A2O-MBR工藝對多來源難降解有機廢水的深度處理

＊廖蔚峰 宋傳京 宋少華

（1.深圳市捷晶能源科技有限公司 廣東 518000 2.深圳市星河環境股份有限公司 廣東 518000 3.深圳環保科技集團有限公司 廣東 518000）

一般生化處理系統都要求廢水條件穩定，否則會對微生物系統的穩定形成很大的沖擊。作為服務一千余家客戶的危廢大規模集中處置企業，收運處置的高濃度有機廢水成分復雜且每天不一，物化預處理后依然COD偏高（2500～3000）、鹽度偏高（3%～6%）、硫酸根偏高（3000～6000mg/L），所以給MBR系統穩定運行提出了很高的管理要求。本工程采用“厭氧+缺氧+MBR”的方案處理該類廢水，經過兩年多的運行實踐表明：工程處理效果穩定，規定指標都能達到廣東省《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）中的第二時段三級標準與市政污水處理廠進廠設計水質中的較嚴值要求。本文對該復雜工況下穩定運行的MBR生化系統生物相及其對COD、氨氮等污染因子降解作用進行了初步分析研究，為建立穩定的微生物系統、進一步改善對處理效果提供了依據。

1.廢水水質情況分析

本工程項目日處理廢水量為600m3，出水執行《廣東省水污染物排放限值》（DB44/26-2001）中的第二時段三級標準與市政污水處理廠進廠設計水質要求的較嚴值。整個工程連續運行，出水穩定。進出水水質及排放要求如表1。

表1 廢水水質及排放要求

2.工藝流程

有機廢水從各產污企業收運回公司后，分類進入廢水貯槽，經過不同預處理工藝后，廢水進入調節池，進行均質化處理，使進水COD降低到3500mg/L以下，經提升泵依次進入厭氧池、缺氧池、好氧-MBR池，最終廢水經過膜過濾后，達標排放。工藝產生的生化污泥進入污泥濃縮池，經壓濾脫水后固化填埋。具體工藝流程見圖1。

圖1 廢水處理工藝流程

3.生化系統運行情況分析

(1)對COD的去除分析

該系統穩定運行超過2年，分析近1年的運行結果，平均進水量500m3，平均進水COD為2613.5mg/L，檢測厭氧池平均出水為1360mg/L，平均去除率47%，好氧池-MBR出水平均為568.11mg/L，降解率為58%。整個工藝平均去除率為78%。具體去除效果見圖2。

圖2 生化系統對COD的去除效果

由圖2可見，在進水COD濃度有波動的情況下，厭氧池出水COD相應存在波動，但經過缺氧-MBR回流處理后，廢水出水COD濃度仍能保持在200～300mg/L的區間內。

(2)對氨氮的去除分析

系統運行過程中，厭氧工序采用自流方式進行，缺氧-MBR工序采用提升泵以25m3/h的流量進行內循環，對氨氮的去除效果見圖3。由圖3可見，進水氨氮濃度低于200mg/L時，厭氧出水氨氮濃度比進水高10mg/L以上，占比16.7%。主要是由于系統中的厭氧氨化菌將有機氮分解轉化成氨態氮，提高了廢水中氨氮含量。之后在好氧、缺氧階段發生硝化-反硝化作用，將厭氧出水的氨氮轉化為氮氣放出，系統最終出水氨氮基本維持在35mg/L以下，除氨效果明顯。

圖3 生化系統對氨氮的去除效果

(3)對總磷的去除分析

厭氧-缺氧-MBR系統內的聚磷菌在厭氧狀態下將細胞內多聚磷酸鹽水解為正磷酸鹽，同時在缺氧/好氧階段，聚磷菌氧化代謝細胞內物質，過量的吸收水中的正磷酸鹽，通過排出系統內剩余污泥的方式，達到除磷的目的。圖4、圖5分別顯示了系統內五級厭氧池出水中磷的含量和缺氧/好氧池內污泥中總磷含量的對比。由圖4可知，在連續15天的運行監測過程中，生化系統內厭氧階段，各厭氧池之間的磷含量無法持續維持增長趨勢，聚磷菌同化釋磷作用波動較大，主要原因是厭氧池/好氧池內循環不夠，聚磷菌在整個厭氧系統內釋磷量不足，從而無法在好氧狀態下大量吸附正磷酸 鹽[1-2]。考察好氧池內平均污泥濃度為8000mg/L，以及圖5好氧池內污泥含量范圍可知，好氧池內污泥中含磷量在 3.75%～6.25%之間，且兩池對應時間內的含磷量相差不大，平均浮動在10%左右，說明該系統內污泥同一時間內污泥過量吸磷已到飽和狀態，在該狀態下，進行相應排泥，可以達到除磷目的，保證廢水出水磷的達標排放。同時運行結果顯示，生化系統最終出水磷含量在5～10mg/L之間，因此在工藝控制上，提高污泥回流比，增大排泥頻率，是提高廢水中總磷的關鍵。另外，多級厭氧串聯所產生的限制，客觀上也影響了污泥回流及排泥效果。

