增大,出水中的 COD 和总磷浓度的变化导致了去除率的波动。因此,温度对 COD 和 TP去除率的影响主要是通过影响膜通量来反映的。
 
4     结论及建议
       1) 水温在 12~32 ℃ 区间变化时,MBR 工艺污水处理厂的 COD、氨氮、TN、TP 的平均去除率分别为95. 0%,98. 5%,69. 2%、95. 6%,平 均 膜 通 量 为17. 5 L /( m2·h) ,污水处理厂的出水水质较稳定。
       2) 膜通量受温度变化影响较大,水 温 在 12 ~32 ℃区间时,膜通量和温度变化呈线性关系。由于膜通量直接影响 MBR 系统的产水量,因此北方或冬季低温地区在 MBR 工艺污水处理厂运营时,要做好保温措施。
      3) 氨氮、COD 和 TP 的整体去除率受水温影响较小,但随着温度升高,COD 和 TP 去除率的波动性增大。因此水温较高时,MBR 工艺污水处理厂运营要考虑减少进水量或投加药剂,保障出水的稳定性。
      4) TN 去除率波动和水温变化之间没有明显的规律,温度对 MBR 工艺 TN 去除效率影响主要是通过影响进水 C /N 来体现,在有外加碳源时,温度对 TN的去除率影响甚微。
 
 
原标题:水温对 MBR 工艺污水处理厂运营影响
原作者:刘 焘 党朝华 袁雅洁