MBR膜生物反应器脱氮除磷组合工艺研究进展

北极星环保网讯:摘要：指出了膜生物反应器是一种新型高效的污水处理工艺，但是单独膜生物反应器工艺对氮、磷的去除很难达到排放要求，因此膜生物反应器脱氮除磷组合工艺成为研究的热点。分析了多种膜生物反应器脱氮除磷组合工艺的原理、特点和处理效果，并探讨了膜生物反应器脱氮除磷组合工艺存在的问题和发展趋势，以期为MBR脱氮除磷组合工艺研究提供参考。

关键词：膜生物反应器；组合工艺；脱氮除磷

1引言

随着国家工业、农业、新兴产业的不断发展，含有高浓度氮磷物质的污废水排放入江河湖海时，会污染水体，同时使藻类等植物大量繁殖，导致水体水质恶化，出现水体的富营养化。富营养化的水体含有大量的磷酸盐、硝酸盐以及亚硝酸盐，长期饮用将严重危害人类健康。因此，对城市污水进行脱氮除磷处理成为目前污水处理的一个研究热点。实践经验表明，生物脱氮除磷工艺是解决水体富营养化问题的有效方法，正在广泛应用于各种污水处理工艺之中[1]。

2 MBR脱氮除磷能力分析

膜生物反应器（Membranebioreactor，MBR）是一种新型高效的污水处理技术，将传统生物处理工艺与膜分离技术有机结合起来。与传统生物处理技术相比，MBR具有出水水质好、抗冲击能力强、操作管理简单、占地面积小、水力停留时间与污泥停留时间分离等优点，因此日益受到污水处理行业的关注。MBR主要通过膜的物理截留作用，使硝化菌富集在好氧池内，延长污泥泥龄，满足硝化菌的生长繁殖需要，减少了硝化菌的流失，从而满足了脱氮的条件。研究结果表明，在MBR中存在反硝化脱氮除磷菌，在脱氮的同时也能有效地去除磷[2]。

MBR脱氮除磷工艺主要分为单一形式的MBR工艺和组合形式的MBR工艺两大类。单一形式的MBR工艺出水水质很难达到越来越严格的氮、磷排放要求。组合形式的MBR工艺是目前应用比较普遍、发展前景良好的脱氮除磷工艺[3]。

3 MBR脱氮除磷组合工艺

将膜分离技术与传统的生物脱氮除磷工艺相结合可以强化其脱氮除磷的效果。目前，开发及应用于工程实践的生物脱氮除磷工艺有多种，如A2O工艺、倒置A2O工艺、UCT及其改良工艺、Bardenpho工艺、前置缺氧池的A2O工艺等。这些工艺都属于传统的组合工艺，且都具有脱氮除磷的功能。

一方面能够满足去除污水中有机物的要求；另一方面又能脱氮除磷，在聚磷菌除磷的同时，经过硝化细菌的硝化、反硝化作用达到脱氮的目的。脱氮除磷工艺均包含着厌氧、缺氧、好氧3种状态的交替。膜分离技术可以与这些生物脱氮除磷工艺相结合，形成MBR脱氮除磷组合工艺。下面介绍几种具有代表性的MBR脱氮除磷组合工艺[4]。

3.1 A/O-MBR工艺

A/O-MBR脱氮除磷工艺和传统的A/O工艺相类似，在好氧池前面增加一个缺氧池，膜组件浸没在好氧池中。反硝化和微生物释磷过程在缺氧段中进行，有机物的氧化、氮的硝化和微生物吸磷过程在好氧段进行，膜主要是代替重力沉淀池进行固液分离（图1）。

在此工艺中，膜的分离过程对同步硝化反硝化及除磷过程起到强化作用。膜的物理截留作用可使MBR的污泥停留时间和水力停留时间分开，并且可以保持反应器中较高的污泥浓度，一般可以达到8～12g/L，这在一定程度上解决了传统脱氮除磷工艺中硝化菌和聚磷菌对污泥停留时间的竞争问题。

即在MBR脱氮除磷工艺中可以在不影响聚磷效果的同时，尽量延长污泥停留时间，给硝化菌带来适宜的生长条件，使得反应器中硝化菌大量积累。并且此工艺采用好氧出水，可以很好的避免磷的二次释放，保证出水磷稳定在一个较低水平。

饶正凯[5]采用A/O-MBR脱氮除磷工艺对生活污水进行小试试验，试验结果表明，间歇回流的运行方式下，系统的全程硝化率达到了99.4%，与连续回流的运行模式相比，TP的去除率明显提高，由57.98%上升到81.5%，出水由2.13mg/L降到了0.98mg/L；

李菲菲等人[6]使用A/O-MBR工艺处理水量为1500m3的污水，试验结果显示，当进水COD、总氮、氨氮平均浓度分别为481.3mg/L、75.1mg/L和65.8mg/L时，出水COD、总氮、氨氮平均浓度分别为16.5mg/L、13.4mg/L和0.7mg/L，平均去除率分别为96.4%、81.9%和99.0%。在进行化学除磷的情况下，出水总磷的平均浓度为0.8mg/L，平均去除率86.5%。出水水质优于《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）中的相应水质指标要求。

孙井梅等人[7]设计了一整套A/O-MBR脱氮除磷工艺来处理天津地区高盐的市政污水，研究了这套工艺对氨氮、总氮和总磷的去除效果。实验结果显示工艺对氨氮、总氮和总磷的去除效率分别是95%、50%～70%和60%～80%。实验对总磷的去除效率已超过传统的生物除磷。

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