污水处理厂中MBR工艺脱氮除磷效果研究

MBR主要是将膜分离的技术和生物反应器进行结合。由于膜高效固液分离的作用及强化生物处理的作用，所以它有其他生物处理技术难以比拟的优势。下面将对其进行阐述。

第一，可以高效的进行固液的分离，分离的效果就远远好于传统沉淀池，出水水质的良好，出水悬浮物、浊度也就接近0，能够直接的回用，实现污水的资源化。

第二，膜高效截留的作用，实现反应器的水力停留时间（HRT）与污泥龄（SRT）完全的分离，使得运行的稳定性更好。

第三，反应器中微生物的浓度较高，耐冲击的负荷较强。

第四，污泥龄可以随意的控制，膜分离就使得污水大分子难以降解成分，在体积中有限生物反应器有着足够地停留的时间，有效的提升难降解有机物降解的效果。反应器在高容积负荷、低污泥的负荷、长泥龄条件运行，进而实现了基本无剩余的污泥排放。

第五，结构的紧凑，占地面积相对较小，工艺设备的集中，能够进行一体化的自动化控制。

2.1 效果的分析

按照硝化与反硝化是否在同一个反应器中发生，能够把MBR脱氮工艺分为了单一反应器间歇曝气MBR脱氮工艺、厌氧一好氧MBR脱氮工艺。

单一反应器的间歇曝气MBR脱氮工艺主要是采用了序批式反应器（SBR）的运行方式，经过限制曝气与半曝气的运行方式，在时间序列上实现了缺氧和好氧组合，而厌氧与好氧MBR脱氮技术就与传统厌氧-好氧脱氮的技术十分类似，前置反硝化缺氧运行下，含碳有机物去除、含氮有机物氧化、氨氮硝化在好氧的条件下运行。

SBR运行的方式MBR脱氮稳定性比传统的MBR脱氮效果更好。在好氧的条件下，氨氮在经过了硝化作用后，转变硝态氮、亚硝态氮，废水中的总氮含量不会出现任何的变化，为有效的提升总氮去除效率，在MBR前增加设置了缺氧区、回流装置形成了厌氧--好氧的运行方式，总氮去除效率最高就达到了96%，在未增设的缺氧区与回流的装置下，总氮去除效率仅仅是60%，厌氧--好氧MBR中的厌氧反应器与好氧反应器对其氨氮去除效率分别是31％—43％和47％—64％，好氧反应器运行的状况对氨氮去除的效果影响是最大的，因为厌氧--好氧MBR之前就增设了缺氧池，为系统的反硝化创造出良好地条件，所以厌氧—好氧MBR脱氮工艺的脱氮效果就好一点，但是厌氧与好氧MBR脱氮工艺的流程相对较长，不能关切需要增加回流设备与能耗。

SBR形式的MBR脱氮工艺间歇曝气可以有效的促使细菌胞外的聚合物降解，缓解了膜组件生物的污染，延长了膜组件使用的寿命，但是和处理能力相同的厌氧--好氧MBR脱氮技术相比，膜的面积就增加了不少。

诸多的研究人员，对MBR脱氧的工艺进行新的探索，在好氧MBR中加入了填料的载体，能够为硝化与反硝化创造更好地条件，其工艺氨氮与总氮平均的去除率分别是100%、93.06%，填料的内部出现反硝化的杆菌，荧光假单胞菌等把硝酸盐还原成亚硝酸严、氮气，促进氨氮分解，是膜反应器填充料能够有效的提升脱氮效率。

基于MBR里的污泥絮体比较松散地特点，加入了粉末活性炭（PAC）能够有效的促进污泥絮体颗粒的增大，使得絮体的内部形成了缺氧区，避免反硝化发生、减缓膜污染，其去除的氨氮与亚硝酸盐去除的效率分别是95.50％、99.15％。

对硝化菌、氧化有机物异氧菌有着较强抑制的作用。就保证亚硝化菌在活性污泥中主导的地位，实现亚硝化菌反硝化的功能，提升硝化过程脱氮效果而言，其过程节约DO约50％，节省碳源约80％。

