好氧浮動床生物膜反應(yīng)器運行參數(shù)的試驗研究

1、好氧浮動床生物膜反響器運行參數(shù)的試驗研究摘要：浮動床生物膜反響器，又稱為懸浮床生物膜反響器，是近年開展起來的一種革新型生物膜法反響器。該工藝的特點是生物膜生長在反響器內(nèi)的懸浮填料上，這些填料隨反響器內(nèi)混合液的混合翻轉(zhuǎn)作用而自由回轉(zhuǎn)挪動。在好氧反響器中這種混合翻轉(zhuǎn)動力由曝氣提供，而在缺氧反響器內(nèi)那么通過機械攪拌作用提供。好氧浮動床生物膜反響器結(jié)合了生物接觸氧化法工藝與好氧生物流化床工藝的特點，它既能解決固定床反響器易堵塞、需要定時反沖洗，流化床填料易流失等問題，具有傳統(tǒng)生物膜法耐沖擊負荷、生物相豐富、剩余污泥量少的特點，又具有活性污泥法處理效率高、運行穩(wěn)定等優(yōu)點1-3。本文通過對采用中試規(guī)模的浮

2、動床生物膜反響器處理混合化工廢水的初步試驗研究，探究了該工藝對混合化工廢水的處理效果及其影響因素。關(guān)鍵詞：好氧浮動床生物膜反響器運行參數(shù)ATestfperatingParaetersfAnAerbiFlating-BedBiebraneReatrAbstrat:Apilttestfflating-bedbiebranereatrfrthetreatentfixedheialasteaterasarrieduttstudytheeffetsfHRT,sludgeladingrateandteperaturenthetreatentperfranefthereatrandtheresultsfth

3、etreatent.TheresultsshedthathentheHRTas13.4hrs,14.4hrs,15.6hrsand17.0hrs,theaveragerevalratefDr,as74%,77%,77%and81%respetively；henthesludgeladingrateasithintherangef0.170.77kgBD5/(kgLSS.d),therevalratefBD5tendedtinreasefirstandtdereasethen;andhentheaterteperatureas810andtheHRTas11.7hrs15.0hrs,theDrr

4、evalrateas57.7%65.8%andtherevalratefBD5as76.3%85.4%.Keyrds:heialasteater;asteatertreatent;flatingbed;bieebranereatr;suspendedpaking浮動床生物膜反響器，又稱為懸浮床生物膜反響器，是近年開展起來的一種革新型生物膜法反響器。該工藝的特點是生物膜生長在反響器內(nèi)的懸浮填料上，這些填料隨反響器內(nèi)混合液的混合翻轉(zhuǎn)作用而自由回轉(zhuǎn)挪動。在好氧反響器中這種混合翻轉(zhuǎn)動力由曝氣提供，而在缺氧反響器內(nèi)那么通過機械攪拌作用提供。好氧浮動床生物膜反響器結(jié)合了生物接觸氧化法工藝與好氧生物流化床工

5、藝的特點，它既能解決固定床反響器易堵塞、需要定時反沖洗，流化床填料易流失等問題，具有傳統(tǒng)生物膜法耐沖擊負荷、生物相豐富、剩余污泥量少的特點，又具有活性污泥法處理效率高、運行穩(wěn)定等優(yōu)點1-3。本文通過對采用中試規(guī)模的浮動床生物膜反響器處理混合化工廢水的初步試驗研究，探究了該工藝對混合化工廢水的處理效果及其影響因素。1試驗材料與方法1.1懸浮填料本試驗采用國產(chǎn)專利技術(shù)制造的新型懸浮填料；是一種以聚丙烯為主要材料的特殊塑料制品，空心柱體，內(nèi)有多葉瓣翼片，柱體外徑50，高度100，比表自積為27823，密度為0.960.99g3。1.2試驗流程及裝置浮動床生物膜反響器采用鋼板焊接而成，整體尺寸為：長寬

6、高=3.01.251.25，沿縱向等分為4格，有效水深1.00，總有效容積3.753，填料填充率為50，即占反響器有效容積的二分之一；采用穿孔管曝氣。1.3試驗用水初期試驗進水直接取自上海市桃浦工業(yè)區(qū)污水處理廠沉砂池出水，后根據(jù)實際情況作了相應(yīng)調(diào)整，進水取自污水廠的調(diào)節(jié)池，取消高位水箱改為直接通過均質(zhì)配水池自流進水。試驗過程中未設(shè)置二次沉淀池，出水靜置2h后，取上清液測試。2啟動與掛膜首次試驗在1999年7月，取某生活污水處理廠儲泥池污泥投入反響器，連續(xù)進出水，水力停留時間控制在8h左右，開始曝氣。因原污泥儲存時間較長，活性較差，幾乎無原生動物，經(jīng)10d后，填料上根本無生物膜形成；重新投加污泥

