生物接觸氧化法中載體固定位置對污染物去除效果的影響研究

1、生物接觸氧化法中載體固定位置對污染物去除效果的影響研究論文摘要：研究了生物接觸氧化工藝處理生活污水過程中新型載體分別固定在反響器上部、反響器底部、一半固定在上部一半固定在下部時出水效果的影響。結果說明在產水量為120L/d，氣水比在5-6：1，載體填充率為50%時，采用人工方法強制將載體一半固定在反響器底部一半固定在反響器上部時，出水COD可達30.69mg/l、BOD可達7mg/l、氨氮可達1.97mg/l。當載體全部固定在反響器上部或者底部時，均不利于水中污染物的去除。論文關鍵詞：生物接觸氧化,載體位置,污水處理中文分類號：X703引言生物接觸氧化法以其所具有的出水水質優(yōu)，占地面積小，污泥

2、產量小等突出優(yōu)勢，已成為推動水工業(yè)新一輪技術革新的主力。它的主要特點是：當污水從固定或者流動的載體外表流過時，在載體外表逐漸生長著生物膜，這種生物膜對于污水中的污染物質具有吸附、代謝的功能，從而使出水得到凈化。如今生物接觸氧化技術開展中常用的載體分為兩種：有機載體和無機載體。由于無機類載體自身密度較大，不適宜做流態(tài)化運動，使其在應用方面受到限制，大量的有機載體應用越來越廣泛。筆者研制開發(fā)的新型載體外表粗糙度大、比外表積大，具有更好的生物親和性，有利于微生物生長和優(yōu)勢菌屬的培養(yǎng)，通過實驗證實其具有廣泛的應用前景。1實驗材料和方法1.1實驗裝置本實驗裝置如圖1所示。反響器采用高級有機玻璃制成圓柱狀

3、，在反響器內壁設有固定槽，用來固定帶孔卡板。在反響器底部有進水口，曝氣口和放空口。在反響器外壁右側設有不同高度的取樣口4個。經過細格柵后的生活污水首先在進水箱中停留1.52小時，然后送入反響器中與載體接觸反響，最后由上部出水口排出。采用同向上向流，設計流量為120L/d，氣水比為56：1。反響器具體參數(shù)見表1-1。表1-1反響器的根本參數(shù)Table1-1basicparametersofreactor 根本參數(shù) 數(shù)值 反響柱高/mm 800 反響柱直徑/mm 200 有效容積/L 25 填充層高度/mm 400 曝氣量(固定)/(ml/min) 450 1-進水箱2-蠕動泵3-進水口4-放空管

4、5-氣泵6-氣量控制閥門7-氣體流量計8-曝氣條9-固定槽10-帶孔固定卡板11-取樣口圖1生物接觸氧化法實驗裝置圖Figure1devicefigureofexperimentofbiologicalcontactoxidation1.2實驗所用載體如圖2所示，實驗用載體為本實驗室自行開發(fā)的一種新型生物親和性聚氨酯載體，具有比外表積大、親水性好、抗沖擊力強、生物親和性強、易掛膜、掛膜時間短、生物活性高、生物量大、傳質效果好、能耗低、處理效果高等優(yōu)點。具體載體參數(shù)見表1-2。圖2新型生物親和性聚氨酯載體Figure2newpatterncarrier表1-2實驗所用載體性能參數(shù)Table1-2

5、performanceparametersofnewpatterncarrier 根本參數(shù) 數(shù)值 比重/(g/cm 0.025-0.030 堆積個數(shù)/(個/m ) 60000-70000 比外表積/(m /m ) 1000-1200 孔隙率/% 90以上 使用溫度/ -35-35 1.3實驗用水本實驗用水為哈爾濱太平污水處理廠經細格柵后再由進水箱停留1.52小時后的出水。出水主要水質指標見表1-3。表1-3主要水質指標Table1-3waterqualityindexes 指標 COD BOD NH -N TN TP 溫度 范圍 260350 190240 3547 4560 4.2-6.1

6、23-35 平均值 308 211 41 44.5 5.2 29 1.4分析指標及方法本實驗中分析工程及方法見表1-4。表1-4分析工程及分析方法Table1-4analysisofprojectsandmethods 分析工程 分析方法 COD 重鉻酸鉀法 BOD 稀釋接種法 NH -N 納氏試劑分光光度法 TN 堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法 2實驗結果與討論2.1載體固定位置對COD的去除效果的影響COD去除效果見圖3。從圖中可以看出，一、二號反響器出水COD值均在80mg/l110mg/l之間，去除率僅有68%左右；三號反響器出水COD值均低于50mg/l，去除率到達87%左右。圖3載

