SMI微生物濾池最優(yōu)脫氮工藝參數(shù)實(shí)驗(yàn)研究

李倩倩

摘? 要：針對(duì)污水處理廠尾水深度脫氮處理的要求，優(yōu)化SMI微生物濾池強(qiáng)化脫氮的運(yùn)行參數(shù)，通過小試實(shí)驗(yàn)研究了有效停留時(shí)間、進(jìn)水濃度、碳氮比、溶解氧對(duì)出水TN的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出，最優(yōu)參數(shù)為：有效停留時(shí)間6h、碳氮比16：1、溶解氧小于0.5mg/L。

關(guān)鍵詞：SMI微生物濾池;有效停留時(shí)間;進(jìn)水濃度;碳氮比;溶解氧

中圖分類號(hào)：X703? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）33-0103-02

Abstract： Aiming at the requirement of wastewater treatment plant wastewater treatment requirement optimization SMI microbial filter was optimized to enhance nitrogen removal parameters. Effects of effective retention time influent concentration ratio of carbon/nitrogen ratio dissolved oxygen on effluent were studied through laboratory experiments. Experimental results show that optimum parameters are： effective retention time 6h， C/N ratio of 0～3， dissolved oxygen<0.5mg/L.

Keywords： SMI microbial filter; effective retention time; influent concentration; carbon/nitrogen ratio; dissolved oxygen

國(guó)務(wù)院印發(fā)《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》，強(qiáng)調(diào)水環(huán)境保護(hù)事關(guān)人民群眾切身利益，事關(guān)全面建成小康社會(huì)，事關(guān)實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興中國(guó)夢(mèng)。隨著我國(guó)城市化進(jìn)程及工業(yè)化的加速發(fā)展，城市污水治理現(xiàn)狀，已成為制約城市發(fā)展的重要因素之一，因此國(guó)家對(duì)城鎮(zhèn)污水處理廠的排放標(biāo)準(zhǔn)也愈發(fā)嚴(yán)格。

目前我國(guó)城鎮(zhèn)污水處理廠經(jīng)生化二級(jí)處理后，其排放水——尾水中因可生物降解的有機(jī)物含量較低，尾水中仍含有較高的TN[1]，直排入河將會(huì)導(dǎo)致河道的富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象，因此尾水的深度脫氮具有重要意義。

污水處理廠深度處理系統(tǒng)往往通過強(qiáng)化系統(tǒng)的反硝化能力來重點(diǎn)去除含氮的營(yíng)養(yǎng)鹽，以達(dá)到對(duì)總氮指標(biāo)的降解目標(biāo)。其主體一般為反硝化濾池系統(tǒng)，通過選擇合適的微生物及微生物載體，通過對(duì)系統(tǒng)溶解氧、pH值、溫度等參數(shù)的控制，來實(shí)現(xiàn)硝酸鹽向氮?dú)廪D(zhuǎn)化的過程[2]。污水處理廠的深度脫氮工藝受到了廠區(qū)面積、碳源、工藝成熟度和運(yùn)營(yíng)成本的約束。因此以某污水處理廠尾水深度處理的工藝SMI微生物濾池為研究對(duì)象，確定最優(yōu)的深度脫氮工藝參數(shù)。

1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

以SMI生物濾池為基礎(chǔ)，針對(duì)尾水水質(zhì)特點(diǎn)，確定深度脫氮的工藝參數(shù)：SMI生物濾池可以進(jìn)行同步硝化反硝化，即硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)在同一個(gè)濾池單元進(jìn)行;小試實(shí)驗(yàn)主要考察傳統(tǒng)反硝化工藝條件下系統(tǒng)的處理效果。

2 實(shí)驗(yàn)工藝

實(shí)驗(yàn)以SMI生物濾池技術(shù)為基礎(chǔ)工藝。

SMI-微生物濾池工藝選用高效復(fù)合微生物菌劑和多孔載體，將功能微生物固定于多孔載體表面和孔道內(nèi)部形成穩(wěn)定的生物膜，污水流經(jīng)載體時(shí)在微生物的作用下，污染物得以高效去除，對(duì)氨氮、COD、SS的去除效果尤其突出，出水清澈透明。

SMI微生物濾池沿進(jìn)水方向依次為選擇槽（A）1個(gè)、好氧槽（B、C）2個(gè)和出水槽（D）1個(gè)構(gòu)成。選擇槽A、好氧槽B、好氧槽C采用曝氣機(jī)曝氣，在每個(gè)曝氣管上都安裝氣量調(diào)節(jié)閥與止回閥。進(jìn)水管道安裝控制閥門，采用微孔曝氣器曝氣。在A、B、C槽中裝填多種新型合成微生物載體。