7、接種，污泥取自桃浦工業(yè)區(qū)內(nèi)的上海三維制藥廠維生素廢水處理系統(tǒng)，污泥活性良好，含較多鐘蟲。2周后，填料掛膜良好。第二階段試驗在2000年12月開始，流程改為自流進出水后，采用自然培養(yǎng)的方法進展啟動：將已露天堆放達20d的舊填料作為載體置于反響器中，水力停留時間控制在67h之間，保證在較高的水力負荷條件下使填料掛膜，開始10d左右，老的生物膜相繼脫落，由于水溫較低(1018新的生物膜生長緩慢，20d以后新的生物膜逐漸形成，40d后處理出水指標根本趨于穩(wěn)定，認為啟動、掛膜已經(jīng)完成。3試驗結(jié)果與分析3.1水力停留時間對處理效果的影響水力停留時間是浮動床生物膜反響器的主要工藝參數(shù)，它直接影響反響器的水力

8、學(xué)特性和污染物負荷狀況，試驗過程中考察了平均進水水質(zhì)Dr的質(zhì)量濃度為629.7926gL，BD5與Dr的質(zhì)量比在0.3以上，pH值在69范圍內(nèi)，平均水溫在18以上，不同水力停留時間停留時間分別取13.4h，14.4h，15.6h，17h時，Dr的平均去除率分別為74，77，77，81。圖1a圖1d分別給出了不同水力停留時間條件下連續(xù)運行的進、出水Dr值及去除率的變化。結(jié)果說明：隨著水力停留時間的增加，Dr去除率呈上升趨勢，主要原因是由于混合化工廢水存在難以生物降解的物質(zhì)，延長水力停留時間有利于世代期長的微生物生長。另一方面，水力停留時間長，水力負荷小，能防止出水夾帶脫落的生物膜流出，影響出水水

9、質(zhì)。但Dr去除率隨停留時間的延長上升較為緩慢，無限制地延長勢必消耗較高的能源，同時，也將造成負荷過低而使微生物無法維持生長與內(nèi)源呼吸的動態(tài)平衡，造成生物膜老化，降低處理效果。因此，綜合考慮去除效率、負荷、技術(shù)經(jīng)濟與實際要求建議停留時間控制在15h左右。在水力停留時間一定的條件下，Dr去除率隨著進水Dr濃度的增加而進步，隨著Dr濃度的減少而降低。這里因為在水力停留時間一定時，進水底物濃度進步時浮動床生物膜反響器中填料上生物膜周圍營養(yǎng)物質(zhì)豐富，微生物的生長繁殖快，微生物種群也更加多樣化，從而更有利于底物降解。3.2污泥負荷對處理效果的影響試驗過程中BD5污泥負荷范圍為0.170.77kgBD5kg

10、LSS.d。圖2為不同污泥負荷條件下BD5的去除率，隨著污泥負荷的進步，BD5去除率首先呈上升趨勢而后呈下降趨勢。這是因為當(dāng)污泥負荷在一定范圍內(nèi)進步時，填料上的生物膜內(nèi)異養(yǎng)微生物由于生長與代謝受進水有機底物的控制，隨著BD5污泥負荷升高，水中的營養(yǎng)物程度上升，異養(yǎng)微生物數(shù)量能很快增加并保持較高的活性，生物膜厚度也隨之增加，使有機物的降解速率加快，BD5的去除率上升。當(dāng)污泥負荷超過一定范圍時，異養(yǎng)微牛物的代謝不再受進水有機底物控制，生物膜的增殖速率不再隨污泥負荷增加而增加，BD5的去除率反而下降。3.3溫度對處理效果的影響穩(wěn)定運行階段，對反響器考察了典型高、低溫條件下的Dr、BD5的去除效果。其

11、試驗數(shù)據(jù)見表1。表1典型高、低溫條件下的試驗運行數(shù)據(jù)溫度停留時間h(Dr)/(g.L-1)Dr去除率(Dr)/(g.L-1)BD5去除率%(BD5):(Dr進水出水進水出水進水出水815440.4150.865.8146.921.585.40.330.148.515417.9170.659.2210.75076.30.510.29911.7515.8218.257.7211.139.381.40.410.189.515489.4188.561.5175.228840.360.151015357.1145.859207.242800.580.293012476.01047820511950.43

