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膜生物反應(yīng)器（MBR）將傳統(tǒng)的生物處理工藝與膜分離技術(shù)結(jié)合，通過膜對微生物的截留作用延長了污泥齡，有利于增殖緩慢的硝化菌的生長富集，提高硝化效率。鑒于MBBR和MBR工藝具有上述優(yōu)勢，并考慮到采用前置反硝化工藝可以有效利用厭氧處理出水中剩余的有機碳源，筆者采用缺氧/兩級好氧MBBR—MBR組合工藝對垃圾焚燒廠瀝濾液厭氧出水進(jìn)行處理，考察該工藝的運行效能，為垃圾瀝濾液處理工藝的選擇提供新的依據(jù)。
好氧反應(yīng)器中TN的降低可能是因為微生物的同化作用，還可能是因為發(fā)生了同步硝化反硝化。
1進(jìn)水pH的影響
A、B階段的進(jìn)水流量為1.26L/d，進(jìn)水NH4+-N約為1000mg/L，碳氮比為5~6。改變進(jìn)水的pH，考察其對氨氮去除效果的影響，即A階段進(jìn)水pH用稀H2SO4調(diào)節(jié)至7.0左右，B階段進(jìn)水不調(diào)節(jié)pH，pH為8.5左右。圖2表明，進(jìn)水pH的變化對NH4+-N總?cè)コ视绊懖幻黠@，均能達(dá)到99%左右。
但通過測定各反應(yīng)器內(nèi)的pH發(fā)現(xiàn)，MBBR1、MBBR2和MBR反應(yīng)器中的pH已分別由A階段的8.5、8.35和8.5左右升高至B階段的8.75、8.65和8.7左右。與此同時，MBBR2出水中的NH4+-N平均質(zhì)量濃度也由A階段的18.5mg/L升高至42.0mg/L。由于MBBR2出水NH4+-N比較低，MBR硝化效果基本未受影響。一般亞硝酸菌適宜的pH為7.0~8.5，硝酸菌適宜的pH為6.0~7.5。而B階段各反應(yīng)器內(nèi)pH升高至8.5以上，對硝化過程不利。因此，在后續(xù)實驗中系統(tǒng)進(jìn)水pH預(yù)先調(diào)節(jié)至中性。
2碳氮比的影響
D、E階段進(jìn)水為未經(jīng)稀釋的垃圾瀝濾液厭氧處理出水，碳氮比分別為5.1~6.8、3.2~4.2。由圖2可見，D階段NH4+-N處理效果呈下降趨勢，第53天系統(tǒng)的NH4+-N總?cè)コ式抵?9.9%，這可能是因為D階段進(jìn)水COD過高（約10000mg/L），對兩級好氧MBBR的硝化過程產(chǎn)生不利影響。當(dāng)E階段降低碳氮比（即COD降至6500mg/L左右）后，系統(tǒng)的處理效果逐漸恢復(fù)，NH4+-N總?cè)コ始s為99%。
因此，垃圾瀝濾液高濃度的NH4+-N決定了該系統(tǒng)應(yīng)在較低碳氮比下運行。由圖3可知，E階段系統(tǒng)的TN總?cè)コ始s為81%，其中缺氧MBBR出水中NO2--N接近0，NO3--N約為5mg/L，說明盡管碳氮比較低，但碳源對于反硝化作用而言仍比較充足。一般認(rèn)為，每*反硝化1g硝氮需消耗3.7~6.6gCOD，反硝化1g亞硝氮則僅需消耗1.8~2.5gCOD。E階段MBBR2和MBR中的亞硝氮積累率分別達(dá)到90%、80%左右，這是系統(tǒng)在較低碳氮比下獲得較高TN去除率的重要原因。
3進(jìn)水NH4+-N的影響
比較A、C、E3個運行階段的NH4+-N處理效果可以發(fā)現(xiàn)（見圖2），在實驗條件下，進(jìn)水NH4+-N對系統(tǒng)處理效果的影響較小，穩(wěn)定運行時出水NH4+-N＜15mg/L。C階段中第31~34天出現(xiàn)NH4+-N去除率突然下降的情況，這是由于當(dāng)時MBR的曝氣泵出現(xiàn)故障，曝氣量降低導(dǎo)致反應(yīng)器中的DO降低至1~2mg/L。當(dāng)DO恢復(fù)至>3.5mg/L后，NH4+-N總?cè)コ恃杆倩厣?9%以上。
不同進(jìn)水NH4+-N濃度下，MBBR2在A階段的亞硝氮平均積累率為73.3%，C階段和E階段>90%；MBR中的亞硝氮積累率由A階段的＜10%逐漸上升至E階段的80%左右。據(jù)報道，硝酸菌和亞硝酸菌的適宜pH分別為6.0~7.5、7.0~8.5〔13〕，其受抑制的游離氨（FA）質(zhì)量濃度分別為0.1~1.0、10~150mg/L。
因此認(rèn)為兩個反應(yīng)器中亞硝酸鹽積累越來越明顯是因為長期在pH>8.0、FA>1mg/L的環(huán)境下運行。第31~34天，MBR積累率突然升高是由前述DO變化造成的。因為亞硝酸菌和硝酸菌的溶解氧飽和常數(shù)一般分別為0.2~0.4、1.2~1.5mg/L，在低DO下亞硝酸菌的生長速率大于硝酸菌的生長速率，亞硝化過程占優(yōu)。

