浸沒式MBR技術(shù)在養(yǎng)豬場(chǎng)廢水處理中的應(yīng)用.doc

環(huán)境污染與防治 網(wǎng)絡(luò)版 第3期 2006年3月浸沒式MBR技術(shù)在養(yǎng)豬場(chǎng)廢水處理中的應(yīng)用趙修華第一作者：趙修華，男，1965年生，博士，副教授，主要從事過(guò)程工業(yè)污染與預(yù)防控制研究。 李光明 王 華 黃菊文（同濟(jì)大學(xué) 污染控制與資源化研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海200092）摘要 采用浸沒式MBR，并結(jié)合傳統(tǒng)的A/O工藝處理高CODcr和高NH3-N濃度的養(yǎng)豬場(chǎng)廢水，可有效地實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。當(dāng)廢水處理站進(jìn)水水質(zhì)CODcr為9100 mg/L、BOD5為3788 mg/L、SS為4490 mg/L、NH3-N為450 mg/L時(shí)，出水CODcr85 mg/L，BOD510 mg/L，SS5 mg/L，NH3-N5 mg/L，達(dá)到DB 31/1991997一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)鍵詞養(yǎng)豬場(chǎng)廢水 高有機(jī)污染物 高氨氮濃度 浸沒式MBRThe application of immerged MBR technology for the hoggery wastewater treatment Zhao Xiuhua, Li Guangming, Wang Hua, Huang Juwen.（Tongji University, State Key Lab. of Pollution Control and Resource Reuse，Shanghai 200092）Abstract: Hoggery wastewater contains a high organic matter and ammoniac concentration, which can be efficiently treated by immerged MBR and A/O process. The inlet concentration of hoggery wastewater is CODcr9100 mg/L，BOD53788 mg/L，SS4490 mg/L，NH3-N450 mg/L; The outlet water has reached the DB31/1991997 first-class standard (CODcr85 mg/L, BOD510 mg/L, SS5 mg/L, NH3-N8.54290BOD5和SS達(dá)標(biāo)，出水CODcr超標(biāo)，NH3-N超標(biāo)，pH=5.56.5IV90100BOD5、NH3-N 和SS達(dá)標(biāo)，出水CODcr超標(biāo)，pH=7.47.8V101CODcr、BOD5、NH3-N和SS達(dá)標(biāo)， pH=7.58.5階段I：調(diào)試工作準(zhǔn)備就緒，向MBR池內(nèi)投入有效池容約7.5%的城市活性污泥，用水加滿后，處理系統(tǒng)按設(shè)定的程序開始運(yùn)行。階段II：調(diào)試至第23天進(jìn)行第一次取樣，出水CODcr小于100 mg/L，但進(jìn)出MBR池的NH3-N濃度相同，出水pH高于進(jìn)水，且有大量的泡沫產(chǎn)生。結(jié)果表明微生物經(jīng)22 d馴化后，繁殖速率較高的異養(yǎng)菌增殖迅速，世代時(shí)間較長(zhǎng)的硝化菌尚未形成優(yōu)勢(shì)菌種。由于氨氮濃度高，廢水呈堿性而產(chǎn)生大量泡沫。階段III：第46天取樣時(shí)，發(fā)現(xiàn)CODcr又出現(xiàn)回升趨勢(shì)（約300 mg/L），而NH3-N濃度明顯下降，出水pH低于進(jìn)水；在接下來(lái)近40 d的調(diào)試期間，出水的CODcr穩(wěn)定在250 mg/L左右，NH3-N穩(wěn)定在50 mg/L左右，pH小于6。產(chǎn)生該現(xiàn)象的主要原因可從硝化過(guò)程機(jī)理分析得到解釋。根據(jù)硝化過(guò)程機(jī)理，硝化過(guò)程主要包括以下串級(jí)反應(yīng)，即：亞硝酸菌NH4+ + 1.5O2NO2+ 2H+ + H2O （1）硝酸菌NO2+ 0.5O2NO3 （2）由反應(yīng)（1）可知，廢水中1 mol NH4+在溶解氧和亞硝酸菌的作用下，即可產(chǎn)生2 mol H+和1 mol的NO2。當(dāng)調(diào)試進(jìn)入階段III時(shí)，廢水中的NH3-N濃度下降，pH降低，說(shuō)明硝化過(guò)程反應(yīng)（1）已開始進(jìn)行，即廢水中的亞硝酸菌和硝酸菌開始生成。由于硝酸菌的產(chǎn)率約為亞硝酸菌的1/2至1/31，加上在酸性環(huán)境下（pH=6.07.2），反應(yīng)（1）的反應(yīng)速度大于反應(yīng)（2），從而使硝化過(guò)程中的串級(jí)反應(yīng)（2）的反應(yīng)速度較小，廢水中H+濃度和NO2濃度累積。