SMI微生物濾池最優脫氮工藝參數實驗研究

李倩倩

摘? 要：針對污水處理廠尾水深度脫氮處理的要求，優化SMI微生物濾池強化脫氮的運行參數，通過小試實驗研究了有效停留時間、進水濃度、碳氮比、溶解氧對出水TN的影響。實驗結果得出，最優參數為：有效停留時間6h、碳氮比16：1、溶解氧小于0.5mg/L。

關鍵詞：SMI微生物濾池;有效停留時間;進水濃度;碳氮比;溶解氧

中圖分類號：X703? ? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：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

國務院印發《水污染防治行動計劃》，強調水環境保護事關人民群眾切身利益，事關全面建成小康社會，事關實現中華民族偉大復興中國夢。隨著我國城市化進程及工業化的加速發展，城市污水治理現狀，已成為制約城市發展的重要因素之一，因此國家對城鎮污水處理廠的排放標準也愈發嚴格。

目前我國城鎮污水處理廠經生化二級處理后，其排放水——尾水中因可生物降解的有機物含量較低，尾水中仍含有較高的TN[1]，直排入河將會導致河道的富營養化現象，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往往通過強化系統的反硝化能力來重點去除含氮的營養鹽，以達到對總氮指標的降解目標。其主體一般為反硝化濾池系統，通過選擇合適的微生物及微生物載體，通過對系統溶解氧、pH值、溫度等參數的控制，來實現硝酸鹽向氮氣轉化的過程[2]。污水處理廠的深度脫氮工藝受到了廠區面積、碳源、工藝成熟度和運營成本的約束。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象，確定最優的深度脫氮工藝參數。

1 實驗目的

以SMI生物濾池為基礎，針對尾水水質特點，確定深度脫氮的工藝參數：SMI生物濾池可以進行同步硝化反硝化，即硝化反應和反硝化反應在同一個濾池單元進行;小試實驗主要考察傳統反硝化工藝條件下系統的處理效果。

2 實驗工藝

實驗以SMI生物濾池技術為基礎工藝。

SMI-微生物濾池工藝選用高效復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部形成穩定的生物膜，污水流經載體時在微生物的作用下，污染物得以高效去除，對氨氮、COD、SS的去除效果尤其突出，出水清澈透明。

SMI微生物濾池沿進水方向依次為選擇槽（A）1個、好氧槽（B、C）2個和出水槽（D）1個構成。選擇槽A、好氧槽B、好氧槽C采用曝氣機曝氣，在每個曝氣管上都安裝氣量調節閥與止回閥。進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 實驗材料與方法

3.1 實驗材料

實驗裝置采用1m3大小的水泥池子，底部進水，頂部出水（進出水分別用泵泵進和泵出）。本次實驗選擇葡萄糖作為外加碳源。

3.2 實驗方法

第一階段：系統馴化，掛膜調試，啟動系統，實現系統穩定出水。

第二階段：傳統反硝化工藝下適宜HRT的確定;固定進水TN濃度和碳氮比，逐步加大進水量，考察不同HRT時的脫氮效果。HRT設為8h、6h、4h、2h四組，每組持續運行7天。

改變進水TN的濃度，選取14.7mg/L、13.84mg/L、8.78 mg/L、5.32mg/L四組濃度，重復上述實驗，考察對不同HRT時不同濃度TN的脫氮效果。

第三階段：傳統反硝化工藝下適宜碳氮比的確定;將HRT設置為最優HRT，碳氮比先設置為同步硝化反硝化工藝下最適的碳氮比，根據出水水質改變碳氮比，每組碳氮比下持續運行7天。

第四階段：傳統反硝化工藝下適宜DO濃度的確定;固定進水TN濃度和碳氮比和最優有效停留時間（HRT），調整DO濃度，考察不同DO濃度下TN的脫氮效果。

4 實驗結果與分析

4.1 HRT對脫氮效果的影響

通過表1，圖1分析：從實驗數據上可以看出，TN的去除率隨著HRT時間的增加而增加。HRT由6h升至8h時，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，從經濟性以及效果上考慮，HRT設置為6h作為最優停留時間。

4.2 不同進水濃度下的脫氮效果

通過表2，圖2分析：從實驗數據上可以看出，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下降趨勢。進水TN為5.32mg/L，HRT為6h的條件下，TN去除率可以達到84%，出水TN濃度降低至0.86mg/L。實驗數據表明系統對TN有很好的去除效果。

4.3 碳氮比對脫氮效果的影響

通過表3，圖3分析：從實驗數據上可以看出，在HRT和進水濃度確定的條件下，對碳氮比和去除率進行分析，發現碳氮比與去除率之間存在相關極顯著（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，碳氮比達到16：1時去除率較高（70-80%），從經濟效益及運行效率方面考慮，16：1為最佳的碳氮比。

4.4 溶解氧對脫氮效果的影響

通過表4，圖4分析：從實驗數據上可以看出，溶解氧對去除率的影響比較大，實驗發現溶解氧低于2.0mg/L時還能滿足反硝化條件，對TN可以保持相當高的去除率;而溶解氧大于2.0mg/L時，有機物分解過快，微生物缺乏營養[3]，TN去除率急劇下降。因此，為維持一個好的反硝化條件，需要求環境DO低于0.5mg/L。

5 結論

從上述實驗數據上可以看出：

（1）TN的去除率與HRT時間的增加成正比，HRT為6h時，系統對TN的去除率可達較優水平。

（2）系統對不同濃度的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，從經濟效益及運行效果來看，16：1為最優碳氮比。

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

（5）SMI微生物濾池系統脫氮實驗的最佳運行條件為HRT6h、碳氮比16：1、溶解氧<0.5mg/L。

參考文獻：

[1]李德生.污水處理廠尾水的電化學脫氮技術[J].化工學報，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].中國農業科學院，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，2006.