1、20127（上）科技传播76基础科学 BasicScienceMBR膜生物反应器技术及对总氮氨氮去除效果的实验研究张启云石家庄高新技术产业开发区供排水公司水质处 ，河北石家庄 050035摘 要 膜生物反应器是生物处理技术与膜技术的有机结合，具有对污染物的高效去除、较少的剩余污泥产量和优质稳定的出水水质等优点，成为一种新型的污水处理应用技术。本实验通过对城镇污水处理厂UNITANK活性污泥法工艺的处理出水与改造后添加的MBR膜生物反应器后的出水分别进行总氮、氨氮以及硝酸盐氮等项目的测定，同时以二者合流作为最终的总出水，测定相同项目，对MBR膜生物反应器的功效进行数据分析。实验结果表明:总出水的
2、总氮及氨氮均能稳定的达到城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002 中的一级 A 标准，膜生物反应器可以有效去除城市难生物降解工业污水中的氨氮及总氮。关 键 词 膜技术；MBR膜生物反应器；总氮氨氮去除率中图分类号 Q4 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2012）70-0076-021 概述1.1 膜分离技术及应用膜生物反应器（简称 MBR）是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术。MBR 利用反应器的好氧微生物降解污水中的有机污染物 ，同时利用反应器内的硝化细菌转化污水中的氨氮 ，达到进一步脱氮的目的 ，最后 ，通过中空纤维膜进行高效的固液分离出水1。1
3、.2 实验工艺流程简介本实验在日处理量为 5 万吨的传统 UNITANK 活性污泥法的处理工艺基础上在出水末端添加了 MBR 膜生物反应器单元，旨在提高对城市工业难生物降解污水的脱氮能力 ，使其能稳定达标排放。工艺单元流程参见图 1。图 1 实验工艺单元流程2 膜生物反应器去除氨氮总氮实验2.1 实验用水及试验方法本实验主要是针对难降解的工业污水的处理。实验所用废水取自某制药企业 ，为典型的难生物处理工业污水 ，总氮含量在 36.2mg/L47.3mg/L 之间 ，氨氮含量在 29.9mg/L36.2mg/L 之间 ，BOD/COD0.3, 可生化降解性较差。总氮、氨氮含量较高 ，且属于氨氮含
4、量比重较高的污水。实验依据 MBR 膜生物反应器去除氨氮总氮的原理 ，控制好膜生物反应器运行条件，主要包括系统中的溶解氧（DO值）、污泥浓度、水力停留时间 HRT 等参数。依照国家环保局编写的水和废水分析检测方法第四版2，分别测定十天连续进水情况下出水一、出水二以及总出水的总氮、氨氮以及硝态氮的含量 ，绘制其随时间的变化曲线 ，计算出系统对氨氮和总氮的去除效率 ，分析影响 MBR 膜生物反应器脱氮效果的因素。2.2 MBR 膜生物反应器对总氮、氨氮的去除效果2.2.1 十天的连续进水测定的实验数据实验天数水样名称总氮（mg/L）氨氮（mg/L）硝态氮（mg/L）实验天数水样名称总氮（mg/L）
5、氨氮（mg/L）硝态氮（mg/L）1进水 36.2 29.9 5.604进水 44.6 32.5 9.05出水 1 15.5 5.80 7.05 出水 1 18.8 7.30 8.50出水 2 10.2 0.950 8.90 出水 2 11.2 1.20 9.35总出水 12.5 2.50 8.20 总出水 13.2 3.10 8.752进水 38.5 31.5 4.905进水 47.3 36.2 7.05出水 1 17.6 6.10 8.60 出水 1 19.8 7.95 9.45出水 2 10.5 1.02 8.70 出水 2 12.5 1.80 9.95总出水 13.1 2.90 7.8
6、0 总出水 14.5 3.40 9.203进水 42.6 34.6 5.206进水 41.6 32.1 5.50出水 1 19.4 7.50 11.02 出水 1 18.4 6.65 9.50出水 2 11.6 1.30 8.50 出水 2 11.1 1.30 9.20总出水 13.9 3.25 7.95 总出水 13.9 2.95 8.30表 1 十天连续进水实验数据2.2.2 实验数据分析由以上数据分析可知 ，进水总氮、氨氮较为平稳 ，波动幅度不大 ，进水总氮主要以氨氮、有机氮形式存在 ，硝态氮含量不高 ，分析各阶段出水的硝态氮含量也较为接近 ，说明硝态氮在出水中所占比重基本相当。因此在好
7、氧生物处理阶段氨氮的转化能力成为出水总氮高低的重要指标 ，同时必须要控制氨氮含量 ，以免造成下游水体的富营养化。出水一的总氮与氨氮都不能稳定达到城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002 中的一级 A 标准 ，说明单纯的 UNITANK 好氧活性污泥法对于处理难生物降解的工业废水其脱氮能力有限 ，出水二经过 MBR 膜生物反应器单元处理 ，总氮与氨氮含量均显著下降 ，能够稳定达到一级 A 标准 ，处理效果明显。总出水各项指标介于二者之间 ，基本能保证达到一级 A 的排放标准 ，进一步验证了 MBR 膜生物反应器对于难生物降解的工业废水其良好的脱氮能力。图 2-1 和图 2-2 分别是