12、0.113212298.0657817716910.590.253312269.055801447950.530.13試驗結(jié)果說明：水力停留時間條件相近時，溫度是影響有機物去除率的主要因素，在停留時間為11.7h，12h時，水溫在9，3033時，Dr去除率分別為57.7，7880，BD5去除率分別為76.3，9195。水溫在810時，停留時間為11.7h15h，Dr處理效率在57.765.8之間，BD5去除率在76.3%85.4之間，說明浮動床填料生物膜反響器在低溫條件下仍然有較高的處理效率。3.4反響器接觸反響特征將浮動床生物膜反響器沿縱向分成4格，廢水進入反響器后呈推流狀態(tài)至出水，但在每格

13、中又因填料在曝氣池中自由浮動流化而呈完全混合形態(tài)。微生物的質(zhì)和量及污染物、微生物、溶解氧之間的傳質(zhì)效果是影響生物處理效果的主要因素。不同工況條件下Dr沿縱向的變化如表2所示。表2Dr沿反響器縱向的變化溫度/反響器停留時間/hDr/g.L-1)進水1#格2#格3#格4#格28128603632021831731513.47223252112061921913.49394223762792211513.9755365250230211151577335722020717219178763922232142022020734357192181176由表2可知Dr沿縱向呈明顯遞減趨勢，第1格Dr的質(zhì)量

14、濃度顯著低于進水Dr的質(zhì)量濃度。說明浮動床反響器呈現(xiàn)推流反響器的特征，對應(yīng)的單格又根本到達完全混合狀態(tài)，污水進入反響器后即迅速被混合稀釋。這種接觸反響流態(tài)使反響器中微生物分級明顯，有利于形成高級種群。種屬的微生物，又能強化污染物。生物膜。溶解氧之間的傳質(zhì)并使微生物保持不斷更新維持較高的活性。4生物相檢測與分析反響器中微生物相主要由附著生長在填料上的生物膜與混合液中的活性污泥組成。由于沒有污泥回流，混合液中的污泥量較少，經(jīng)鏡檢觀察，溫度較高條件下平均溫度在25以上污泥性狀良好，并有大量細菌和少量原生動物和小型后生動物出現(xiàn)；而在溫度較低時平均溫度在15以下進展啟動。掛膜到穩(wěn)定運行后的3個月內(nèi)，混合

15、液中只有少量細菌、藻類，偶然可見原生動物活體。但鏡檢觀察到，無論是在高溫條件還是溫度較低的情況下，填料上的生物膜均包括大量細菌。藻類、放線菌、球衣菌，以及原生動物和小型后生動物，且在高溫條件下，比較突出地表現(xiàn)為由放線菌、球衣菌等組成的絲狀菌構(gòu)成的生物膜網(wǎng)狀構(gòu)造。兩個階段的穩(wěn)定運行試驗過程中發(fā)現(xiàn)，反響器第1格、第2格生物膜較粗糙，后2格生物膜較光滑。生物填料上的膜分級現(xiàn)象明顯，第1級生物膜呈深灰色，第2級呈灰色，第3、第4級呈灰褐色，略帶淡黃。此外，生物膜主要生長在填料柱體內(nèi)多葉瓣翼片上，外外表幾乎沒有生物膜，膜的粘性較大。通過對試驗數(shù)據(jù)結(jié)果分析和生物相觀察說明，反響器內(nèi)對污水處理起主要作用的是

16、生長在填料上的生物膜；在溫度較高條件下，以生物膜與混合液中的活性污泥構(gòu)成的生態(tài)系統(tǒng)共同對水中的污染物起去除作用，生物膜與混合液中細菌、原生動物。藻類、真菌等組成的復(fù)雜的微生物生態(tài)系統(tǒng)生物量豐富、分級明顯，更能有效去除污染物質(zhì)。混合液中污泥性狀良好說明生物膜因水流紊動始終保持著很高的生物活性，填料外外表由于受到較大水力剪切力和沖刷作用致使根本無生物膜生長。5結(jié)論好氧浮動床生物膜反響器處理混合化工廢水具有較好的處理效果，停留時間在13.4h，14.4h，15.6h，17h的平均去除率分別為74，77，77，81。綜合考慮去除效率、負荷、技術(shù)經(jīng)濟與實際要求的關(guān)系建議停留時間控制在15h左右；低溫條件下的試驗說明反響器在停留時間為15h能保證低溫條件下的處理效率。好氧浮動床生物膜反響器具有推流反響器和完全混合反響器的特征，這種接觸反響流態(tài)使反響器中微生物分級明顯，有利于形成高級種群、種屬的微生物，又能強化污染物、生物膜、溶解氧之間的傳質(zhì)并使微生物不斷更新維持較高的活性。參考文獻：1HJHnsn,Page,LBlaha.FullsalenvingbedbifilreatrresultsfrrefineryandslaughterhusetreatentfailitiesJ.atSiTh,2000,41(4-5):401