前沿：MABR在芝加哥污水廠的最新中試結果分析

時間：2018-05-09 來源：IWA國際水協會 作者：

硝化速率如圖4(d)所示，硝化速率在0.5-2.5g-N/d/m2之間波動，主要受氨氮負荷率和進料C/N比率影響。大部分傳遞的氧氣都用于硝化作用，超過90%。這反應了MABR反應器的一大特點——硝化菌生長在靠近膜表面的生物膜內，一個富含氧氣又受到“保護”的區域。

項目組還就曝氣量對OTR的影響進行了測試，在第60-144天內，他們將曝氣量從4.3L/h/㎡逐步減少至3.0L/h/㎡（30%減少量），直至2.1L/h/㎡（50%減少量），然后在回升至4.3L/h/㎡。結果顯示30%的減少率并沒有明顯影響，但50%的減少量使OTR降低了20%。這是因為出氣氧含量的減少降低了通過膜的氧氣的滲透率。圖5（b）顯示了膜箱的混合頻率對硝化速率沒有影響。圖5（c）則顯示MABR在DO低于1mg/L的時候運作最佳。圖5（d）表明硝化速率越高，反硝化和BOD去除效果越好。

圖5. 各變量對膜表現的影響

能耗表現

MABR能降低生物處理的能耗，主要通過以下三個途徑：

在更短的SRT內需要更少的需氧量（且不會影響硝化作用）；

減少了同步硝化/反硝化的需氧量（且不再需要回流泵）；

比微孔曝氣擴散更高效的氧氣傳遞效率。

研究團隊指出，本次測試只展示了上述優點中的第三個，而且也沒有得到完美體現。由于規模問題，這個實驗的曝氣是由壓縮機而不是低壓風機時間的，所以無法直接監測能效。另外只有一個膜箱不能充分利用間歇式的混合曝氣，這需要更多的膜箱。盡管如此，作者認為通過圖6的曝氣效率的計算，已經可以體現出MABR膜的潛在效能。

圖6. 膜傳氧效率和未來改進預測

研究人員分析了6個不同情況下的曝氣效率。其中藍色的兩個是這個測試中的實際情況，綠色是試驗中直接反應的優化情況（包括曝氣量和混合氣的間歇頻率等），紅色是正在研發但有待驗證的情景。按照他們的估算，氧氣傳遞效率有兩倍的增長空間。

結論

在9個月的測試期內，MABR膜顯示出穩定的氧氣傳送速率，且大部分傳遞的氧氣都用于硝化作用。結果顯示MABR混合工藝能對現有生物工藝做出顯著改善，同時減少了污水廠的能耗。

芝加哥MWRD的O’Brien再生水廠面臨著春季高負荷的沖擊，按照傳統方法需要新建生化池解決脫氮除磷的要求。這個研究項目的生物膜模型分析表明MABR技術能在現有設施條件下完成改造。而為其一年的實驗研究也部分顯示出MABR膜性能的穩定性和未來可以優化改進的空間。

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