李倩倩

摘  要：针对污水处理厂尾水深度脱氮处理的要求，优化SMI微生物滤池强化脱氮的运行参数，通过小试实验研究了有效停留时间、进水浓度、碳氮比、溶解氧对出水TN的影响。实验结果得出，最优参数为：有效停留时间6h、碳氮比16：1、溶解氧小于0.5mg/L。

关键词：SMI微生物滤池;有效停留时间;进水浓度;碳氮比;溶解氧

中图分类号：X703          文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）33-0103-02

Abstract： Aiming at the requirement of wastewater treatment plant wastewater treatment requirement optimization SMI microbial filter was optimized to enhance nitrogen removal parameters. Effects of effective retention time influent concentration ratio of carbon/nitrogen ratio dissolved oxygen on effluent were studied through laboratory experiments. Experimental results show that optimum parameters are： effective retention time 6h， C/N ratio of 0～3， dissolved oxygen<0.5mg/L.

Keywords： SMI microbial filter; effective retention time; influent concentration; carbon/nitrogen ratio; dissolved oxygen

国务院印发《水污染防治行动计划》，强调水环境保护事关人民群众切身利益，事关全面建成小康社会，事关实现中华民族伟大复兴中国梦。随着我国城市化进程及工业化的加速发展，城市污水治理现状，已成为制约城市发展的重要因素之一，因此国家对城镇污水处理厂的排放标准也愈发严格。

目前我国城镇污水处理厂经生化二级处理后，其排放水——尾水中因可生物降解的有机物含量较低，尾水中仍含有较高的TN[1]，直排入河将会导致河道的富营养化现象，因此尾水的深度脱氮具有重要意义。

污水处理厂深度处理系统往往通过强化系统的反硝化能力来重点去除含氮的营养盐，以达到对总氮指标的降解目标。其主体一般为反硝化滤池系统，通过选择合适的微生物及微生物载体，通过对系统溶解氧、pH值、温度等参数的控制，来实现硝酸盐向氮气转化的过程[2]。污水处理厂的深度脱氮工艺受到了厂区面积、碳源、工艺成熟度和运营成本的约束。因此以某污水处理厂尾水深度处理的工艺SMI微生物滤池为研究对象，确定最优的深度脱氮工艺参数。

1 实验目的

以SMI生物滤池为基础，针对尾水水质特点，确定深度脱氮的工艺参数：SMI生物滤池可以进行同步硝化反硝化，即硝化反应和反硝化反应在同一个滤池单元进行;小试实验主要考察传统反硝化工艺条件下系统的处理效果。

2 实验工艺

实验以SMI生物滤池技术为基础工艺。

SMI-微生物滤池工艺选用高效复合微生物菌剂和多孔载体，将功能微生物固定于多孔载体表面和孔道内部形成稳定的生物膜，污水流经载体时在微生物的作用下，污染物得以高效去除，对氨氮、COD、SS的去除效果尤其突出，出水清澈透明。

SMI微生物滤池沿进水方向依次为选择槽（A）1个、好氧槽（B、C）2个和出水槽（D）1个构成。选择槽A、好氧槽B、好氧槽C采用曝气机曝气，在每个曝气管上都安装气量调节阀与止回阀。进水管道安装控制阀门，采用微孔曝气器曝气。在A、B、C槽中装填多种新型合成微生物载体。

3 实验材料与方法

3.1 实验材料

实验装置采用1m3大小的水泥池子，底部进水，顶部出水（进出水分别用泵泵进和泵出）。本次实验选择葡萄糖作为外加碳源。

3.2 实验方法

第一阶段：系统驯化，挂膜调试，启动系统，实现系统稳定出水。

第二阶段：传统反硝化工艺下适宜HRT的确定;固定进水TN浓度和碳氮比，逐步加大进水量，考察不同HRT时的脱氮效果。HRT设为8h、6h、4h、2h四组，每组持续运行7天。

改变进水TN的浓度，选取14.7mg/L、13.84mg/L、8.78 mg/L、5.32mg/L四组浓度，重复上述实验，考察对不同HRT时不同浓度TN的脱氮效果。

第三阶段：传统反硝化工艺下适宜碳氮比的确定;将HRT设置为最优HRT，碳氮比先设置为同步硝化反硝化工艺下最适的碳氮比，根据出水水质改变碳氮比，每組碳氮比下持续运行7天。

第四阶段：传统反硝化工艺下适宜DO浓度的确定;固定进水TN浓度和碳氮比和最优有效停留时间（HRT），调整DO浓度，考察不同DO浓度下TN的脱氮效果。

4 实验结果与分析

4.1 HRT对脱氮效果的影响

通过表1，图1分析：从实验数据上可以看出，TN的去除率随着HRT时间的增加而增加。HRT由6h升至8h时，去除率由93%提升至98%，从去除率上看，由6h升至8h，去除率仅提升了5%，因此，从经济性以及效果上考虑，HRT设置为6h作为最优停留时间。

4.2 不同进水浓度下的脱氮效果

通过表2，图2分析：从实验数据上可以看出，在HRT和碳氮比确定的条件下，TN的去除率随着浓度的降低而呈现下降趋势。进水TN为5.32mg/L，HRT为6h的条件下，TN去除率可以达到84%，出水TN浓度降低至0.86mg/L。实验数据表明系统对TN有很好的去除效果。

4.3 碳氮比对脱氮效果的影响

通过表3，图3分析：从实验数据上可以看出，在HRT和进水浓度确定的条件下，对碳氮比和去除率进行分析，发现碳氮比与去除率之间存在相关极显著（p<0.01），TN的去除率随着碳氮比的增加而增加。通过斜率比较，碳氮比达到16：1时去除率较高（70-80%），从经济效益及运行效率方面考虑，16：1为最佳的碳氮比。

4.4 溶解氧对脱氮效果的影响

通过表4，图4分析：从实验数据上可以看出，溶解氧对去除率的影响比较大，实验发现溶解氧低于2.0mg/L时还能满足反硝化条件，对TN可以保持相当高的去除率;而溶解氧大于2.0mg/L时，有机物分解过快，微生物缺乏营养[3]，TN去除率急剧下降。因此，为维持一个好的反硝化条件，需要求环境DO低于0.5mg/L。

5 结论

从上述实验数据上可以看出：

（1）TN的去除率与HRT时间的增加成正比，HRT为6h时，系统对TN的去除率可达较优水平。

（2）系统对不同浓度的TN均有较好的去除效果。

（3）TN的去除率与碳氮比比例增加成正比，从经济效益及运行效果来看，16：1为最优碳氮比。

（4）溶解氧对去除率的影响比较大，系统反硝化过程需要求环境DO低于0.5mg/L。

（5）SMI微生物滤池系统脱氮实验的最佳运行条件为HRT6h、碳氮比16：1、溶解氧<0.5mg/L。

参考文献：

[1]李德生.污水处理厂尾水的电化学脱氮技术[J].化工学报，2013（03）：1084-1090.

[2]肖晶晶.固定化脱氮菌群处理含氮污水的研究[D].中国农业科学院，2011.

[3]辛志东.水处理过程中DO值控制的研究[D].大连理工大学，2006.