7、體不同固定位置出水COD值Figure3theCODofcarrierdifferentfixedposition生物接觸氧化法中COD的去除主要靠附著在載體上的各種異氧微生物，通過異化作用，新陳代謝和呼吸等作用，最終將其轉化成CO和HO排出體系。在一、二號反響器中，由于污染物氧化不充分，曝氣裝置易堵塞導致出水COD值偏高；三號反響器中當污染物進入系統(tǒng)時先與微生物接觸進行預氧化，然后通過曝氣再與微生物接觸氧化，因此到達了充分接觸氧化目的的同時保證了出水的穩(wěn)定性。從圖3中可以看出，三號反響器出水COD值到達了GB18918-2002中規(guī)定的一級A標準。2.2載體固定位置對BOD的去除效果的影響B(tài)

8、OD去除效果見圖4。從圖中可以看出，一、二號反響器出水BOD均在30mg/l左右，而三號反響器出水BOD可降低至10mg/l左右，去除率到達90%。圖4載體不同固定位置出水BOD值Figure4theBODofcarrierdifferentfixedposition我國北方城市污水處理廠二級生化處理后，BOD/COD值一般在0.25左右，可生化性較差，剩余的有機物一般大多為難生物降解的有機物。綜合圖3、圖4可知，一二號反響器由于接觸時間不夠，微生物堆積量較大導致氧的傳遞效率較低，出水BOD/COD值在0.3左右，仍然具有一定程度的可生化性。而三號反響器出水BOD/COD值在0.20-0.22

9、之間，可生化性較差。2.3載體固定位置對NH-N的轉化效果的影響氮是導致我國水體富營養(yǎng)化的主要元素之一。氨氮轉化效果見圖5。從圖中可以看出，一、二號反響器出水NH-N值均較高，在15mg/l左右；三號反響器出水NH-N值較低，在5mg/l左右，NH-N轉化率可到達85%。圖5載體不同固定位置出水NH-N值Figure5theNH-Nofcarrierdifferentfixedposition生物接觸氧化中氨氮的去除主要靠附著生長在載體上的亞硝化菌和硝化菌通過化能自養(yǎng)作用將氨氮轉化為硝酸鹽氮的過程，此過程需要消耗溶解氧。在一、二號反響器中當出水有機物濃度較高時，系統(tǒng)中異樣菌大量繁殖占據(jù)了主要生

10、態(tài)位，抑制了硝化菌的生長，從而導致出水NH-N值較高；而在三號反響器中有機物去除的較徹底，由于下部有機物氧化較徹底，上部才有較高的溶解氧，給亞硝化菌和硝化菌提供了較好的生長環(huán)境，從而使出水NH-N值較低。這也從另一方面說明在整個反響體系中,由于適宜的溶解氧、溫度等反響條件和較長的水力停留時間，反響器中硝化細菌能夠較好的生長與繁殖,硝化細菌已成為反響體系中的優(yōu)勢菌種之一。這也充分發(fā)揮了二段法的特點：同類微生物種群間的協(xié)同作用，克服不同微生物種群間的拮抗作用。2.4載體固定位置對TN的去除效果的影響為了更好地保護水體環(huán)境，我國污水排放標準日益嚴格，不僅要求有效的去除水中BOD，而且對污水中氮的去除

11、也有更高的要求。TN去除效果見圖6。從圖中可以看出，二號反響器TN去除效果較好，平均去除率可達30%以上。一、三號反響器出水TN濃度平均為40mg/l左右，去除率只有18%左右。圖6載體不同固定位置出水TN值Figure6theTNofcarrierdifferentfixedposition生活污水中TN的去除主要靠反硝化細菌在缺氧條件下通過同化作用將其轉化成氮氣排除體系。二號反響器由于微生物堆積密度較大，氧的傳遞效率較低，導致載體中上部形成缺氧環(huán)境。反硝化細菌易于生長在生物膜的內層，系統(tǒng)通過長時間的運行和馴化，故而在載體內部生長了較多的反硝化細菌。一、三號反響器由于水中溶解氧較好，不利于反硝化菌的生長，因此TN的去除效果不理想。3結論1、該新型的生物接觸氧化法工藝可以有效的去除污水中有機物，COD和BOD去除率分別可達85%和90%以上。當進水COD和BOD值在300mg/l和220mg/l左右時，出水可達35mg/l和20mg/l左右