1.污水廠廢水概況及擬采用技術介紹

1.1項目污水特殊性

該污水處理廠主要來源于普通生活污水、少量工業(yè)廢水組成的綜合廢水，達標排放的污水經(jīng)過超濾、RO處理后回用，產(chǎn)生5000m3/d的RO濃水。濃水COD約150mg/L，TN約為70mg/l，氨氮基本沒有，TP約為6mg/L，電導率約為10000us/cm，屬于高鹽度有機廢水。其特點是鹽度高，微生物培養(yǎng)困難；TN高，基本上為硝態(tài)氮；COD低，可生化性較差；是一種高鹽、高氮、低B/C、低C/N的有機廢水，嚴重缺乏碳源。其處理主要目標是除去TN和COD，使其達到國家一級A排放標準要求。 

1.2  LEVAPOR- MBBR工藝

 LEVAPOR- MBBR工藝是20世紀90年代由德國提出的污水處理系統(tǒng)新工藝，2009年后傳入我國，主要用于城鎮(zhèn)污水處理廠提標、擴容改造；高濃度、難降解有機廢水處理和污水系統(tǒng)深度處理等3大領域。其原理是通過向生物反應池投加一定量的懸浮載體，使活性污泥系統(tǒng)生物量大大提高，而懸浮載體同時還具有活性污泥的高傳質(zhì)混合特征（不同于常規(guī)的接觸氧化填料），大大提高系統(tǒng)容積負荷率、同時載體上吸附大量硝化菌群，形成特有的硝化生物膜，解決冬季低溫氨氮超標問題和活性污泥反應中硝化和脫磷的矛盾； LEVAPOR載體獨有的溶解氧梯度，使其具有同步硝化反硝化和短程硝化反硝化能力，節(jié)省碳源，實現(xiàn)低碳氮比條件下生物脫氮。

其特點是聚氨酯載體內(nèi)含有30%的粉末活性炭，使其比表面積高達20000m2/m3以上，因此其生物掛膜快，生物膜量高達120g/m3以上，載體投配量僅為15%。特別可貴的， LEVAPOR載體獨特結(jié)構和活性炭成分，使其具有溶氧梯度特征，通過MBBR改造使好氧生物反應池輕松獲得同步硝化反硝化和短程硝化反硝化能力，能在低碳氮比條件下實現(xiàn)部分生物脫氮，節(jié)省大量碳源和運行費用。 

2.中試目標

本項目中試目標是：通過中試，明確LEVAPOR載體生物掛膜特征；通過中試，確定LEVAPOR載體在缺氧條件下，對反硝化脫氮和水解效率的影響；了解LEVAPOR-MBBR工藝的生物脫氮能力，特別是好氧池中載體的同步硝化反硝化和短程硝化反硝化能力，以找到在高鹽、低碳源的原水條件下，能有效節(jié)省碳源的生物脫氮工藝，為本項目工程設計提供依據(jù)。

 

3. 試驗方法

中試設備的設計基本按原有工藝停留時間設計，反應池設計為2個，內(nèi)置攪拌泵和微孔曝氣系統(tǒng)，可以進行缺氧反硝化和好氧生物氧化，一個為投加15% LEVAPOR生物膜載體（體積比）， 一個為對照池，僅做活性污泥試驗。

試驗用水采用污水處理廠提供的RO濃水水樣，其水質(zhì)指標為：

水樣	COD	BOD	氨氮	總氮	電導率	PH
RO濃水原水	194	20	0	129	10334	7

 

反應器運行采用A/O方式，在高鹽微生物培養(yǎng)和馴化基礎上，投入原水先缺氧反硝化處理一段時間，而后，采用好氧處理一段時間，考察不同工藝缺氧反硝化、厭氧水解、好氧生物氧化效果。

4. 污泥整合和培養(yǎng)

基本按污水廠原水電導率指標人工配制污水，碳源用蔗糖，氮源用氯化銨，鹽度用海鹽配制，利用上述二組反應器，投加3000mg/L污水廠濃縮污泥，加入人工污水，悶曝24小時，按22小時一個運行周期，2小時沉淀，排上清液，逐步增加人工配水鹽度，連續(xù)運行17天，馴化污泥，使載體二次掛膜。其中初次培養(yǎng)3天，0.5%鹽度培養(yǎng)液培養(yǎng)7天，1%鹽度培養(yǎng)液培養(yǎng)7天。采用生物促生技術和微生物定向擴增技術進行混合培養(yǎng)，微生物整合完成后，將整合后微生物進行離心脫水，分置于二個缺氧好氧反應器，其中1#反應器投加載體，2#反應器為對照組。 

5. 中試調(diào)試和運行情況

項目試驗調(diào)試分兩個階段，6月5日--6月22日為系統(tǒng)污泥馴化和載體掛膜階段，6月23日—28日為運行試驗階段，直接用污水廠原水進行運行，分別在反應器缺氧和好氧條件下試驗。

5.1污泥馴化載體掛膜狀況

從6月5日開始污泥馴化和載體掛膜。6月5日-8日，用電導率300us/cm自來水配置人工污水，二組處理均能有效去除COD和氨氮，表明污泥系統(tǒng)能很好地適應人工配水；隨后，將原水鹽度提高至0.5%，進行污泥整合和馴化，試驗開始時，由于污泥和污水尚不適應，至6月10日，由于污泥發(fā)生不同程度水解，COD和氨氮經(jīng)過處理后均有一定上升；隨著污泥馴化，系統(tǒng)逐步正常， 6月12日開始，系統(tǒng)開始對COD、氨氮有一定去除，隨后，系統(tǒng)對COD、NH3-N、TN去除率穩(wěn)步提高，至6月15日，1#反應器COD和氨氮去除率分別達到86.8%和87.4%，2#反應器COD和氨氮去除率分別達到75.8%和59.6%，這表明系統(tǒng)微生物已初步適應了0.5%的鹽度污水環(huán)境。隨后，將原水鹽度提高至1%，進行污泥整合和馴化，試驗開始時，和第一周馴化試驗表現(xiàn)出相似的規(guī)律，COD和氨氮經(jīng)過處理后均有一定上升；隨著污泥馴化，系統(tǒng)逐步正常，至6月22日，1#反應器COD和氨氮去除率分別達到78%和64.7%，2#反應器COD和氨氮除去率分別達到72%和24.8%，這表明系統(tǒng)微生物已初步適應了1%的鹽度污水環(huán)境，對COD和氨氮表現(xiàn)出一定的去除效果。

