随着我国城市工业迅速发展，对环保要求日益严格。为预防海湖河口静态水体富营养化，应发展适合我国国情的水处理技术工艺，适应经济高速发展带来城市污水治理需要，为解决水资源的短缺提供新方法。MABR 利用气体分离膜为微生物附着载体，利用微生物升华特性去除水体中的 COD 等污染物，MABR 技术具有许多独特优点。采用新型脱氮除磷工艺对污水处理研究，表明新工艺技术可利用内源碳进行生物脱氮除磷。
关键词 ：
脱氮除磷 ；污水处理技术 ；环保
0 引言
水是维持生命健康的基本要素，地球上有 97% 的水资源无法饮用，能够利用的淡水仅占地球总水量的0.26%，随着工业飞速发展，药品等化学成分复杂的生活用品涌现，导致我国水污染严重。由于废水大量排入江河，海生物死亡与水污染直接相关。水环境问题是我国今后相当长时间内的重要问题。随着人们环保意识的强化，废水处理已成为制约国民经济发展的重大课题。
当前我国许多企业废水处理效果不理想，必须削减污染物的排放，优化完善污水处理工艺。污水处理厂传统水处理工艺存在许多不足。目前国内外对 MBR 研究发展很快，脱氮率为 40%~60%，强化 MBR 工艺对氮磷的去除工艺成为当前水污染控制的研究重点。
1 污水生物脱氮除磷技术
我国年均水资源总量居世界第六位，但人均水资源量不足世界人均的 1/4，随着我国经济快速发展，大量城市工业污废水排入水体，导致水环境污染日益严重。污水排放是造成水污染直接原因，城市污水排放备受关注，由于我国水资源分布不均，北方地区经常出现水荒。我国不少中小城市污水处理率有待提高，水环境质量恶化要求适合时代发展的污水资源化技术。加强对污水处理技术研究非常迫切。
1.1 污水脱氮技术
目前废水生物处理方法包括活性污泥法与生物膜法，活性污泥法广泛应用于城市生活污水处理，是对污水有机物产生吸附净化的方法。近年来生产应用技术不断改善，污水处理效率不断提高。活性污泥处理法出现多种运行方式，如阶段曝气法，完全混合法等。近年来传统生物污水处理技术与其他学科交叉，是污水处理技术发展的主要趋势。水中氮素过高是造成水体富营养化主要原因，废水中的氮分为有机与无机形式，近年来许多国家加强对生物脱氮工艺研究，生物脱氮是经济有效的方法，主要工艺包括同步硝化反硝化，厌氧氨氧化等。生物脱氮研究取得很大发展。
1.2 污水除磷技术
1959 年 Srinath 在印度污水处理站发现磷吸收现象，首次对生物除磷特性研究，证明活性污泥在非曝气下释放磷，污水生物除磷脱氮技术受到重视。目前国际上认可的生物除磷理论为 Poly-P，驯化聚磷菌可摄取磷元素，将部分高磷污泥排出系统外，生物除磷包括厌氧释磷与污泥排放过程。反硝化除磷理论提出前，反硝化利用有机底物影响磷的厌氧释放。反硝化除磷机理与传统 A/O法相似，DPOs 吸收磷同时进行反硝化，可以减少碳源需求量，简化脱氮除磷工艺。
2 膜生物反应器水处理技术简介
MBR 工艺是新型高效的水处理技术，创造性利用膜作为泥水分离手段，具有许多优势，降低了组合工艺运行成本。MBR 是利用分离模件组合形成有机整体的水净化再生技术，MBR 工艺通过活性污泥去除水中可生物降解有机污染物，能截留活性污泥，在中空丝膜下以空气对膜进行抖动。对氮磷去除率明显提高。MBR具有污泥负荷低，设备占用面积小等优点。膜生物反应器工艺能耗较高，但在许多实际工程中得到成功应用。
2.1 MBR 工艺原理
MBR 生物反应器是污染物降解的主要场所，MBR内压式水透过方向从管内向外，大多使用外压式 MBR。MBR 包括分离膜，无泡曝气膜生物反应器。膜生物分离反应器将膜计算应用于废水生物处理，借助截留作用提高泥水分离效果，使污泥处于生物反应器中持续发挥其功能。MABR 相比传统水处理工艺具有膜曝气方式与氧气污染物逆向传递等优点。MABR 技术主要功能层附着生物膜，生物膜具有特殊生物层结构，为MABR 带来特殊优势。曝气膜比表面积大，可以在较小空间为微生物提供附着面积，提高单位体积处理能力。MABR 技术采用空纤维膜对微生物提供氧气，可通过调节曝气压力控制氧气供应量，避免气体挥发浪费。氧气透过膜丝被生物膜利用，有利于供氧速度提高。