8、反应进水与总出水的总氮、氨氮的去除效果图。图 2-1 中在进水波动变化不大、稳定运行时TN 去除率变化较稳定 ，平均去除率为 67.5%。MBR 膜生物反应器较高的曝气量有效的增加了 DO 的浓度 ，防止硝化反应的抑制 ，同时还能有效的减缓膜通量的衰减 ，延长膜丝寿命。然而较高的溶解氧使反应器不能提供良好的缺氧环境 ，较强的曝7月上_v3.indd 76 2004-10-11 9:07:55科技传播20127（上）77基础科学BasicScience气使运行后期纤维丝表面的污泥脱落 ，膜丝上的污泥堆积亦不严重 ，造成在污水透膜时的反硝化作用减弱 ，因此膜本身对TN 的去除作用不大。从图 2-2
9、 中可以看出 ，系统对 NH3-N 的去除效果较好 ，出水氨氮在 2.50mg/L4.52mg/L 之间 ，平均去除率为 90.8%。生物除氮作用主要体现在两方面 ，一是通过细胞合成 ，转化为微生物的组成部分 ；二是通过硝化反应转化为 N02-、N03-，再经反硝化作用转化为 N2。第二方面为主要作用 ，MBR 膜生物反应器的出水氨氮含量较低 ，其转化率较高 ，说明膜生物反应器有很强的硝化能力。同时膜的截流作用避免了硝化细菌的流失 ，使硝化细菌得以繁殖生长且不断积累 ，进一步增强了系统的生物脱氮能力。3 结论MBR 膜生物反应器处理技术将膜的高效分离作用与生物降解作用有机地结合在一起 ，具有流
10、程简单 ，能耗低 ，占地节省 ，出水水质优良 ，剩余污泥量少等特点 ，是目前研究的热点内容之一3。本实验通过对 UNITANK 好氧活性污泥工艺的改造 ，在工艺末端增加 MBR 膜生物反应器单元 ，通过对不同单元出水的总氮、氨氮等项目的测定 ，对 MBR 膜生物反应器的运行效果进行了实验研究和理论分析 ，可以得出以下结论 :MBR 处理系统对生化性较差的工业污水具有较高的脱氮效率。在本实验条件下运行时 ,TN 的平均去除率为 67.5%，NH3-N 可达 90% 以上。在进水波动幅度较平稳的情况下，能保证出水的稳定达标排放。参考文献1张军.复合式膜生物反应器污水回用技术研究与效益分析.哈尔滨工
11、业大学，2000：38-40.2国家环保总局水和废水监测分析方法编委会.水和废水监测分析方法(第四版增补版)M.北京：中国环境科学出版社，2006.3何毅，胡永红，柴本忠，等.膜生物反应器废水处理组合工艺的研究进展.工业水处理，2001，21(7)：1-5.根据关联度排序为 ：水保林的生态效益最好，经济林次之，果园的生态效益最差。4 成果分析从结果可以看出果园的经济效益明显大于经济林的经济效益。但经济林较果园易于管理。邙山生态园区除规划中的水保林外 ，结合经济发展、旅游等要求 ，还规划布置了经济林区和果园区。生态园区规划的林种中 ，经济林与果园具有直接的经济效益 ，通过对园区所在区的调查得经济
12、林与果园主要代表树种的经济指标如下 ：种类 单位产量（kg/hm2） 单位面积收入（元 /hm2）杏树 19875 79500柿树 42150 25290枣树 25200 30240表 4 经济效益比较5 结论 （上接第96页）运用建立的生态效益指标体系 ，对生态园区生态效益进行了分析 ，从涵养水源 ，保育水土出发等方面出发 ，选用了 6 个指标作为评价指标，确保能够有效地反映生态园区的生态效益。分别采用模糊综合评价法和模糊物元法进行了分析计算 ，得出了基本一致的结果 ，这表明所构造的生态效益指标评价体系和评价方法是真实有效的 ，是具有实用价值的。参考文献1贾艳红，赵传燕，南忠仁西北干旱区黑河
13、下游植被覆盖变化研究综述J，2007，5.2综合评价理论与方法M.北京科学出版社，2002，8.3张欣莉.投影寻踪及其在水文水资源中的应用D，2000. 4冯尚友.水资源系统工程M.武汉湖北科技出版社，1991，8.5张斌，雍岐东，肖芳淳.模糊物元分析M.北京：石油工业出版社，1994，4.6肖芳淳.模糊物元贴近度聚类分析的研究J.新疆石油地质，1999.7刘峰，陈亮.模糊评价在自动化系统生存能力评估中的应用J.信息技术，2005.参考文献1刘燕平.火电厂输煤系统中碎煤机的PLC控制J.河北工业科技，2003(2).2汪小澄，李志刚，刘媛.阳逻电厂输煤控制系统改造方案J.电力自动化设备，2003(1).3陈广华，张令.锅炉的燃烧分析及火焰检测系统J.北京交通大学学报，2005(4).（上接第122页）7月上_v3.indd 77 2004-10-11 9:07:56
