污水厂聚合氯化铝处理尾水MBBR反硝化深度脱氮填料比较..docVIP

污水厂聚合氯化铝处理尾水MBBR反硝化深度脱氮填料比较 1 引言 国内外在解决城市缺水问题时，会将污水厂尾水作为二次水源回用于城市内河和作为地下水源的补充水(Asano，2002;Bixio et al., 2006;杨沙沙，2012).城市内河多为城市的纳污河，多数执行《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)IV类(TN 1.5 mg · L-1)和V类(TN 2.0 mg · L-1)标准.但污水厂排水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)一级A标准，TN排放限值为15 mg · L-1，远远不能满足城市内河IV类和V类标准及地下水源补充水的要求.因此，当污水厂尾水作为城市内河和地下水源补充水时，亟需对其TN进行深度处理以 提供高再生水品质.GB18918—2002中NH4+-N和TN的一级A标准排放限值分别为5 mg · L-1和15 mg · L-1，二者相差10 mg · L-1，表明硝态氮是污水厂尾水中氮的主要形态(刘成等，2011;刘秀红等，2013)，成为TN深度处理的重点. 近年来，污水厂尾水深度处理工艺发展迅速，主要有曝气生物滤池(肖云，2012)、超滤及其组合工艺(薛博，2013)、接触过滤/磁性树脂工艺(刘成 等，2011)、MBBR(Moving Bed Biofilm Reactor)工艺(Labelle et al., 2005;Odegaard，2006)等，其中，MBBR工艺因具有脱氮性能高、抗冲击负荷强、运行简单、管理方便等优势逐渐成为脱氮工艺研究的热点 (余建恒等，2009)，并广泛应用于生活污水脱氮(Adabju，2013).挪威3个MBBR污水厂的运行数据显示，11 ℃时硝化速率高达1.2 g · m-2 · d-1(以NH4+-N计)，反硝化速率达3.5 g · m-2 · d-1(以NO3--Nequiv.计)(Odegaard，2006).Labelle等(2005)以聚乙烯为填料，利用反硝化MBBR处理海水中的 硝氮，反硝化速率达(17.7±1.4)g · m-2 · d-1(以N计).Rusten等(1995)对比研究了MBBR前置和后置的反硝化效果，发现后置反硝化对COD和TN的去除效果更好，去除率分别达到 80%和90%.王庆等(2012)采用厌氧MBBR-好氧MBR工艺处理高氨氮PU合成革废水，在进水NH4+-N浓度小于40 mg · L-1和TN浓度为150~300 mg · L-1条件下，出水浓度分别低于8 mg · L-1和15 mg · L-1. 在MBBR应用中，填料的选择尤为重要，要求填料具有机械强度高、耐磨耐腐蚀、密度稍小于水，当挂上生物膜后密度与水相当，可以悬浮于水中，以及比表面积 大、表面粗糙、利于微生物附着等特点.国内外研究者多采用聚乙烯(Labelle et al., 2005;Stinson et al., 2009;丁晶静，2012)、聚丙烯(Dupla et al., 2006;张忠华等，2012)、聚氨酯泡沫体(郭静波等，2008;Chu et al., 2011)和陶粒(魏臻等，2011)等作为MBBR填料处理工业废水、生活污水和海水等，并实现了工程化应用. 国内外各研究和工程应用中，MBBR多用于处理高浓度废水(王庆等，2012;Odegaard，2006)，应用于污水深度处理的研究较少，并且低负荷 下，填料的选择也会影响生物膜的活性，何种填料适合污水厂尾水的脱氮也是亟需解决的问题.因此，为解决污水厂一级A尾水作为缺水城市内河补充水和地下水源 补充水TN难于达标的问题，针对城市污水厂一级A排水中NO3--N含量高(约60%)的特点.本研究拟采用MBBR对污水厂一级A排水中的NO3--N 进行深度处理，并对MBBR填料种类进行比较研究，达到高效去除NO3--N、提高TN去除率的目的，为污水厂尾水回用于城市内河和作为地下水源补充水提 供理论依据. 2 材料与方法 2.1 试验装置 MBBR反硝化反应器为有机玻璃制成的圆柱体，内径120 mm，高500 mm，反应器底部为锥形(0.38 L)，反应器总体积6.03 L，有效体积5.65 L，工艺流程如图 1所示，4套工艺装置同时运行.采用聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯泡沫和陶粒4种填料进行MBBR脱氮对比试验，填料的参数如表 1所示. 图 1 MBBR反硝化装置图 表1 填料参数 2.2 试验设计和运行条件 试验分为两个阶段，反应器启动驯化阶段(1~33 d)和稳定运行阶段(34~52 d).稳定运行阶段对比4种填料下MBBR 对NO3--N、TN和有机污染物的去除效能，筛选出最优填料. 运行条件：反应器温度用加热棒控制为24~26 ℃;4个MBBR反应器采