2.2 MABR 技术的应用
MABR 研究起源于 20 世纪 70 年代末，研究发现利用透气膜生物膜可降解水中污染物，Yeh 等在 1978年采用聚四氟乙烯中空纤维膜供氧，利用生物膜处理污水。1983 年 Vich Roy 等论证 MABR 工艺可行性。目前 MABR 技术研究集中于获得高氧气传递效率，去除COD 研究等。我国对 MABR 研究起步较晚，目前研究集中于陶瓷膜等为曝气膜 MABR 过程。MABR 工艺研究分为高好氧污水，难降解有机废水等方面。对水流速度研究受到局限，MABR 技术成为污水处理研究热点，但 MABR 技术研究大多处于实验室阶段，对一些操作参数初期处理效果影响研究不够深入。实现 MABR 技术工业应用需要中试规模研究。
3 污水脱氮除磷技术应用
实验考虑低碳下系统运行，选择污水处理厂进水原水为研究对象，结合试验现场运行数据，对工艺运行参数进行优化调整。提出高温低温情况下最佳运行工况。MBR 工艺前置 A、O 反应池，采用连续进水方式，原污水经隔膜泵输至反应池，通过手动控制活夹控制气量。
系统膜池体积为 100L，随时移动隔板位置。实验膜过滤采用浸没式膜组件，膜材料为聚偏氟乙烯，材料耐紫外线老化。实验中运用的膜丝强度较低。综合考察能对系统产生影响的因素对其进行优化，研究系统在不同运行环境下产生的效果。评价设计参数变化对水质影响，对水力停留时间关键控制参数进行调整。取适量好氧池活性污泥，将待测活性污泥加入反映柱中，得到污水中 NH3-N 浓度随时间变化曲线。
根据温度将实验分为几个阶段，回流比方面从膜池至好氧池，通过对比归纳不同外界条件下最佳回流方式。摸索出脱氮与除磷污泥龄最佳值，重点研究系统在低温下不同工况的适应情况。工况 2 较工况 1 膜池至好氧池回流比缩小，工况 3 在春季进行，主要对污泥龄做出较大调整，工况 4 在五六月份进行，随着气温回升降低好氧池溶解氧，污泥浓度为 6 g/L。
实验中跟踪记录现场数据，氨氮去除率以工况 3 最高，污泥龄是活性污泥法处理系统的重要参数，合理控制污泥龄是选择微生物种类的方法。除磷需要厌氧释磷与好氧吸磷，多数传统膜生物反应器中，为保证良好脱氮效果设定较长泥龄。设定长污泥龄限制了除磷效果，出水 TP 在 0.28~0.48 mg/L 范围内保持在 0.5 mg/L 以下。
工况 3 较长污泥龄使其硝化效果优势明显，实验后期阶段采用投加絮凝剂的方法除磷取得良好效果。为突出 A/O-MBR 组合工艺优势，低温下稳定阶段进行平行试验，缺氧池采用 MBR 工艺缺氧池污泥，工艺总水力停留时间与 MBR 工艺相同。A2/O 工艺厌氧池底部进水，总水力停留时间为 10 h，低温下 A2/O 工艺出水维持在 42~80 mg/L 之间，经计算 MBR 的 COD 去除率在 90% 以上，说明 MBR 对 COD 去除效果优于 A2/O 工艺。实验第一阶段向 A2/O 缺氧投加醋酸， A2/O 工艺出水总氮在 25 mg/L 左右，加药流量为 10 mL/min，9~20天时间内A2/O工艺出水总氮高于MBR出水总氮值。
微生物新陈代谢因低温环境受到影响，碳源不足造成脱氮不理想。MBR 普遍低于 A2/O 工艺，MBR 工艺处理相同碳含量的市政污水有一定优势。低温下 MBR出水氨氮稳定，A2/O 工艺波动较大，由于混合液中硝化菌比例增加。经对比 MBR 工艺硝化效果优越性明显。
低温下出水与膜池上清液总磷在 2 mg/L 左右，进水原因总磷含量不同程度波动，MBR 工艺缺氧池 4.5 h 水力相对 A2/O 工艺的 3.7 h，反硝化菌摄取有机物作为碳源进行反硝化作用，两种工艺具有良好的脱氮效果。实验中采用化学除磷，采用加药浓度 15~30 mg/L，得到最佳的加药浓度值。
原标题：脱氮除磷的水处理装置和水处理方法
原作者：徐龙贵
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