3 實(shí)驗(yàn)材料與方法

3.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)裝置采用1m3大小的水泥池子，底部進(jìn)水，頂部出水（進(jìn)出水分別用泵泵進(jìn)和泵出）。本次實(shí)驗(yàn)選擇葡萄糖作為外加碳源。

3.2 實(shí)驗(yàn)方法

第一階段：系統(tǒng)馴化，掛膜調(diào)試，啟動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定出水。

第二階段：傳統(tǒng)反硝化工藝下適宜HRT的確定;固定進(jìn)水TN濃度和碳氮比，逐步加大進(jìn)水量，考察不同HRT時(shí)的脫氮效果。HRT設(shè)為8h、6h、4h、2h四組，每組持續(xù)運(yùn)行7天。

改變進(jìn)水TN的濃度，選取14.7mg/L、13.84mg/L、8.78 mg/L、5.32mg/L四組濃度，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，考察對(duì)不同HRT時(shí)不同濃度TN的脫氮效果。

第三階段：傳統(tǒng)反硝化工藝下適宜碳氮比的確定;將HRT設(shè)置為最優(yōu)HRT，碳氮比先設(shè)置為同步硝化反硝化工藝下最適的碳氮比，根據(jù)出水水質(zhì)改變碳氮比，每組碳氮比下持續(xù)運(yùn)行7天。

第四階段：傳統(tǒng)反硝化工藝下適宜DO濃度的確定;固定進(jìn)水TN濃度和碳氮比和最優(yōu)有效停留時(shí)間（HRT），調(diào)整DO濃度，考察不同DO濃度下TN的脫氮效果。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

4.1 HRT對(duì)脫氮效果的影響

通過表1，圖1分析：從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)上可以看出，TN的去除率隨著HRT時(shí)間的增加而增加。HRT由6h升至8h時(shí)，去除率由93%提升至98%，從去除率上看，由6h升至8h，去除率僅提升了5%，因此，從經(jīng)濟(jì)性以及效果上考慮，HRT設(shè)置為6h作為最優(yōu)停留時(shí)間。

4.2 不同進(jìn)水濃度下的脫氮效果

通過表2，圖2分析：從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)上可以看出，在HRT和碳氮比確定的條件下，TN的去除率隨著濃度的降低而呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。進(jìn)水TN為5.32mg/L，HRT為6h的條件下，TN去除率可以達(dá)到84%，出水TN濃度降低至0.86mg/L。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明系統(tǒng)對(duì)TN有很好的去除效果。

4.3 碳氮比對(duì)脫氮效果的影響

通過表3，圖3分析：從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)上可以看出，在HRT和進(jìn)水濃度確定的條件下，對(duì)碳氮比和去除率進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)碳氮比與去除率之間存在相關(guān)極顯著（p<0.01），TN的去除率隨著碳氮比的增加而增加。通過斜率比較，碳氮比達(dá)到16：1時(shí)去除率較高（70-80%），從經(jīng)濟(jì)效益及運(yùn)行效率方面考慮，16：1為最佳的碳氮比。

4.4 溶解氧對(duì)脫氮效果的影響

通過表4，圖4分析：從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)上可以看出，溶解氧對(duì)去除率的影響比較大，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)溶解氧低于2.0mg/L時(shí)還能滿足反硝化條件，對(duì)TN可以保持相當(dāng)高的去除率;而溶解氧大于2.0mg/L時(shí)，有機(jī)物分解過快，微生物缺乏營(yíng)養(yǎng)[3]，TN去除率急劇下降。因此，為維持一個(gè)好的反硝化條件，需要求環(huán)境DO低于0.5mg/L。

5 結(jié)論

從上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)上可以看出：

（1）TN的去除率與HRT時(shí)間的增加成正比，HRT為6h時(shí)，系統(tǒng)對(duì)TN的去除率可達(dá)較優(yōu)水平。

（2）系統(tǒng)對(duì)不同濃度的TN均有較好的去除效果。

（3）TN的去除率與碳氮比比例增加成正比，從經(jīng)濟(jì)效益及運(yùn)行效果來看，16：1為最優(yōu)碳氮比。

（4）溶解氧對(duì)去除率的影響比較大，系統(tǒng)反硝化過程需要求環(huán)境DO低于0.5mg/L。

（5）SMI微生物濾池系統(tǒng)脫氮實(shí)驗(yàn)的最佳運(yùn)行條件為HRT6h、碳氮比16：1、溶解氧<0.5mg/L。

參考文獻(xiàn)：

[1]李德生.污水處理廠尾水的電化學(xué)脫氮技術(shù)[J].化工學(xué)報(bào)，2013（03）：1084-1090.

[2]肖晶晶.固定化脫氮菌群處理含氮污水的研究[D].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2011.

[3]辛志東.水處理過程中DO值控制的研究[D].大連理工大學(xué)，2006.