SBR/PBR改性膜在市政污水脫氮除磷綜合處理工藝優(yōu)化

宗紹宇

摘要：針對傳統(tǒng)污水處理系統(tǒng)存在的問題，提出SBR-PBR－改性膜組合工藝對市政污水進行處理，對組合工藝的運行參數(shù)進行優(yōu)化和效果評估。試驗結果表明，厭氧程序120 min→好氧程序170 min→缺氧程序120 min→好氧程序10 min→待機4 min，水力停留時間為2 d的SBR模式下，選擇柵藻，反應溫度和光照強度分別為25～30 ℃和 3 500 lux 的PBR運行參數(shù)下，處理的市政污水總氮、總磷含量分別為7 mg/L和0.1 mg/L，遠低于一級A排放標準；表現(xiàn)出較好的環(huán)保性能和抗污染性能。

關鍵詞：污水處理；組合工藝；除磷脫氮；工藝優(yōu)化

中圖分類號：TQ399；X703文獻標志碼：A文章編號：1001-5922（2023）12-0123-04

Optimization of SBR/PBR modified membrane in the?comprehensive treatment process of denitrification?and phosphorus removal of municipal wastewater

ZONG? Shaoyu

（Jinan Municipal Engineering Design and Research Institute （Group） Co.，Ltd.，Jinan 250011，China）

Abstract：Aiming at the problems existing in traditional wastewater treatment system，SBR-PBR modified membrane combined process was proposed to treat municipal wastewater.the operation parameters of the combined process were optimized，and the effect was evaluated.The test results showed that under the SBR mode of 120 min of anaerobic program-170 min of aerobic program-120 min of anoxic program-10 min of aerobic program-4 min standby and 2 days of hydraulic retention time，and the PBR operating parameters of 25～30? ℃ and 3 500 lux，the total nitrogen and total phosphorus contents of the treated municipal sewage are 7 mg/L and 0.1 mg/L，respectively，which are far lower than the discharge standard of Class A，showing good environmental protection and anti pollution performance.

Key words：wastewater treatment; combined process;phosphorus and nitrogen removal;process optimization

廢水處理后排放是解決水體污染的重要措施之一，對此，有學者進行了很多研究。如制備了一種新型石墨－活性炭復合電極，通過電吸附技術對廢水進行除磷處理[1]。以污泥基生物炭為主要研究對象，研究該材料對廢水處理效果[2]。采用化學沉淀的方法，對高鹽含磷廢水進行處理，證明化學沉淀可在短時間內(nèi)快速處理含磷廢水[3]。嘗試建立一種混凝—鐵碳微電解—次氯酸鈉氧化組合工藝處理廢水[4]。基于此，在文獻[5]的試驗基礎上，建立一種新型SBR-PBR－改性膜組合工藝，并對其廢水處理性能進行研究。

1試驗部分

1.1材料與設備

主要材料：聚乙烯亞胺（PI，AR），力昂新材料；聚丙烯酸（PAA，AR），正虹生物；多巴胺（DA，AR），心語生物；聚二甲基二烯丙基氯化銨（PDADMAC，AR），藍波化學品；無水乙醇（AR），永碩化工。

主要設備：LY3000型搖床（贛華設備）；DZF6050型真空干燥箱（金斯瑞設備）；MYP11-2型電動攪拌機（三盛化工）。

1.2試驗方法

1.2.1SBR-PBR反應體系的構建

SBR-PBR反應體系主要由SBR系統(tǒng)和PBR 反應器構成。

（1）SBR系統(tǒng)的運行模式如表1所示。

（2）PBR 反應器。反應器主體仍為3 L容積圓柱形容器，在反應器內(nèi)部裝有攪拌器，底部設有安全閥。通過蠕動泵將SBR出水抽入PBR反應器內(nèi)，在一定溫度和光照條件下，微藻與有機物、氮和磷發(fā)生同化反應。PBR進水和出水同時進行，且進水體積與出水體積一致，通過調(diào)節(jié)進水器反應時間控制水力停留時間。

1.2.2改性PB膜的制備

（1）提前對PC膜進行浸泡處理，去除膜表面涂層。將2 g/L的DA溶液和5.5 g/L的PI溶液混合，得到DA-PI溶液，并用鹽酸緩沖液將溶液pH值調(diào)節(jié)至8.5;

（2）依次在無水乙醇和 DA-PI溶液中對PC膜進行浸潤處理，并在LY3000型搖床的作用下進行振蕩處理，振蕩時間和搖床轉(zhuǎn)速分別為1 d和90 r/min，得到改性單層PC膜;

