| 基于MABR的短流程工艺处理市政污水性能研究 |
| 作者：柳蒙蒙， 彭梦文， 王殿常， 尹 炜， 朱向东， 刘龙志， 周小国， 陈亚松 |
| 单位： 1. 长江经济带生态环境国家工程研究中心， 武汉 430014； 2. 长江生态环保集团有限公司， 武汉 430010 |
| 关键词： 膜曝气生物膜反应器； 同步硝化反硝化； 市政污水； 氧传质； 短流程脱氮 |
| DOI号： 10.16159/j.cnki.issn1007-8924.2025.06.013 |
| 分类号： X703 ； TQ028 |
| 出版年,卷(期):页码： 2025,45(6):116-125 |
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摘要： |
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本研究搭建了100 m3/d的膜曝气生物膜反应器（MABR）中试装置，通过对实际市政污水进行处理，探究工艺设计合理性、系统运行效果，分析MABR脱氮贡献、氧传质特性及环境因子的相关性。结果表明：MABR在一个月内可以完成微生物挂膜，并且该工艺系统内回流点位设置在MABR单元后端，并保持内外回流比均为100%左右，可以避免对进水氨氮的稀释，进而提高MABR硝化速率(NR)，强化MABR单元同步硝化反硝化效果；运行期间，MABR硝化速率达(2.75±1.13) g N/(m2·d)，MABR单元脱氮贡献占系统总脱氮量的20.42%±7.97%；氧传质效率(OTE)与氧传质速率(OTR)分别达到33.36%±10.75%和(10.85±2.88) g O2/(m2·d)，证明MABR具有较强的氧传质特性。本中试系统实现了高效短流程脱氮，在较短生化停留时间(HRT=10.81 h)条件下，出水指标优于江苏省地标《城镇污水处理厂污染物排放标准》(DB 32/4440-2022)的A类标准(其中TN＜10 mg/L)。 |
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In this study, a 100 m3/d MABR pilot plant was built. Through the actual municipal sewage treatment, the rationality of process design and system operation effect were explored, and the MABR nitrogen removal contribution, oxygen mass transfer characteristics and correlation with environmental factors were analyzed. The results showed that: MABR could complete microbial film hanging within one month, and the reflux point in the process system was set at the back end of the MABR unit, and the internal and external reflux ratio was maintained at about 100%, which could avoid the dilution of influent ammonia nitrogen, thereby increasing the nitrification rate (NR) of MABR, and enhancing the simultaneous nitrification and denitrification effect of the MABR unit; During operation, the nitrification rate of MABR reached (2.75±1.13) g N/(m2·d), and the nitrogen removal contribution of MABR unit accounted for 20.42%±7.97% of the total nitrogen removal amount. oxygen transfer efficiency (OTE) and oxygen transfer rate (OTR) reached 33.36%±10.75% and (10.85±2.88) g O2/(m2·d), respectively. It is proved that MABR has strong oxygen mass transfer property. Under the condition of short biochemical residence time (HRT=10.81 h), the effluent index was better than the Class A standard (TN<10 mg/L) of the local standard of Jiangsu province, “Pollutant Discharge Standard for Urban Sewage Treatment Plants” (DB 32/4440-2022). |
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基金项目： |
| 国家重点研发计划资助项目(2023YFC3207601)； 中国长江三峡集团有限公司科研项目资助(NBWL202300013) |
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作者简介： |
| 柳蒙蒙(1992-)，男，河北衡水人，高级工程师，博士，主要研究方向为污废水处理及资源化利用. |