圖4 厭氧反應池出水中總磷含量

圖5 好氧反應池出水污泥中總磷含量

(4)對銅離子的去除分析

生化系統對廢水中重金屬離子去除主要是通過廢水中微生物的吸附，形成底泥，通過排泥實現。本系統對廢水中的銅離子去除情況如圖6。由圖6可知，廢水原水中銅離子含量在1～2.5mg/L之間，經過生化系統處理后，出水能夠維持在1mg/L以下，能達到該水平。平均去除率達到65%以上。其它重金屬離子同樣能達到該水平。

圖6 生化系統對銅離子的去除效果

4.活性污泥性狀分析

(1)污泥生物相觀察

經兩次取樣，發現好氧池污泥顏色較淺，結構較緊密，菌膠團主要由長、短桿菌及球菌等構成，游離細菌較多，微型后生動物數量較少，個體較小，主要為大口鐘蟲，污泥處于新生期；而厭氧池污泥顏色較深，結構較開放，菌膠團主要由微型后生動物聚集組成的絮狀結構，微型后生動物數量和種類均較多，有輪蟲、鐘蟲、大口鐘蟲等，個體較大，且污水鹽度較高，影響了好氧活性污泥中由原生動物到固著型纖毛蟲的進化，使得污水降解效率下降，也抑制了絲狀菌等的發育[3]。

(2)污泥中優勢菌群的鏡檢

對兩個池污泥中優勢菌鏡檢觀察兩次，結果有明顯差別。第一次取樣的好氧池污泥中優勢菌主要為革蘭氏陽性長、短桿菌，其中芽孢桿菌較多，并有少量的球形真菌，革蘭氏陰性桿菌較少；厭氧池污泥中優勢菌包括革蘭氏陽性短桿菌、革蘭氏陰性桿菌，也有芽孢桿菌和細長短桿菌，但數量和種類較少，未觀察到球形真菌；第二次取樣，好氧池污泥中優勢菌為短而粗的桿菌和少量球菌，也有一些長桿菌和芽孢桿菌，但種類與數量均較第一次減少；厭氧池污泥中優勢菌則多為革蘭氏陽性球菌和革蘭氏陰性桿菌，無芽孢菌和真菌。不同時間取樣優勢菌種類差別原因主要由該系統所處理廢水來源廣、成份復雜所致，同時鹽度和DO變化對系統中優勢菌群的種類也產生了較大影響[4]。

(3)污泥中功能菌的篩選

對分離菌株中去除COD和NH4+-N效率較高的19個菌株（COD去除率≥75%或NH4+-N去除率≥50%為準）進行考察，結果如圖7(a)和圖7(b)所示。（H合：好氧池分離的所有菌株；Y合：厭氧池分離的所有菌株。）

圖7

結果發現，考察的19個菌株及H合和Y合中，在處理1d和5d后，菌株Y8、N2、N5、N6、N11、N12、N15、N17、N18對COD的去除率較高且去除效率穩定，在初始COD為6790～ 7073mg/L的合成廢水中，COD去除率＞70%，其中以N18去除率最高，達80%以上；菌株N11、N12、N21對NH4+-N的去除率較高且去除效率穩定，在初始NH4+-N為327.09～364.55mg/L的合成廢水中，NH4+-N去除率在70%左右。

5.結論

該MBR生化系統在持續的運行中培養建立的微生物體系已經具有了一種特別的適應性，能夠耐受各種復雜多變的廢水條件沖擊，在高鹽度、高COD濃度條件下對降解有機物和氨氮，實現總體達標排放發揮了重要的作用[5-6]。但作為利舊改造項目，在如何克服系列不利影響、保障工藝穩定性、進一步挖掘工藝潛力方面還值得深入探討。