兩級生化對外置式MBR工藝控制的應(yīng)用研究

李濤宏 高 新

（湖南軍信環(huán)保股份有限公司 湖南長沙 410007）

1 項目概況

垃圾滲濾液作為一種污染物濃度高、成分復(fù)雜的有機廢水，具有污染物種類繁多、水質(zhì)波動范圍大等特點，處理極其復(fù)雜[1]。長沙市城市固體廢棄物處理場滲濾液處理廠采用水質(zhì)均衡+外置式MBR+NF/RO工藝處理垃圾滲濾液，設(shè)計處理規(guī)模為2700m3/d，該項目外置式MBR生化部分采用一級反硝化/硝化+二級反硝化/硝化的工藝流程，再經(jīng)管式超濾+納濾/反滲透系統(tǒng)的膜深度處理后，COD和氨氮去除率大大提高，總氮的去除率也可以達到98%以上[2]，出水達到《生活垃圾填埋場污染控制標準》GB/16889-2008表2排放標準。本文主要通過該項目實際運行情況，探討二級硝化、反硝化對生化系統(tǒng)相關(guān)污染物指標去除率的影響。

2 外置式MBR生化系統(tǒng)工藝流程及控制

本項目調(diào)節(jié)池收集的老齡滲濾液與原液池中的新鮮滲濾液按照一定比例在均衡池混合，達到可生化性較好的碳氮比，再進入外置式MBR的生化系統(tǒng)，通過生物脫氮除磷、降解COD后進入外置式MBR的超濾系統(tǒng)，超濾清液進入后續(xù)反滲透或納濾系統(tǒng)進行深度處理。針對極其嚴格的總氮排放標準，本項目采用了兩級反硝化、硝化工藝，當一級硝化和反硝化脫氮不完全時，殘留的氨氮，硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮進入二級硝化、反硝化反應(yīng)器中利用剩余碳源進行深度脫氮反應(yīng)。為提高碳源利用效率，保證反硝化菌的生長，增加系統(tǒng)堿度等原因，采用了前置反硝化的模式[3]。具體流程如下圖1：

2.1 生化工藝控制說明

（1）進水量：根據(jù)系統(tǒng)進出水水質(zhì)數(shù)據(jù)來調(diào)整每天的進水量，進水量波動不能高出前一天進水量的5-8%，以免沖擊過大導(dǎo)致生化系統(tǒng)不穩(wěn)定[4]。

（2）生化池液位：根據(jù)項目設(shè)計，按照硝化池最佳曝氣深度為7.5-8m來控制。

（3）DO：一級反硝化池控制在0.5mg/L以下；一級硝化池控制在1.0-1.5mg/L之間；二級硝化池控制在1.8-2.5mg/L。

（4）MLSS：依據(jù)項目設(shè)計和長期運行經(jīng)驗，本項目污泥濃度控制在15-18g/L為最佳。

（5）溫度：生化系統(tǒng)溫度控制在32-36℃。

（6）pH：生化池的pH值應(yīng)控制在6.8-7.8之間。

3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計及分析

2018年5月該項目正常運行31天。總處理量達99087m3，日均處理量為3196m3，超出設(shè)計值18%。調(diào)節(jié)池COD在7000-9000mg/L之間，氨氮1900-2100mg/L。原液池COD在20000-30000mg/L之間，氨氮2300-2700mg/L。生化進水數(shù)據(jù)如下圖2：

圖2 2018年五月份進水COD、氨氮濃度

由上圖可知：經(jīng)過水質(zhì)均衡系統(tǒng)的調(diào)配，最終的生化進水COD濃度9000-11000mg/L，氨氮濃度1900-2100mg/L，碳氮比被控制在4.3-5.2之間，水質(zhì)情況波動不大，從而很好的保證了生化系統(tǒng)穩(wěn)定性及后續(xù)出水水質(zhì)的穩(wěn)定；進水的高COD濃度及合適碳氮比，保證了碳源的足夠，減少外加碳源的投加，節(jié)省成本。

3.1 COD去除情況及分析

比較一級生化和二級生化出水的COD濃度，如下圖3：

圖3 一級、二級生化出水COD濃度

由上圖可知：

（1）一級出水COD濃度在600-1000mg/L范圍內(nèi)波動，二級出水COD濃度在500-700mg/L。去除率進一步提升16.7%-30%。相對MBR進水，COD去除率分別在90%-93.3%，93.6%-94.4%之間。

（2）生化一級出水COD濃度在五月份一半天數(shù)內(nèi)是達到整個MBR的出水標準，也就是COD≤800mg/L，但不穩(wěn)定，波動大。二級出水COD則非常穩(wěn)定，基本處于700mg/L以下，保證后續(xù)深度處理出水的達標。

（3）對于MBR出水中還殘留的COD，這部分應(yīng)屬于難降解有機物，通過后續(xù)的膜深度處理來截留，保障出水達標排放。

3.2 氨氮去除情況及分析

圖4 一級、二級生化出水氨氮濃度

由上圖可知：

（1）一級出水氨氮濃度波動范圍在6-20mg/L，二級出水氨氮濃度在2-4mg/L。去除率進一步提升66.7%-80%。而二級出水氨氮去除率也達到99.7%-99.8%。

（2）與COD情況相仿，一級出水氨氮大部分時間能達標，但波動大不穩(wěn)定。二級出水則相對穩(wěn)定，且濃度更低。

3.3 硝酸鹽氮（NO3-N）指標情況及分析

比較一級生化和二級生化出水的硝酸鹽氮濃度，如下圖5：

圖5 一級、二級出水硝氮濃度

垃圾滲濾液中總氮包括氨氮，硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮、有機氮，其中生化池內(nèi)硝態(tài)氮占95%以上[5]。因此分析硝酸鹽氮的去除率比較有代表性，可以直觀的反映出生化池總氮的去除率情況，從上圖可知：一級出水硝氮相對較高，且波動較大，濃度范圍大概在80-140mg/L；而二級出水硝氮濃度在50-105mg/L，通過數(shù)據(jù)比對分析，二級池內(nèi)硝酸鹽氮去除率相比一級提高25%-37.5%，故MBR工藝中設(shè)置二級生物脫氮非常有必要，可保證后續(xù)反滲透/納濾處理出水穩(wěn)定達標。

結(jié)語

二級硝化/反硝化系統(tǒng)是在一級生物脫氮的基礎(chǔ)上再增加硝化池和反硝化池，使污水完成兩次硝化/反硝化反應(yīng)，進行深度處理。采用兩級生化脫氮，出水水質(zhì)穩(wěn)定，污染物去除率高，能使COD去除率達到93.3%以上，氨氮去除率達到99%以上；最主要的是使總氮去除率提高25%-37.5%，為出水達標排放提供了深度保障。二級反硝化以一級出水中殘留COD為碳源，再進行一次反硝化，在一定程度上提高了碳源利用效率，減少外加碳源，有效節(jié)約成本，同時也為采用同類型工藝項目提供運行借鑒。