2.2 得出的结论

第一，间歇式MBR在进水不曝气的过程中，反硝化所产生的碱能够有效补充硝化作用就碱消耗，使得其对氨、氮的去除的能力比传统的MBR更佳。

第二，间歇式的MBR提供出充分的缺氧环境，使得对总氮、总磷去除的效果也比传统的MBR好。

第三，在进水氮负荷、碳、氮的波动较大的时候，间歇式的MBR能够灵活的改变曝气的强度循环的周期，进出水比等的操作条件能够获取稳定可靠地脱氮性。

第四，间歇式运行强化了MBR脱氮除磷的性能。

MBR除磷工艺与脱氮工艺基本相同，一般采用厌氧—好氧和SBR工艺，而且多数是和脱氮联用。有关专家采用厌氧—好氧MBR工艺处理模拟生活污水，根据实验结果，该工艺氮、磷去除率分别为96％和70％。据有关专家研究SBR--MBR工艺强化除磷效果，总磷（TP）去除率达96.4％，其中进水COD／TP是该工艺强化除磷的关键，在进水COD／TP较高时，无需排泥就能达到强化除磷的目的。

传统的生物脱氮除磷理论认为，生物脱氮需经过硝化菌的好氧硝化、反硝化菌的厌氧反硝化来协同完成，而生物除磷过程是除磷菌的厌氧释磷、好氧超量吸磷、最终排放富磷污泥的过程。通常认为，硝化氮的反硝化和磷释放都需要碳源，厌氧反硝化会消耗一部分碳源，影响聚磷菌（PAO）的磷释放，降低磷去除率。

但最近的研究发现，污泥中有反硝化聚磷菌（DPB）存在时，在厌氧条件下它可分解菌体内的多聚磷酸盐（Poly—P），吸收基质中的低分子有机酸并以PHB的形式贮存于菌体中；在缺氧环境下，DPB利用硝酸盐作电子受体氧化菌体内的PHB，产生的能量部分用于新菌体的合成，其余部分用来吸收基质中的磷酸盐并以聚磷（Poly—P）的形式贮存于菌体内，从而实现超量吸磷。

同时，一氧化氮被还原为氮气，在厌氧、缺氧交替运行条件下实现DPB的反硝化除磷效果。DPB可最大程度地减少碳源的需求，为解决生物脱氮除磷工艺的碳源竞争问题提供了新的方法。

研究发现，通过创造厌氧、缺氧交替的环境可筛选DPB。有机碳源可影响反硝化除磷效果，进水有机碳浓度较低时，反硝化除磷系统可利用反硝化除磷菌一碳两用的功能长期稳定运行，磷去除率为99.2％；缺氧区的碳源浓度越高，对缺氧吸磷的抑制作用就越大。与传统的专性好氧聚磷菌除磷相比，DPB可分别节省约50％的COD和30％的氧消耗量，相应减少50％的剩余污泥量。

通过控制缺氧段硝酸盐浓度对DPB进行诱导，诱导前DPB占总聚磷菌的27.6l％，诱导后则高达78.6l％。在序批式膜生物反应器工艺中经过厌氧—好氧和厌氧一缺氧—好氧两个阶段的富集，DPB占伞部聚磷菌的比例从19.4％升至69.6％；每周期缺氧段投加120 mg No-N时，SBMBR系统运行最为稳定，缺氧段氮和磷去除率分别为100％和84％，系统的磷去除率为96.1％。

总而言之，满足硝化和吸磷对氧需求的条件下，采用较低的DO浓度可减少混合液从好氧室到缺氧室携带的DO量，又可促成好氧区同步硝化反硝化作用的发生，从而减少回流系统携带的硝态氮量，降低厌氧区反硝化菌与聚磷菌对碳源的竞争，最终使得系统对TN和TP的去除效果优于其他DO浓度下的。

同时，采用较低的DO浓度还可以节能降耗。在经过对比研究可发现．应用A20—MBR工艺处理常规市政污水．进行多级分流可以取得很好的处理效果，各项出水指标均超过国家一级A标准。A20—MBR工艺可以在低溶解氧（0.5 mg／L）的条件下运行．且处理市政综合废水效果很好。