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项目组与著名的污水建模公司Hydromantis公司合作,基于成熟的MBBR工艺模型,开发了一个MABR生物膜模型。然后通过GPS-X模拟软件对混合MABR的表现进行预测。混合MABR指的是包含了悬浮生长和生物膜附着生长模式的微生物系统。
早在2013年,污水厂就用GPS-X软件对OWRP污水厂的一条处理线进行模拟。模拟结果很好地反应了实际数据,也确认了污水厂在春季峰值运行时很难满足氨氮的排放标准。在这期间,为了维持硝化菌的数量,MLSS浓度要增加到月2600mg/L,这导致二沉池超负荷运行,出水TSS也可能超标。另外模拟结果显示结合了MABR技术的改造工程能在相同的处理能力且不影响硝化作用的前提下将SRT从11天减少到6天,这使MLSS降至低于2,000mg/L,解决了二沉池的负荷问题,而且能满足1.0mg/L的磷出水标准,无需新增反应器体积或化学除磷。
MABR示范项目
为了更好地基于物料平衡来监测运行表现,示范项目放置在一个集装箱内进行,并将反应器体积最小化(17m³),而不是按实际情况一样将一个膜箱单元放到现有处理线内形成一个混合MABR系统。进入MABR系统的水为初沉池出水和回流污泥(RAS)的混合流,流速为65m³/h,出水进入现有生物反应池内,并跟其16min的HRT匹配(如下图所示)。
试验周期为296天,实际分为了两期,如下图所示,前145天为第一期,膜箱含有64个模块组件,后151天为第二期,从原来的64个组件移除16个,以此检验膜空间密度对运行表现的影响。
MABR的进气模式有两个目的。首先,空气自上而下通过膜内腔,为微生物提供氧气,并对氧气传递速率(OTR)进行计算。其次,膜箱底部会间歇性地释放粗孔混合器作混合和清洗,以控制生物膜的厚度。其工作原理图可以参考下面的视频:
处理效果
下图和表2是两个阶段的测试结果:
表2. 示范单元结果概述
结果显示MABR反应器的MLSS与主线情况相似,平均值为2,160mg/L。DO值能基本维持为0,异常情况跟下雨、融雪和低碳氮负荷有关。出水氨氮为2.6mg/L(约70%的去除率)。过滤后的进水BOD值已经相当低(6.6mg/L),去除率约42%。平均的C/N比只有0.73,相当低。
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