因此，廢水在進(jìn)入調(diào)式階段III時(shí)，廢水中的pH始終較小，出水中的NO2濃度較高。這與第77天的MBR出水中NO2高達(dá)123 mg/L的分析結(jié)果十分吻合。同時(shí)，由于出水pH較低，反應(yīng)（1）得到抑制，使出水NH3-N基本保持在50 mg/L左右。眾所都知，NO2屬還原性物質(zhì)，理論上1 mg/L NO2-N將產(chǎn)生1.141 mg/L CODcr1，為證實(shí)NO2對(duì)出水CODcr的貢獻(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)室采用測(cè)定BOD5預(yù)處理的方法將NO2影響消除，測(cè)得CODcr 7.5，則出水NH3-N 5 mg/L，而NO2濃度不變。這也說(shuō)明階段III的硝酸菌濃度由于受廢水中酸環(huán)境和硝酸菌生成速率的制約，尚未達(dá)到需要濃度。因此，在進(jìn)入階段III時(shí)，廢水的pH始終小于6，出水的CODcr穩(wěn)定在250 mg/L。為了提高環(huán)境pH，促進(jìn)硝化反應(yīng)，在調(diào)試進(jìn)入第79天時(shí)，向廢水中投加NaOH，但實(shí)際投加量遠(yuǎn)大于理論加堿量（理論加堿量=硝化所需堿度 進(jìn)水堿度）。這于MBR池較大和NH4+的緩沖作用有關(guān)。所以加堿量逐日提高（350550 g/t廢水），至第87天出水pH才有明顯上升趨勢(shì)。在階段III的初期，泡沫仍較多，池內(nèi)活性污泥隨泡沫溢出。當(dāng)進(jìn)入第50天時(shí)，開始投加消泡劑（約1.52.0 g/L），污泥濃度開始增加，廢水中泡沫大大減少。階段IV：該階段持續(xù)時(shí)間約10 d，主要特征是pH保持在7以上，NH3-N 5 mg/L；由于廢水中pH控制較差，出水中CODcr雖有明顯下降，但仍稍為超標(biāo)。這也從一個(gè)側(cè)面說(shuō)明，對(duì)高氨氮、高CODcr污染物廢水處理系統(tǒng)，處理系統(tǒng)的自動(dòng)化程度將直接對(duì)出水產(chǎn)生重大影響。階段V：調(diào)試開進(jìn)入第100天，加藥系統(tǒng)、自動(dòng)控制和反饋系統(tǒng)完全正常，MBR出水全部達(dá)到DB 31/1991997一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。此時(shí)，硝化系統(tǒng)已完善，加堿量逐日減少（230140 g/t廢水），泡沫產(chǎn)生大量減少，系統(tǒng)不需添加消泡劑。4結(jié)論采用膜分離活性污泥法處理廢水在國(guó)內(nèi)進(jìn)行的試驗(yàn)及工程性試驗(yàn)較多3,4，但實(shí)際工程項(xiàng)目很少。本文采用前置式反硝化生物脫氮A/O工藝，將浸沒式MBR裝置O級(jí)生化池處理畜牧廢水這種含高有機(jī)物、高氨氮的廢水，在國(guó)內(nèi)尚屬首次。對(duì)于高濃度有機(jī)廢水，采用膜法處理廢水的投資與普通生化法基本相當(dāng)，但出水水質(zhì)穩(wěn)定、污泥量小、占地面積緊湊，運(yùn)行和管理簡(jiǎn)單。本項(xiàng)目以干濕分離系統(tǒng)的畜禽廢水為對(duì)象，進(jìn)水CODcr為9100 mg/L，BOD5為3788 mg/L，SS為4490 mg/L，NH3-N為450 mg/L，經(jīng)浸沒式MBR工藝處理后，經(jīng)過(guò)3個(gè)月的調(diào)試及6個(gè)月的穩(wěn)定運(yùn)行，共經(jīng)歷了5個(gè)階段，出水CODcr85 mg/L，BOD510 mg/L，SS5 mg/L，NH3-N5 mg/L，達(dá)到DB 31/1991997一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。因此，該養(yǎng)豬場(chǎng)廢水處理項(xiàng)目的成功為浸沒式MBR工藝處理畜牧廢水提供了寶貴的工程實(shí)踐。參考文獻(xiàn)1. 許振良.膜法水處理技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.2192602. 彭躍蓮，劉忠洲.膜生物反應(yīng)器在廢水處理中的應(yīng)用.水處理技術(shù)，1999，25（4）：63693. Gunder P，et al. Replacement of secondary clarification by membrane separation results with plate and hollow fiber modules.Wat.Sci.Tech.，1998，38（45）：3833934. 張捍民，張興文，劉毅慧，等.中水回用工程的MBR系統(tǒng)設(shè)計(jì).給水排水，2002，28（11）：5. 姚來(lái)銀，許朝暉.養(yǎng)豬廢水氮磷污染及其深度脫氮除磷技術(shù)探討.中國(guó)沼氣，2003