浸没式MBR技术在养猪场废水处理中的应用

1、浸没式MBR技术在养猪场废水处理中的应用赵修华第一作者：赵修华，男，1965年生，博士，副教授，主要从事过程工业污染与预防控制研究。 李光明 王 华 黄菊文（同济大学 污染控制与资源化研究国家重点实验室，上海）摘要 采用浸没式MBR，并结合传统的A/O工艺处理高CODcr和高NH3-N浓度的养猪场废水，可有效地实现达标排放。当废水处理站进水水质CODcr为9100 mg/L、BOD5为3788 mg/L、SS为4490 mg/L、NH3-N为450 mg/L时，出水CODcr85 mg/L，BOD510 mg/L，SS5 mg/L，NH3-N5 mg/L，达到DB 31/1991997一级标准

2、。关键词养猪场废水 高有机污染物 高氨氮浓度 浸没式MBRThe application of immerged MBR technology for the hoggery wastewater treatment Zhao Xiuhua, Li Guangming, Wang Hua, Huang Juwen.（Tongji University, State Key Lab. of Pollution Control and Resource Reuse，Shanghai ）Abstract: Hoggery wastewater contains a high organic matt

3、er and ammoniac concentration, which can be efficiently treated by immerged MBR and A/O process. The inlet concentration of hoggery wastewater is CODcr9100 mg/L，BOD53788 mg/L，SS4490 mg/L，NH3-N450 mg/L; The outlet water has reached the DB31/1991997 first-class standard (CODcr85 mg/L, BOD510 mg/L, SS5

4、 mg/L, NH3-N8.54290BOD5和SS达标，出水CODcr超标，NH3-N超标，pH=5.56.5IV90100BOD5、NH3-N 和SS达标，出水CODcr超标，pH=7.47.8V101CODcr、BOD5、NH3-N和SS达标， pH=7.58.5阶段I：调试工作准备就绪，向MBR池内投入有效池容约7.5%的城市活性污泥，用水加满后，处理系统按设定的程序开始运行。阶段II：调试至第23天进行第一次取样，出水CODcr小于100 mg/L，但进出MBR池的NH3-N浓度相同，出水pH高于进水，且有大量的泡沫产生。结果表明微生物经22 d驯化后，繁殖速率较高的异养菌增殖迅速，

5、世代时间较长的硝化菌尚未形成优势菌种。由于氨氮浓度高，废水呈碱性而产生大量泡沫。阶段III：第46天取样时，发现CODcr又出现回升趋势（约300 mg/L），而NH3-N浓度明显下降，出水pH低于进水；在接下来近40 d的调试期间，出水的CODcr稳定在250 mg/L左右，NH3-N稳定在50 mg/L左右，pH小于6。产生该现象的主要原因可从硝化过程机理分析得到解释。根据硝化过程机理，硝化过程主要包括以下串级反应，即：亚硝酸菌NH4+ + 1.5O2NO2+ 2H+ + H2O （1）硝酸菌NO2+ 0.5O2NO3 （2）由反应（1）可知，废水中1 mol NH4+在溶解氧和亚硝酸菌的

6、作用下，即可产生2 mol H+和1 mol的NO2。当调试进入阶段III时，废水中的NH3-N浓度下降，pH降低，说明硝化过程反应（1）已开始进行，即废水中的亚硝酸菌和硝酸菌开始生成。由于硝酸菌的产率约为亚硝酸菌的1/2至1/31，加上在酸性环境下（pH=6.07.2），反应（1）的反应速度大于反应（2），从而使硝化过程中的串级反应（2）的反应速度较小，废水中H+浓度和NO2浓度累积。因此，废水在进入调式阶段III时，废水中的pH始终较小，出水中的NO2浓度较高。这与第77天的MBR出水中NO2高达123 mg/L的分析结果十分吻合。同时，由于出水pH较低，反应（1）得到抑制，使出水NH3-

7、N基本保持在50 mg/L左右。众所都知，NO2属还原性物质，理论上1 mg/L NO2-N将产生1.141 mg/L CODcr1，为证实NO2对出水CODcr的贡献，在实验室采用测定BOD5预处理的方法将NO2影响消除，测得CODcr 7.5，则出水NH3-N 5 mg/L，而NO2浓度不变。这也说明阶段III的硝酸菌浓度由于受废水中酸环境和硝酸菌生成速率的制约，尚未达到需要浓度。因此，在进入阶段III时，废水的pH始终小于6，出水的CODcr稳定在250 mg/L。为了提高环境pH，促进硝化反应，在调试进入第79天时，向废水中投加NaOH，但实际投加量远大于理论加碱量（理论加碱量=硝化所

8、需碱度 进水碱度）。这于MBR池较大和NH4+的缓冲作用有关。所以加碱量逐日提高（350550 g/t废水），至第87天出水pH才有明显上升趋势。在阶段III的初期，泡沫仍较多，池内活性污泥随泡沫溢出。当进入第50天时，开始投加消泡剂（约1.52.0 g/L），污泥浓度开始增加，废水中泡沫大大减少。阶段IV：该阶段持续时间约10 d，主要特征是pH保持在7以上，NH3-N 5 mg/L；由于废水中pH控制较差，出水中CODcr虽有明显下降，但仍稍为超标。这也从一个侧面说明，对高氨氮、高CODcr污染物废水处理系统，处理系统的自动化程度将直接对出水产生重大影响。阶段V：调试开进入第100天，加药

9、系统、自动控制和反馈系统完全正常，MBR出水全部达到DB 31/1991997一级标准。此时，硝化系统已完善，加碱量逐日减少（230140 g/t废水），泡沫产生大量减少，系统不需添加消泡剂。4结论采用膜分离活性污泥法处理废水在国内进行的试验及工程性试验较多3,4，但实际工程项目很少。本文采用前置式反硝化生物脱氮A/O工艺，将浸没式MBR装置O级生化池处理畜牧废水这种含高有机物、高氨氮的废水，在国内尚属首次。对于高浓度有机废水，采用膜法处理废水的投资与普通生化法基本相当，但出水水质稳定、污泥量小、占地面积紧凑，运行和管理简单。本项目以干湿分离系统的畜禽废水为对象，进水CODcr为9100 mg

10、/L，BOD5为3788 mg/L，SS为4490 mg/L，NH3-N为450 mg/L，经浸没式MBR工艺处理后，经过3个月的调试及6个月的稳定运行，共经历了5个阶段，出水CODcr85 mg/L，BOD510 mg/L，SS5 mg/L，NH3-N5 mg/L，达到DB 31/1991997一级标准。因此，该养猪场废水处理项目的成功为浸没式MBR工艺处理畜牧废水提供了宝贵的工程实践。参考文献1. 许振良.膜法水处理技术.北京：化学工业出版社，2001.2192602. 彭跃莲，刘忠洲.膜生物反应器在废水处理中的应用.水处理技术，1999，25（4）：63693. Gunder P，et al. Replacement of secondary clarification by membrane separation results with plate and hollow fiber modules.Wat.Sci.Tech.，1998，38（45）：3833934. 张捍民，张兴文，刘毅慧，等.中水回用工程的MBR系统设计.给水排水，2002，28（11）：5. 姚来银，许朝晖.养猪废水氮磷污染及其深度脱氮除磷技术探讨.中国沼气，200