摘要：考察了改良一体化ＭＢＲ工艺在农村污水处理厂的应用情况。展开了对改良一体化ＭＢＲ工艺工程运行效果的研究，结果表明，设计进水水质指标ＣＯＤ、ＮＨ４－Ｎ、ＴＮ、ＴＰ分别为８０.８９～１３３.５６ｍｇ／Ｌ、１０.２３～２３.５６ｍｇ／Ｌ、１６.１３～３２.１２ｍｇ／Ｌ、１.２１～４.０１ｍｇ／Ｌ，设计出水水质指标分别为≤３０ｍｇ／Ｌ、≤５ｍｇ／Ｌ、≤２０ｍｇ／Ｌ、≤５ｍｇ／Ｌ，去除率分别为≥８５％、≥９０.９７％、≥５５.８１％、≥８４.７１％，其出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（ＧＢ１８９１８—２００２）的一级Ａ标准。
关键词：改良ＭＢＲ工艺，一体化，脱氮除磷
近年来，随着城镇化的加速发展，各类污染物的排放标准越来越严格，农村地区的水资源污染状况也变得尤为突出。目前农村污水中的变化系数大且处理技术过程相对较为复杂，导致农村地区的水资源污染状况不断加剧［１－３］，传统的污水处理工艺优化改造方法花费时间长，投入经费大，并且还存在不可预测的风险。这给农村污水处理带来严峻考验，为确保农村水源安全和绿化周围环境，农村污水治理刻不容缓。根据我们的研究与工程实践，可以认为：农村污水处理主要分为乡镇级、村组级、散户级三个层次。乡镇级农村污水处理，因水量较大，可以考虑采用传统的污水处理工艺包括活性污泥法、氧化沟工艺、Ａ／Ｏ（厌氧好氧工艺法）、ＳＢＲ（序批式活性污泥法）、Ａ２／Ｏ（厌氧－缺氧－好氧工艺法）以及ＭＢＲ（膜生物反应器法）等，Ａ２／Ｏ污水处理工艺可实现同步脱氮除磷，具有结果简单、运行成本较低等优点，是我国运用最广泛的污水处理工艺之一［４－５］。而ＭＢＲ（膜生物反应器）是一种新型的污水处理技术，能有效的处理生活污水和工业废水，ＭＢＲ在实际工程中得到普遍运用，能将膜分离技术与生物处理技术有机结合起来，被认为是当今世界最前沿高效的污水处理与资源化技术之一［６，７］。与传统的活性污泥法相比，ＭＢＲ具有去除效率高、占地面积小、剩余污泥产量少等优点。本研究通过改良一体化ＭＢＲ工艺设备，设计适用于农村乡镇级或村组级污水处理的高效工艺及其装备，在一定程度上对推动改良一体化ＭＢＲ工艺设备在农村地区的规模化应用具有一定的指导意义。
１工艺流程
针对贵州喀斯特农村乡镇级及村组级污水处理需要，设计该ＭＢＲ反应器处理规模为５０ｍ３／ｄ，适用于农村村组污水集中处理。污水经格栅去除污水中的较大颗粒和悬浮杂质，流入调节池初步处理后，进入厌氧池与污泥回流液混合后再依次进入缺氧池和好氧池（ＭＢＲ），其中，缺氧池底部设有穿孔管，好氧池设有微孔曝气器，对污水进行曝气处理，且污水处理终端位置设有回流通道。改良一体化ＭＢＲ工艺是通过清理好氧区池底老污泥，同时投加适量的活性污泥，缺氧区通过曝气方式代替搅拌机，在一定程度上节省了成本，增设回流泵，调节缺氧区和好氧区内的曝气量。
２水质与检测方法
污水厂出水水质符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》（ＧＢ１８９１８—２００２）一级Ａ排放标准，设计进出水水质及检测方法见表1。
３结果与分析
３．１改良一体化ＭＢＲ工艺对ＣＯＤ去除效果
由图２可以看出，３月份至６月份进水ＣＯＤ浓度在８０．８９～１３３．５６ｍｇ／Ｌ之间，ＣＯＤ进水浓度高，且波动大。由于季节的变换，降雨量逐渐增多，７月份至９月份的进水ＣＯＤ浓度有所下降，１０月份至１２月份ＣＯＤ的进水浓度总体波动不大，但比７月份至９月份的进水浓度高，全年ＣＯＤ进水平均值为９９．３８ｍｇ／Ｌ，ＣＯＤ出水浓度在３０ｍｇ／Ｌ以下，全年ＣＯＤ去除率在８５％以上，其中最高去除率为９５％，平均去除率为９１．２２％，可见ＭＢＲ运行稳定且对ＣＯＤ的变化有着较强的抗冲击能力，能够达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（ＧＢ１８９１８—２００２）一级Ａ排放标准。
３．２改良一体化ＭＢＲ工艺对氨氮去除效果
