宗紹宇

摘要：針對傳統(tǒng)污水處理系統(tǒng)存在的問題，提出SBR-PBR－改性膜組合工藝對市政污水進(jìn)行處理，對組合工藝的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化和效果評估。試驗(yàn)結(jié)果表明，厭氧程序120 min→好氧程序170 min→缺氧程序120 min→好氧程序10 min→待機(jī)4 min，水力停留時(shí)間為2 d的SBR模式下，選擇柵藻，反應(yīng)溫度和光照強(qiáng)度分別為25～30 ℃和 3 500 lux 的PBR運(yùn)行參數(shù)下，處理的市政污水總氮、總磷含量分別為7 mg/L和0.1 mg/L，遠(yuǎn)低于一級A排放標(biāo)準(zhǔn)；表現(xiàn)出較好的環(huán)保性能和抗污染性能。

關(guān)鍵詞：污水處理；組合工藝；除磷脫氮；工藝優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TQ399；X703文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1001-5922（2023）12-0123-04

Optimization of SBR/PBR modified membrane in the?comprehensive treatment process of denitrification?and phosphorus removal of municipal wastewater

ZONG? Shaoyu

（Jinan Municipal Engineering Design and Research Institute （Group） Co.，Ltd.，Jinan 250011，China）

Abstract：Aiming at the problems existing in traditional wastewater treatment system，SBR-PBR modified membrane combined process was proposed to treat municipal wastewater.the operation parameters of the combined process were optimized，and the effect was evaluated.The test results showed that under the SBR mode of 120 min of anaerobic program-170 min of aerobic program-120 min of anoxic program-10 min of aerobic program-4 min standby and 2 days of hydraulic retention time，and the PBR operating parameters of 25～30? ℃ and 3 500 lux，the total nitrogen and total phosphorus contents of the treated municipal sewage are 7 mg/L and 0.1 mg/L，respectively，which are far lower than the discharge standard of Class A，showing good environmental protection and anti pollution performance.

Key words：wastewater treatment; combined process;phosphorus and nitrogen removal;process optimization

廢水處理后排放是解決水體污染的重要措施之一，對此，有學(xué)者進(jìn)行了很多研究。如制備了一種新型石墨－活性炭復(fù)合電極，通過電吸附技術(shù)對廢水進(jìn)行除磷處理[1]。以污泥基生物炭為主要研究對象，研究該材料對廢水處理效果[2]。采用化學(xué)沉淀的方法，對高鹽含磷廢水進(jìn)行處理，證明化學(xué)沉淀可在短時(shí)間內(nèi)快速處理含磷廢水[3]。嘗試建立一種混凝—鐵碳微電解—次氯酸鈉氧化組合工藝處理廢水[4]?；诖?，在文獻(xiàn)[5]的試驗(yàn)基礎(chǔ)上，建立一種新型SBR-PBR－改性膜組合工藝，并對其廢水處理性能進(jìn)行研究。

1試驗(yàn)部分

1.1材料與設(shè)備

主要材料：聚乙烯亞胺（PI，AR），力昂新材料；聚丙烯酸（PAA，AR），正虹生物；多巴胺（DA，AR），心語生物；聚二甲基二烯丙基氯化銨（PDADMAC，AR），藍(lán)波化學(xué)品；無水乙醇（AR），永碩化工。

主要設(shè)備：LY3000型搖床（贛華設(shè)備）；DZF6050型真空干燥箱（金斯瑞設(shè)備）；MYP11-2型電動(dòng)攪拌機(jī)（三盛化工）。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1SBR-PBR反應(yīng)體系的構(gòu)建

SBR-PBR反應(yīng)體系主要由SBR系統(tǒng)和PBR 反應(yīng)器構(gòu)成。

（1）SBR系統(tǒng)的運(yùn)行模式如表1所示。

（2）PBR 反應(yīng)器。反應(yīng)器主體仍為3 L容積圓柱形容器，在反應(yīng)器內(nèi)部裝有攪拌器，底部設(shè)有安全閥。通過蠕動(dòng)泵將SBR出水抽入PBR反應(yīng)器內(nèi)，在一定溫度和光照條件下，微藻與有機(jī)物、氮和磷發(fā)生同化反應(yīng)。PBR進(jìn)水和出水同時(shí)進(jìn)行，且進(jìn)水體積與出水體積一致，通過調(diào)節(jié)進(jìn)水器反應(yīng)時(shí)間控制水力停留時(shí)間。

1.2.2改性PB膜的制備

（1）提前對PC膜進(jìn)行浸泡處理，去除膜表面涂層。將2 g/L的DA溶液和5.5 g/L的PI溶液混合，得到DA-PI溶液，并用鹽酸緩沖液將溶液pH值調(diào)節(jié)至8.5;

（2）依次在無水乙醇和 DA-PI溶液中對PC膜進(jìn)行浸潤處理，并在LY3000型搖床的作用下進(jìn)行振蕩處理，振蕩時(shí)間和搖床轉(zhuǎn)速分別為1 d和90 r/min，得到改性單層PC膜;