（3）將PC膜正面朝上放入容器中，然后將負電電解質(zhì)PAA和正電電解質(zhì) PDADMAC交替傾倒在膜表面，每次接觸時間為5 min，每次接觸后都需要將膜清洗干凈。重復接觸過程，得到組裝層數(shù)不同的改性PC膜。組裝后，PC膜表面帶負電，得到多層改性膜PC膜;

（4）將多層PC膜。放入 FeSO4溶液中進行電子交換，反應結束后用去離子水充分清洗。在表面滴加足量濃度為0.36 mol/L的硼氫化鈉溶液;

（5）將反應結束后的膜放入DZF6050型真空干燥箱內(nèi)烘干，烘干時間為24 h，得到改性PC膜。

1.3性能測試

TP測定：通過過硫酸鉀消解-鉬銻抗分光光度法測定[6]。

TN測定：通過過硫酸鉀氧化-紫外分光光度法測定[7]。

2結果與討論

2.1PBR運行參數(shù)的優(yōu)化

2.1.1微藻種類優(yōu)化

微藻含量優(yōu)化結果如圖1所示。

由圖1（a）可知，4種微藻在前3 d均能有效降低體系內(nèi)總磷含量（TP），在3 d后，只有柵藻能進一步降低廢水中總磷含量。5 d后，廢水中TP含量回升。這是因為在容器內(nèi)，部分小球藻死亡，重新將磷元素釋放回污水中[8]。這證明了水力停留時間也會對出水水質(zhì)產(chǎn)生影響。5 d后，廢水內(nèi)總磷含量約為0.3 mg/L。

由圖1（b）可知，4種微藻處理的污水總氮含量（TN）在5 d前均有明顯下降，5 d后，總氮含量回升，在研究的幾種微藻中，柵藻的效果最好，5 d后經(jīng)過小球藻處理的污水總氮含量低至14.5 mg/L。

綜上所述，柵藻對廢水中有害物質(zhì)去除效果最好，經(jīng)過柵藻處理5 d后，廢水中總磷含量和總氮含量均降低至一級A標準。

2.1.2溫度優(yōu)化

溫度優(yōu)化結果如圖2所示。

由圖2可知，25～30 ℃條件下，對污水中有害物質(zhì)的去除效率最好，在該溫度環(huán)境下處理污水5 d后，污水中污染物含量低于一級A標準。而較低溫度和較高溫度均對有害物的去除產(chǎn)生不良影響。因此，選擇反應溫度為25～30 ℃。

2.1.3光照條件優(yōu)化

光照條件優(yōu)化結果如圖3所示。

由圖3可知，光照強度為3 500 lux ，處理廢水5 d后，3種有害物質(zhì)的含量均降至一級A標準下[9-13]。而其余2種光照條件，處理的廢水有害物含量則達不到一級A標準。綜合考慮，選擇適合的光照強度為 3 500 lux 。

2.2SBR 運行模式的影響

試驗表明，在表1的4種運行模式（1～4）條件下，只有模式2處理的廢水全部達到一級A排放標準，表現(xiàn)出良好的去除性能。而其余模式條件下處理的污水均有因素達不到一級A排放標準，因此在后續(xù)試驗中，選擇模式2繼續(xù)進行試驗[14-15]。模式2運行模式為厭氧程序120 min→好氧程序170 min→缺氧程序120 min→好氧程序10 min→待機4 min。

2.3最佳工藝污水處理

體系處理污水穩(wěn)定性結果如圖4所示。

由圖4可知，在最佳參數(shù)條件下總氮含量和總磷含量在1 d時出現(xiàn)波動，然后出水水質(zhì)才開始變得平穩(wěn)，處理后污水中總氮、總磷質(zhì)量濃度分別為7、0.1 mg/L，遠低于一級A排放標準。

2.4SBR-PBR改性膜組合工藝的性能

膜單元出水穩(wěn)定性結果如圖5所示。

由圖5可知，經(jīng)過膜單元處理后，從運行第2 d開始就保持相對穩(wěn)定的狀態(tài)，且遠低于一級A排放標準，達到目標要求，表現(xiàn)出較好的環(huán)保性能。

3結語

（1）PBR最佳運行參數(shù)為：微藻選擇柵藻，適合的反應溫度和光照強度分別為25～30 ℃和3 500? lux 。

（2）SBR 運行模式優(yōu)化結果為，厭氧程序120 min→好氧程序170 min→缺氧程序120 min→好氧程序10 min→待機4 min，水力停留時間為2 d。

（3）在最優(yōu)工藝參數(shù)下，經(jīng)過SBR-PBR組合工藝處理后，總氮、總磷質(zhì)量分數(shù)分別為7、0.1 mg/L，遠低于一級A排放標準。

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