基于强化反硝化的AO-MBR工艺的中水回用研究

作     者：孙梓超 

作者单位：大连海洋大学 

学位级别：硕士

导师姓名：徐光景;郭成玉

授予年度：2024年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主      题：工艺设计 工艺调试 生物脱氮 强化反硝化 

摘      要：随着我国经济的快速发展,生产和生活废水激增,对环境带来了挑战。为应对这一挑战,新城镇污水排放标准要求总氮(TN)含量低于15mg/L。这需要增设后置反硝化单元并额外投加碳源,从而增加了污水处理的投资和运行成本。对于小型集中化污水处理设施来说,工艺运行过程中水质变化、水温波动、水量波动等会给出水达标带来更多挑战。同时,企业还需考虑生活污水的回收利用。因此,急需灵活、高效的污水处理工艺解决以上难题。本研究采用AO-MBR(缺氧/好氧-膜生物反应器)工艺,设计、制作了一体化污水处理装置,针对企业污水特点,进行了多种运行调试。一体化装置的A/O比例大于传统工艺,强化了系统缺氧代谢,并在调试过程中投加少量生物富集填料,进一步强化了反硝化脱氮,确保工艺的高效脱氮、除磷和脱碳。AO-MBR工艺虽然适合处理生活污水,但对水质波动适应能力有限,难以持续满足标准要求。AO-MBR工艺集合了强化反硝化和MBR过滤两种工艺的优势。通过对比A/O池的不同调试方法,并针对不同的进水化学需要量/氮比(COD/N)和不同的反应时长,获得最佳工艺运行工况。此外,通过周期性实验,可以确定工艺的反应时长,并在不同的时间点进行精准调试。综合考虑运行成本、能耗等因素,可以评估AO-MBR工艺的可行性、经济性和可靠性,以确保AO-MBR工艺在实际应用中的高效性和可持续性。具体实验结果如下:1.启动阶段,存量污水COD/N较高,氮磷较易达标,但COD难以达标。反应时长为4h时,有机物去除效果较差,主要因为污染物浓度高、且波动较大,大大影响了污水处理效果;反应时长延长至8小时后,出水COD平均浓度仍然高达566.17mg/L,未达中水回用标准。究其原因,除了集水井存量污水水质的特殊性,启动期AO-MBR内活性污泥量稍低,且调试工作影响了活性污泥的正常生长。2.调试阶段,通过投加活性污泥、延长曝气时长和维稳运行方案优化,成功启动中试装置,并实现了高效脱氮、除磷和脱碳。4小时反应时间内,氨氮和总氮去除率均达到90%以上,但COD去除率仅70%左右,未能达到中水回用标准。反应时长为8h时,COD、氮和磷均达到回用水质标准。同时,为了进一步强化反硝化,在缺氧区投加了少量生物填料。由此,通过多参数调整,实现了一体化装置的高效脱氮除磷,验证了工艺的高污染物抗性。3.正常运行期间,进水水质恢复至正常生活污水后,反应时长4h内,出水便能达到水质回用标准,进一步验证了工艺的可行性,也验证了工艺的耐冲击性。由此,本研究设计的一体化AO-MBR装置适用范围较大。