（3）將PC膜正面朝上放入容器中，然后將負(fù)電電解質(zhì)PAA和正電電解質(zhì) PDADMAC交替傾倒在膜表面，每次接觸時(shí)間為5 min，每次接觸后都需要將膜清洗干凈。重復(fù)接觸過程，得到組裝層數(shù)不同的改性PC膜。組裝后，PC膜表面帶負(fù)電，得到多層改性膜PC膜;

（4）將多層PC膜。放入 FeSO4溶液中進(jìn)行電子交換，反應(yīng)結(jié)束后用去離子水充分清洗。在表面滴加足量濃度為0.36 mol/L的硼氫化鈉溶液;

（5）將反應(yīng)結(jié)束后的膜放入DZF6050型真空干燥箱內(nèi)烘干，烘干時(shí)間為24 h，得到改性PC膜。

1.3性能測試

TP測定：通過過硫酸鉀消解-鉬銻抗分光光度法測定[6]。

TN測定：通過過硫酸鉀氧化-紫外分光光度法測定[7]。

2結(jié)果與討論

2.1PBR運(yùn)行參數(shù)的優(yōu)化

2.1.1微藻種類優(yōu)化

微藻含量優(yōu)化結(jié)果如圖1所示。

由圖1（a）可知，4種微藻在前3 d均能有效降低體系內(nèi)總磷含量（TP），在3 d后，只有柵藻能進(jìn)一步降低廢水中總磷含量。5 d后，廢水中TP含量回升。這是因?yàn)樵谌萜鲀?nèi)，部分小球藻死亡，重新將磷元素釋放回污水中[8]。這證明了水力停留時(shí)間也會(huì)對出水水質(zhì)產(chǎn)生影響。5 d后，廢水內(nèi)總磷含量約為0.3 mg/L。

由圖1（b）可知，4種微藻處理的污水總氮含量（TN）在5 d前均有明顯下降，5 d后，總氮含量回升，在研究的幾種微藻中，柵藻的效果最好，5 d后經(jīng)過小球藻處理的污水總氮含量低至14.5 mg/L。

綜上所述，柵藻對廢水中有害物質(zhì)去除效果最好，經(jīng)過柵藻處理5 d后，廢水中總磷含量和總氮含量均降低至一級A標(biāo)準(zhǔn)。

2.1.2溫度優(yōu)化

溫度優(yōu)化結(jié)果如圖2所示。

由圖2可知，25～30 ℃條件下，對污水中有害物質(zhì)的去除效率最好，在該溫度環(huán)境下處理污水5 d后，污水中污染物含量低于一級A標(biāo)準(zhǔn)。而較低溫度和較高溫度均對有害物的去除產(chǎn)生不良影響。因此，選擇反應(yīng)溫度為25～30 ℃。

2.1.3光照條件優(yōu)化

光照條件優(yōu)化結(jié)果如圖3所示。

由圖3可知，光照強(qiáng)度為3 500 lux ，處理廢水5 d后，3種有害物質(zhì)的含量均降至一級A標(biāo)準(zhǔn)下[9-13]。而其余2種光照條件，處理的廢水有害物含量則達(dá)不到一級A標(biāo)準(zhǔn)。綜合考慮，選擇適合的光照強(qiáng)度為 3 500 lux 。

2.2SBR 運(yùn)行模式的影響

試驗(yàn)表明，在表1的4種運(yùn)行模式（1～4）條件下，只有模式2處理的廢水全部達(dá)到一級A排放標(biāo)準(zhǔn)，表現(xiàn)出良好的去除性能。而其余模式條件下處理的污水均有因素達(dá)不到一級A排放標(biāo)準(zhǔn)，因此在后續(xù)試驗(yàn)中，選擇模式2繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)[14-15]。模式2運(yùn)行模式為厭氧程序120 min→好氧程序170 min→缺氧程序120 min→好氧程序10 min→待機(jī)4 min。

2.3最佳工藝污水處理

體系處理污水穩(wěn)定性結(jié)果如圖4所示。

由圖4可知，在最佳參數(shù)條件下總氮含量和總磷含量在1 d時(shí)出現(xiàn)波動(dòng)，然后出水水質(zhì)才開始變得平穩(wěn)，處理后污水中總氮、總磷質(zhì)量濃度分別為7、0.1 mg/L，遠(yuǎn)低于一級A排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.4SBR-PBR改性膜組合工藝的性能

膜單元出水穩(wěn)定性結(jié)果如圖5所示。

由圖5可知，經(jīng)過膜單元處理后，從運(yùn)行第2 d開始就保持相對穩(wěn)定的狀態(tài)，且遠(yuǎn)低于一級A排放標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到目標(biāo)要求，表現(xiàn)出較好的環(huán)保性能。

3結(jié)語

（1）PBR最佳運(yùn)行參數(shù)為：微藻選擇柵藻，適合的反應(yīng)溫度和光照強(qiáng)度分別為25～30 ℃和3 500? lux 。

（2）SBR 運(yùn)行模式優(yōu)化結(jié)果為，厭氧程序120 min→好氧程序170 min→缺氧程序120 min→好氧程序10 min→待機(jī)4 min，水力停留時(shí)間為2 d。

（3）在最優(yōu)工藝參數(shù)下，經(jīng)過SBR-PBR組合工藝處理后，總氮、總磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為7、0.1 mg/L，遠(yuǎn)低于一級A排放標(biāo)準(zhǔn)。

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