城市污水处理厂继续采用浸没式膜生物反应器(MBR)技术，因为它比传统的生物废水处理有两个优点——改善废水质量和占地面积更小。当与膜配合使用时，生物和化学除磷方法可以满足总磷流出限制小于0.1 mg/L。磷沉淀与膜提供的正屏障相结合，减少了工厂废水中磷和悬浮物的数量。
控制磷排放是保持地表水质量的关键。今天，新的立法和法规严格限制向敏感水域排放磷。通常，使用生物和三级处理步骤的常规除磷工艺能够提供出水总磷水平在0.5至1毫克/升范围内。
常规生物去除
生物去除过程使用磷积累生物(PAOs)在交替厌氧/好氧环境。厌氧环境，加上充足的挥发性脂肪酸(VFA)的存在，促进了微生物释放储存的磷。有氧环境随后促进了PAOs对磷的“奢侈摄取”。
简单地说，这个过程包括对厌氧区的细菌施加压力(缺乏硝酸盐和氧气)，导致磷的释放。利用先前在厌氧区释放的磷和返回细胞群的额外磷，新的细菌形成了。细菌除去的额外磷通常被称为磷的“奢侈摄取”。
常规化学去除
化学除磷可作为一种替代方法，或作为生物去除过程下游的补充处理;然而，生物工艺具有降低化学成本和减少污泥生产的优点。
在化学去除过程中，加入金属盐与各种形式的磷结合，形成一种不溶的沉淀物。硫酸铝(明矾)、钙(石灰)和氯化铁(铁)是常用的化学除磷的金属盐。
MBR的优势
传统的重力澄清和过滤分离方法不能去除所有的生物和化学固体，因此允许磷进入处理过的水中。薄膜提供了一个物理屏障，可以捕获几乎所有的悬浮固体。膜过滤被用作MBR中的液固分离方法，以捕获固体，并导致处理水中低水平的磷。
试点研究
一家为水/废水、运输、环境和设施市场提供咨询、工程和建筑服务的供应商于2007年1月至6月为一家污水处理厂进行了一项试点研究，考察了MBR去除氮和磷的能力。具体来说，该研究考虑了MBR的能力，以满足严格的出水质量要求(图1)，通过运行一个混合液体悬浮固体浓度为10,000 ppm的系统。
图1
MBR中试系统采用浸没膜技术。该系统是采用增强中空纤维的第二代MBR模块设计。与第一代将中空纤维两端固定在顶部和底部的“双封头”设计不同，新系统没有顶部封头，不会捕获头发和其他纤维碎片，导致膜模块堵塞。相反，中空纤维膜的尖端可以像海藻一样自由移动。
该设计将低压空气引导到每个纤维束的中心，在那里它有效地从底部到膜尖端冲刷整个膜束。这种空气冲刷功能会产生粗糙的气泡，震动薄膜并清洁中空纤维的外部，清除积聚的碎片。一种有效的空气冲刷方法被使用，允许循环空气供应，减少能源消耗和减少膜纤维中的污泥。
初步研究采用了生物除磷工艺，在膜模块执行固体分离步骤之前使用厌氧、缺氧和好氧区。如果需要额外的磷去除，可以在膜之前添加化学去除过程;然而，初步研究省略了这一步(图2)。
图2
试验系统证明了营养物质去除能力达到或超过监管限制。该系统在厌氧区添加乙酸后，总磷从8 mg/L降至0.04 mg/L。为了将BOD/P提高到10 ~ 25 BOD/P的最佳性能条件，需要添加醋酸盐(图3)。
减少固体停留时间(SRT)，通常称为污泥年龄，在试点研究中也很关键。监测SRT对于管理除磷很重要，因为随着SRT的增加，微生物老化和死亡，将其细胞质量的内容物(包括一些磷)释放到溶液中。
结论
初步研究表明，与传统的生物去除工艺相比，MBR系统可以实现更低的出水磷水平。城市污水处理厂可以考虑采用浸没式膜生物反应器技术，因为其除磷能力，以及其他优点，如提高COD和BOD的降低，以及在小占地面积内获得更大的处理能力。
随着城市污水处理厂处理日益严格的排放限制，淹没膜生物反应器技术在除磷方面可能发挥越来越重要的作用。
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