由图３可以看出，３月份至６月份，随着季节的变化，温度逐渐升高，生化池内的微生物的活性增强，导致代谢速率加快，促进了氨氮的反应，氨氮进水浓度在１０．２３～２３．５６ｍｇ／Ｌ之间波动，且波动范围较广。７月份至９月份，一方面由于雨季雨水量的增多，生活污水中会渗入少量的雨水，另一方面夏季居民用水量的增加导致氨氮进水浓度减小，９月份至１２月份，氨氮进水浓度逐渐增大，波动范围低。氨氮进水浓度最高在３月份为２１．２２ｍｇ／Ｌ，最低在７月份为９．６１ｍｇ／Ｌ，氨氮进水平均值为１４．７３ｍｇ／Ｌ。氨氮出水浓度维持在５ｍｇ／Ｌ以下，出水平均值为１．３９ｍｇ／Ｌ。氨氮平均去除率为９０．９７％。
３．３改良一体化ＭＢＲ工艺对ＴＮ去除效果
由图４可以看出，改良一体化ＭＢＲ工艺在３月份至１２月份的运行期间，ＴＮ进水浓度较高，ＴＮ进水浓度在１６．１３～３２．１２ｍｇ／Ｌ之间，ＴＮ进水浓度平均值为２２．１１ｍｇ／Ｌ，ＴＮ平均去除率为５５．８１％，其中夏季平均去除率最高为６０．０６％。
３．４改良一体化ＭＢＲ工艺对ＴＰ去除效果
由图５可以看出，进水ＴＰ浓度在１.２１～４.０１ｍｇ／Ｌ之间。７月份至９月份ＴＰ进水浓度都比较偏低，波动范围也较小。ＴＰ出水浓度在４月份至１０月份相对较为平稳，维持在０.５ｍｇ／Ｌ以下，全年ＴＰ出水平均值为０.２９ｍｇ／Ｌ，ＴＰ平均去除率为８４.７１％，ＴＰ去除主要是通过聚磷菌在好氧环境下，分解污水中的有机物，一部分生成的能量用于磷的汲取和聚磷的发生，另一部分能量被聚磷菌将ＡＤＰ转化为ＡＴＰ的形式储存起来，在厌氧环境下，聚磷菌体内的ＡＴＰ进行水解，释放出磷酸盐和能量，这一过程称为聚磷菌磷的释放［８］。
３．５一体化ＭＢＲ工艺改良前后脱氮除磷效果对比
由图６可以看出，改良后一体化ＭＢＲ工艺的脱氮除磷效果有了明显的改变。改良前的一体化ＭＢＲ工艺的ＣＯＤ去除率为８０.７％，氨氮去除率为８４.３４％，ＴＮ去除率为５.４５％，ＴＰ去除率为３１.８％，改良后一体化ＭＢＲ工艺在３月份至１２月份的ＣＯＤ去除率由改良前的８０.７％提高至９１.２２％，氨氮去除率由改良前的８４.３４％提高至９０.９７％，ＴＮ去除率由改良前的５.４５％提高至５５.８１％，ＴＰ去除率由改进前的３１.８％提高到８４.７１％。改良后一体化ＭＢＲ工艺在９月份至１２月份的ＣＯＤ去除率由改良前的８０.７％提高至９１.７６％，氨氮去除率由改良前的８４.３４％提高到９１.７１％，ＴＮ去除率由改良前５.４５％提高至５７.０８％，ＴＰ去除率由改良前的３１.８％提高至８５.２４％。由于在改良后的一体化ＭＢＲ工艺中增加回流泵，使得聚磷菌体内的ＡＴＰ在厌氧环境下发生水解反应，释放出磷酸盐，从而转化为ＰＨＢ和部分能量。从而使磷在好氧环境下被聚磷菌吸收得以去除［９－１１］，缺氧区和厌氧区中的活性污泥通过厌氧环境在反硝化菌的作用下将污水中的Ｎ转化为Ｎ２而被去除［１２］，从而提高了ＴＮ的去除率。改良后一体化ＭＢＲ工艺在贵州高原喀斯特地区农村乡镇级、村组级污水处理方面有较好的实用性。工程应用后，总体出水指标能达到一级Ａ排放标准，但在不同季节呈现出一定的差异，即夏秋季温度高时，总氮总磷去除效果更好，冬春季去除率稍低，这些有待于在今后的工程化应用中，进一步开展优化设计和设备的优化运行管理。
４结论
通过清理好氧池内的老污泥，重新投泥，系统增设污泥回流泵，调节好氧区与缺氧区内的曝气量，改良后的一体化ＭＢＲ相对于改进前对污水中的污染物有着明显的去除效果。１）改良一体化ＭＢＲ工艺在污水厂运行稳定，对ＣＯＤ、ＮＨ４－Ｎ、ＴＮ、ＴＰ具有很好的去除率，且具有较强的抗冲击性能。２）进水的水质指标ＣＯＤ为８０.８９～１３３.５６ｍｇ／Ｌ、ＮＨ４－Ｎ为１０.２３～２３.５６ｍｇ／Ｌ、ＴＮ为１６.１３～３２.１２ｍｇ／Ｌ、ＴＰ为１.２１～４.０１ｍｇ／Ｌ时，通过调试运行，出水水质指标ＣＯＤ≤３０ｍｇ／Ｌ、ＮＨ４－Ｎ≤５ｍｇ／Ｌ、ＴＮ≤２０ｍｇ／Ｌ、ＴＰ≤５ｍｇ／Ｌ，可稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（ＧＢ１８９１８—２００２）的一级Ａ标准。３）改良一体化ＭＢＲ工艺的出水平均值０.２９ｍｇ／Ｌ，平均去除率８４.７１％，改良后的一体化ＭＢＲ工艺相比于改良前一体化ＭＢＲ工艺的平均去除率提高了５２.９１％。第４０卷
作者:周娟 丁勇 黄霞 朱明石 周少奇