  值得注意的是，在系統(tǒng)污泥馴化和掛膜期間，MBBR組對COD、NH3-N去除率始終高于對照組，而且更容易穩(wěn)定，至6月22日，MBBR組對COD、NH3-N去除率分別為80.5%、64.7%，而對照組除去率分別為72.3%、24.8%，明顯低于MBBR組。這表明投加LEVAPOR載體后，系統(tǒng)污泥更容易馴化，系統(tǒng)對COD、NH3-N去除能力明顯提高。

5.2 缺氧運行時反硝化脫氮和水解效率

微生物整合完成后，將整合后微生物進行離心脫水，分置于二個缺氧好氧反應器，反應器內(nèi)設置水泵攪拌系統(tǒng)和微孔曝氣系統(tǒng)，其中一個反應器（1#）投放15%（體積比）LEVAPOR載體，另一個（2#）不投放載體?？紤]到COD較高時有利于高鹽微生物的培養(yǎng)，按TN的6倍投加碳源（葡萄糖），二組反應器進行缺氧處理，比較二個反應器缺氧反硝化脫氮和水解酸化性能。

 

水樣	1#				2#
	TN (mg/L)	COD (mg/L)	BOD (mg/L)	B/C （%）	TN (mg/L)	COD (mg/L)	BOD (mg/L)	B/C （%）
運行前	129	970	796	82.1	129	970	796	82.1
6h	33.2				98.1
12h	13.6	642	523	81.5	72	811	645	79.5

    

   試驗表明，經(jīng)過6h缺氧處理后，加載體和未加載體處理組TN由129mg/l分別降至33.2mg/L和98.1mg/L，繼續(xù)缺氧至12h，TN分別降至13.6mg/L 和72mg/L，TN 12h去除率分別為89.5%和44.2%，投加LEVAPOR載體后反應器對TN去除能力提高了2倍，經(jīng)過12h處理后反應器污水TN已達到一級A標準。為了驗證二組反應器對原水可生化性提高的處理效果，分別測試二組反應器12h前后COD、BOD變化，原水投加一定量葡萄糖后，使其COD和BOD分別為970mg/L和796mg/L, 經(jīng)過缺氧12h處理后，加載體和未加載體處理組的COD和BOD分別為642mg/L、523mg/L和811mg/L、645mg/L，B/C分別為81.5%和79.7%；考慮到脫氮過程消耗的BOD，以原水COD和BOD計算，在處理前COD和BOD分別為194mg/L和20mg/L，其B/C為10.3%；運行后加載體和未加載體處理組的BOD分別為57mg/L和12mg/L，按原水COD 194mg/L計算，其B/C分別為29.4%和6.2%，顯示缺氧反硝化過程中，通過水解、酸化反應，明顯提高了原水可生化性，投加載體對水解酸化過程有明顯的增效作用，其B/C是未投加載體組的4.7倍。

5.3 好氧運行時對污染物除去效率

本項目中試在缺氧處理12h基礎上，曝氣8h，測試二個反應器COD，繼續(xù)曝氣4h，測試二個反應器COD和TN。

 

水樣	1#		2#
	TN (mg/L)	COD (mg/L)	TN (mg/L)	COD (mg/L)
運行前	13.6	642	72	811
8h		63.4		182.1
4h	6.4	41.2	69.8	98.7

 

反應前，加LEVAPOR載體和未加載體處理組的COD分別為642mg/L和811mg/L，反應8h，加載體和未加載體處理組COD分別降至63.4mg/L和182.1mg/L，繼續(xù)曝氣至4h，COD分別降至41.2mg/L和98.7mg/L，去除率分別為93.6%和87.8%，前者出水指標已達到一級A標準，去除率明顯高于未投加載體組，考察二組對TN去除效果，經(jīng)過12h好氧運行，加LEVAPOR載體組TN降至6.4mg/L，去除率可達52.9%，好氧LEVAPOR-MBBR系統(tǒng)發(fā)生了同步硝化反硝化和短程硝化反硝化，而對照組基本上沒有TN除去能力。

本項目中試試驗結(jié)果表明，通過LEVAPOR-MBBR對缺氧和好氧反應器改造，結(jié)合高鹽微生物整合、定向擴增和馴化等技術，能大大提高高鹽濃水TN處理效率，實現(xiàn)TN達標排放。同時提高了原水可生化性，通過好氧處理，實現(xiàn)COD達標排放。 

6. 總結(jié)

LEVAPOR MBBR工藝通過提高生物量、特別是硝化菌群，提高系統(tǒng)生化處理效率，特別是低溫條件下硝化效率，大大提高氨氮除去率；通過載體特有的溶解氧梯度，實現(xiàn)同步硝化反硝化和短程硝化反硝化，節(jié)省碳源，實現(xiàn)低碳氮比條件下生物脫氮，使系統(tǒng)獲得一定脫氮能力；中試運行過程中，LEVAPOR載體在投配比15%的情況下, 使系統(tǒng)的生物氧化、硝化、生物脫氮能力大大提高。