好氧浮动床生物膜反应器运行参数的试验研究.docVIP

好氧浮动床生物膜反应器运行参数的试验研究浮动床生物膜反应器，又称为悬浮床生物膜反应器，是近年发展起来的一种革新型生物膜法反应器。该工艺的特点是生物膜生长在反应器内的悬浮填料上，这些填料随反应器内混合液的混合翻转作用而自由回转移动。在好氧反应器中这种混合翻转动力由曝气提供，而在缺氧反应器内则通过机械搅拌作用提供。好氧浮动床生物膜反应器结合了生物接触氧化法工艺与好氧生物流化床工艺的特点，它既能解决固定床反应器易堵塞、需要定时反冲洗，流化床填料易流失等问题，具有传统生物膜法耐冲击负荷、生物相丰富、剩余污泥量少的特点，又具有活性污泥法处理效率高、运行稳定等优点[1-3]。本文通过对采用中试规模的浮动床生物膜反应器处理混合化工废水的初步试验研究，探索了该工艺对混合化工废水的处理效果及其影响因素。 1 试验材料与方法1.1 悬浮填料　　本试验采用国产专利技术制造的新型悬浮填料；是一种以聚丙烯为主要材料的特殊塑料制品，空心柱体，内有多叶瓣翼片，柱体外径50mm，高度100mm，比表自积为278m2／m3，密度为0.96－0.99g／cm3。1.2 试验流程及装置　　浮动床生物膜反应器采用钢板焊接而成，整体尺寸为：长×宽×高=3.0m×1.25m×1.25m，沿纵向等分为4格，有效水深1.00m，总有效容积3.75m3，填料填充率为50％，即占反应器有效容积的二分之一；采用穿孔管曝气。1.3 试验用水　　初期试验进水直接取自上海市桃浦工业区污水处理厂沉砂池出水，后根据实际情况作了相应调整，进水取自污水厂的调节池，取消高位水箱改为直接通过均质配水池自流进水。试验过程中未设置二次沉淀池，出水静置2h后，取上清液测试。 2 启动与挂膜 　　首次试验在1999年7月，取某生活污水处理厂储泥池污泥投入反应器，连续进出水，水力停留时间控制在8h左右，开始曝气。因原污泥储存时间较长，活性较差，几乎无原生动物，经10d后，填料上基本无生物膜形成；重新投加污泥接种，污泥取自桃浦工业区内的上海三维制药厂维生素C废水处理系统，污泥活性良好，含较多钟虫。2周后，填料挂膜良好。　　第二阶段试验在2000年12月开始，流程改为自流进出水后，采用自然培养的方法进行启动：将已露天堆放达20d的旧填料作为载体置于反应器中，水力停留时间控制在6－7h之间，保证在较高的水力负荷条件下使填料挂膜，开始10d左右，老的生物膜相继脱落，由于水温较低(10—18℃）新的生物膜生长缓慢，20d以后新的生物膜逐渐形成，40d后处理出水指标基本趋于稳定，认为启动、挂膜已经完成。 3 试验结果与分析 3.1 水力停留时间对处理效果的影响　　水力停留时间是浮动床生物膜反应器的主要工艺参数，它直接影响反应器的水力学特性和污染物负荷状况，试验过程中考察了平均进水水质CODcr的质量浓度为629.7－926mg／L，BOD5与CODcr的质量比在0.3以上，pH值在6－9范围内，平均水温在18℃以上，不同水力停留时间（停留时间分别取13.4h，14.4h，15.6h，17h）时，CODcr的平均去除率分别为74％，77％，77％，81％。图1a—图1d分别给出了不同水力停留时间条件下连续运行的进、出水CODcr值及去除率的变化。 　　结果表明：　　①随着水力停留时间的增加，CODcr去除率呈上升趋势，主要原因是由于混合化工废水存在难以生物降解的物质，延长水力停留时间有利于世代期长的微生物生长。另一方面，水力停留时间长，水力负荷小，能防止出水夹带脱落的生物膜流出，影响出水水质。但CODcr去除率随停留时间的延长上升较为缓慢，无限制地延长势必消耗较高的能源，同时，也将造成负荷过低而使微生物无法维持生长与内源呼吸的动态平衡，造成生物膜老化，降低处理效果。因此，综合考虑去除效率、负荷、技术经济与实际要求建议停留时间控制在15h左右。　　②在水力停留时间一定的条件下，CODcr去除率随着进水CODcr浓度的增加而提高，随着CODcr浓度的减少而降低。这里因为在水力停留时间一定时，进水底物浓度提高时浮动床生物膜反应器中填料上生物膜周围营养物质丰富，微生物的生长繁殖快，微生物种群也更加多样化，从而更有利于底物降解。3.2 污泥负荷对处理效果的影响　　试验过程中BOD5污泥负荷范围为0.17－0.77kg［BOD5］／（kg［MLSS］.d）。图2为不同污泥负荷条件下BOD5的去除率，随着污泥负荷的提高，BOD5去除率首先呈上升趋势而后呈下降趋势。这是因为当污泥负荷在一定范围内提高时，填料上的生物膜内异养微生物由于生长与代谢受进水有机底物的控制，随着BOD5污泥负荷升高，水中的营养物水平上升，异养微生物数量能很快增加并保持较高的活性，生物膜厚度也随之增加，使有机物的降解速率加快，BOD5的去除率上