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参考文献： |
| [1]刘智晓, 吴凡松. 污水生化处理工艺发展阶段化技术特征及未来趋势[J]. 给水排水, 2024, 60(4): 12-22. [2]Sun Z Y, Li Y, Liu J, et al. Performance and mechanism of the synergistic hexavalent chromium and nitrogen removal in a MABR system[J]. Chem Eng J, 2023, 478(12):147433. [3]Li T G, Liu J X, Bai R B, et al. Membrane-aerated biofilm reactor for the treatment of acetonitrile wastewater[J]. Environ Sci Technol, 2008, 42(6):2099. [4]Uri-Carreo N, Nielsen P H, Gernaey K V,et al. Long-term operation assessment of a full-scale membrane-aerated biofilm reactor under Nordic conditions[J]. Sci Total Environ, 2021,779(1):146366. [5]宋舒兴, 杨一铭, 张烨铠, 等. 膜曝气生物膜反应器处理生活污水N2O等温室气体的排放特性[J]. 环境工程学报, 2023, 17(9): 2872-2878. [6]Veleva I , Weert W V , Belzen N V ,et al. Petrochemical condensate treatment by membrane aerated biofilm reactors: A pilot study[J]. Chem Eng J, 2021, 428(3):131013. [7]Adem M K, Morris I C, Shin C, et al. Efficient sulfide and methane removal in anaerobic secondary effluent using a pilot-scale membrane-aerated biofilm reactor[J]. Chem Eng J, 2024, 486(4): 150066. [8]孙治冶, 李保安, 李玫, 等. 基于MABR的市政污水处理强化脱氮中试研究[J]. 化学工业与工程, 2020, 37(6):61-71. [9]王杰, 穆永杰, 张丽丽, 等. MABR工艺处理市政污水生产性验证研究[J/OL]. 环境工程学报,2025.https://link.cnki.net/urlid/11.5591.X.20250312.1549.006. [10]包聿禾, 徐庶, 杨婷, 等. MABR耦合A2O工艺处理市政污水的效能[J].中国给水排水,2024,40(21):15-20. [11]柳蒙蒙, 陈亚松, 陈梅雪, 等. MABR 工艺处理生活污水的中试研究[J]. 水处理技术, 2025, 51(12):1-9. [12]柳蒙蒙, 彭梦文, 王殿常, 等. 进水氨氮对MABR氧传质特性的影响中试研究[J]. 水处理技术, 2025, 51(12):10-19. [13]Houweling D, Daigger G T.Intensifying activated sludge using media-supported biofilms[M]. Boca Raton: CRC Press, 2019: 20. [14]Uri-Carreo N, Nielsen P H, Gernaey K V,et al. The effects of low oxidation-reduction potential on the performance of full-scale hybrid membrane-aerated biofilm reactors[J]. Chem Eng J, 451(1): 2023, 138917. [15]龙泽波, 罗敏, 马文超, 等. 膜传氧生物膜反应器在污水厂升级改造中的应用[J].中国给水排水,2020,36(17):1-5. [16]孙广垠, 宋舒兴, 隋倩雯, 等. MABR强化生物脱氮技术研究与应用进展[J]. 膜科学与技术, 2022, 42(6): 178-186. [17]张景炳, 范海涛, 任争光, 等.污水厂生物处理单元工艺状态下曝气性能测定与评价[J].环境工程学报,2018,12(2):559-565. [18]吴媛媛, 周小红, 施汉昌, 等.污水厂微孔曝气系统工况下充氧性能测试与分析[J].环境科学,2013,34(1):194-197. [19]王邺奇. 无泡膜曝气-好氧接触氧化反应器在生活污水处理中的研究[D].沈阳: 东北大学,2020. [20]曹蕊. 供气式低压射流曝气器与微孔曝气器性能的研究[D].西安: 陕西科技大学,2013. [21]江兴, 魏春海, 袁喆, 等. 膜曝气生物膜反应器处理低碳氮比市政污水的同步除碳脱氮及氧传质效能[J/OL].中国环境科学,2025. https://doi.org/10.19674/j.cnki.issn1000-6923. [22]He H, Peng M W, Lu W D, et al. Commercial organic fertilizer substitution increases wheat yield by improving soil quality[J]. Sci Total Environ, 2022, 851(1):158132. |
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