MBR工艺深度脱氮及节能关键技术

MBR大家已经很清楚，我想它最主要的一个就是出水水质好；再一个就是占地小，主要这两个特点。问题在于如何运行好和降低处理成本包括膜的成本等这些因素在里面。对于MBR来讲，跟普通的活性污泥法工艺方式相同。但两个方面不同。一是MBR用膜代替二沉池之后，水质好但也增加膜清扫用气量，同时没有二沉池后，具有了活性污泥浓度可以很高的特点。
　　这个课题是从MBR工艺数学模拟，模型参数的实验及研究，到中试及生产性实验，最后推广应用到两个十万吨以上的实际工程这样一个过程。首先针对的是昆明第四污水处理厂，原来也是一个SBR变形——ICEAS工艺，改成比较原始的MBR。
　　2010年左右开始运行，我们2011年开始进入，与四厂一起研究。四厂是改造成MBR的A2O基本工艺，规模每天五万吨，这是实体改造。这一个边上改成膜池和膜清洗。从效果看，由于当时国内对于整个MBR的认识和设计经验不是很充分，处理效率及能耗效率都不是特别高。
　　针对四厂的这些问题，主要是进水波动它比较大，还有水质波动。因为原先是其它工艺改过来，所以不是一个真正按照A2O的MBR设计的。设计的风机不可调，量很大。而且膜清扫及好氧池配的风机都过量，这两方面都有问题。昆明总氮浓度和污染物浓度季节上的变化都比较大，对整个系统运行影响非常大。加上膜系统也在逐渐改善完善过程当中，当时这个厂运行不是很正常。应该说是在实验中摸索往前走。这是当初一个状况，膜池、好氧池、缺氧池、厌氧池。
　　在对整个四厂工艺情况分析的基础上，提出去除总氮到10毫克/升以下的方案，提高出水水质，稳定运行。首先我们利用一套污水处理厂工艺过程模拟系统，对现原始工艺，还有我们方案的工艺，各种各样工艺的具体情况做全面的模拟。
　　原始工艺模拟情况来看，总体来讲它的这个反硝化碳源利用不充分，致使硝酸盐不能完全去除，这样出水总氮比较高。我们设计了不同回流比，不同回流点等过程的工艺流程。对不同进水点的设置，还有量的分配都经过了很多的模拟计算，包括回流也是有很多的组合。
　　最后选定一个最优的工艺流程及运行参数我们进行一个中试装置设计，并利用中试装置对计算结果的进行试验校核验证，中试效果来看还是不错的，总的来讲进水COD在100到400，平均220左右，出水8到14的这么一个程度，特别是对总氮和氨氮效果也很好，我们看进水的氨氮在25到45，平均在37，总氮平均在45左右，出水的氨氮基本上在零点几到三这样的程度，平均是1.3，出水总氮范围是2到11，平均可以达到5.7，完全达到计算的预期。中午张司长问我总氮能不能达到80%去除率，我们看基本上可达到80%到90%的总氮去除率，并且没有加碳源，仅利用原始污水的碳源达到这样好的效果。
　　同时我们看到特别是增加的后缺氧，对总氮和氨都有很好去除效果。特别是后缺氧，第二个缺氧过程，也有一些同步硝化反硝化的作用，所以总氮和氨也有一些降低。在第二个缺氧段硝酸盐有反硝化聚磷作用，对磷也起到一定的去除。
　　膜池对污染物的去除有两个方面：过滤和生化去除。膜池里面，实际上膜表面上对总氮总磷和氨氮，还是分别有一些去除作用。说明膜表面还是有一些生物膜的存在。
　　对回流比，我们希望利用膜池的氧。膜池最初这个回流比是很大的，最高达一比十几，改进过程中回流比由1:9，1:8，1:7这样一步步的下降，膜池混合液大量回流到好氧池，其中的氧可以充分利用起来。整个回流情况来看不是越大越好。基本6到9这个区间，或者是再范围小一点，7.5到9这一个范围对碳、氮、磷的综合去除效果比较好。
　　中试的基础上，我们把它推广到四厂一条生产线，做六套方案，包括进水方式，供氧方式，强化后缺氧及辅助进水方式的调整，进水方式及供氧方式不同及季节变化等等做六套实验方案。这是实验的一个改造过程，实验的基本结论来看，我们在生产实验里面可以实现中试及理论计算同样的结果。多点进水的比例分配比较关键，后缺氧也不能分配太大水量。对于碳的去除温度影响不大，对总氮，氨的降解18℃是一个拐点，18℃以下温度升高效率升高，18℃以上温度影响不是很大。
　　这是后缺氧对去除总氮有一定贡献，事实上总氮去除率差不多增加10%点左右。总氮从13降到九点几，后缺氧对整个总氮下降有很好作用。
　　生产性实验，这是2013、2014、2015年的数据，我看中国给水排水杂志对这个有很好报道，经各种技术改造后，耗电情况从2013、2014、2015年数据来看耗电量在下降。COD、总氮和总磷都是效果越来越好，出水COD基本都在10左右，总氮的话一开始是在10左右，逐渐的在降低，到了2016年基本达到五点几。
　　总磷情况是更好一些。电耗也是逐渐下降。在生产性实验的基础上，把这一研究成果推广到大型污水处理厂设计，昆明的第九厂，第十厂污水处理厂设计按照本研究的最优流程和中试生产性实验验证的工艺路线及参数。
　　九厂、十厂是全地埋的MBR。这是一个2016年的整体数据。平均看基本上MBR出水氨氮在1以下，COD在10左右，SS小于5，总氮九厂比较好一点，平均5.7左右，十厂这个浓度有一点问题稍高一些。总磷也都在0.3以下。
　　由以上生产数据来看，在进水碳氮比不是特别低，四左右到三点几这个范围，不用外加碳源，仅进行工艺调整可以实现不外加碳源总氮达到10以下，稳定在7~8以下是可以的，并且总磷在0.3以下，本研究成果可实现生产性MBR达到这个效果。