此外，MBBR2接入系統(tǒng)前亞硝氮積累率為85%左右，這是MBBR2在運行初期就有明顯亞硝酸積累的主要原因之一。MBR在A運行階段亞硝氮積累率較低可能是因為該階段進(jìn)水NH4+-N相對較低，MBBR2出水NH4+-N平均已降至16.5mg/L，導(dǎo)致MBR中可利用的亞硝化過程的底物（NH4+-N）很少，主要發(fā)生NO2--N氧化為NO3--N的反應(yīng)，而且MBR接入系統(tǒng)前亞硝氮積累率僅為15%左右。隨著進(jìn)水NH4+-N增加，MBBR2出水中NH4+-N也相應(yīng)升高，這是運行后期MBR實現(xiàn)短程硝化的必要條件之一。
綜上，在進(jìn)水流量為1.0L/d，pH約為7.0，COD約為6500mg/L，好氧MBBR、MBR中DO為3~4.5mg/L的條件下，即使進(jìn)水NH4+-N高達(dá)1650mg/L左右，組合工藝對NH4+-N和TN的去除率仍能達(dá)到約99%和81%，出水NH4+-N質(zhì)量濃度低于15mg/L，缺氧/兩級好氧MBBR—MBR組合工藝能夠有效去除垃圾瀝濾液厭氧處理出水中的高濃度NH4+-N。而且在MBBR2和MBR中實現(xiàn)了短程硝化，降低了反硝化對碳源的需求量，系統(tǒng)無需外加碳源。鈣離子對膜生物反應(yīng)器會產(chǎn)生很嚴(yán)重的污染;當(dāng)原料液中存在0.5mmol/l的Ca2+時，其平均粘附力為0.66mN/m，是不存在Ca2+時粘附力的2倍，通量較不存在Ca2+時下降嚴(yán)重。Zhang等提出，OMBR的膜污染是在生物膜的形成和無機污染的共同作用下導(dǎo)致的。Lay等指出在污水中加入CaSO4、CaCO3，經(jīng)過73d的運行，在膜表面形成了一層凝膠層，經(jīng)分析知凝膠層中含有較多的胞外聚合物(EPS)。
*，溶解性微生物產(chǎn)物(SMP)和胞外聚合物是導(dǎo)致傳統(tǒng)膜生物反應(yīng)器膜污染的重要因素，而SMP和EPS的主要成分是糖類和蛋白質(zhì)，據(jù)LAY研究指出，正滲透膜生物反應(yīng)器運行后的凝膠層中含有大量的EPS，因而可以猜測EPS對正滲透膜生物反應(yīng)器也會產(chǎn)生膜污染。She等利用不同金屬鹽類物質(zhì)作為驅(qū)動溶質(zhì)，研究其膜污染情況發(fā)現(xiàn)，鈣鹽的膜污染較嚴(yán)重。
收費設(shè)備污水處理成套設(shè)備一、膜生物反應(yīng)器(MBR)工藝系統(tǒng)的分類
根據(jù)生化系統(tǒng)和膜分離系統(tǒng)的相對位置，膜生物反應(yīng)器(MBR)可分為分置式MBR和一體式MBR兩種。
分置式MBR是將膜組件放置在生化系統(tǒng)之外的單獨的膜池內(nèi)，其特點是膜組件分組明確，運行環(huán)境良好，便于獨立運行和清洗、檢修。一體式MBR則是將膜組件直接放置在生化系統(tǒng)內(nèi)，其特點是節(jié)省占地，但是不利于膜組件的分組和配套管路的敷設(shè)。
二、膜生物反應(yīng)器(MBR)工藝系統(tǒng)的選擇
對于城鎮(zhèn)污水處理工程，由于規(guī)模較大( 一般均在1×10000m3/d 以上) ，考慮到膜組件運行環(huán)境、污泥濃度控制、脫氮除磷對DO的控制要求以及降低能耗要求等，一般均采用負(fù)壓抽吸浸沒式分置式MBR工藝。

三、生化系統(tǒng)的形式
A2/O—MBR工藝
該工藝中設(shè)置有兩段回流，一段是膜池的混合液回流至缺氧池實現(xiàn)反硝化脫氮，另一段是缺氧池的混合液回流至厭氧池，實現(xiàn)厭氧釋磷。A2/O—MBR工藝中高濃度的MLSS、獨立控制的水力停留時間和污泥停留時間、回流比及污泥負(fù)荷率等都會產(chǎn)生與傳統(tǒng)A2/O工藝不同的影響，具有較好的脫氮除磷效率。
A2O/A—MBR
該工藝是一種強化內(nèi)源反硝化的新型工藝，該工藝?yán)肕BR內(nèi)高濃度活性污泥和生物多樣性來強化脫氮除磷效果，其內(nèi)部流程依次為厭氧、缺氧、好氧、缺氧和膜池。該工藝在傳統(tǒng)A2O工藝后再設(shè)一級缺氧池，利用進(jìn)水快速碳源完成生物除磷和脫氮后，在第二缺氧池進(jìn)行內(nèi)源反硝化，進(jìn)一步去除 TN 后再利用膜池的好氧曝氣作用保障出水水質(zhì)。A2O/A—MBR 工藝是針對進(jìn)水碳源不足而同時又有較高脫氮要求的污水處理項目所開發(fā)，也是強化脫氮的 MBR 脫氮除磷工藝。