生物膜應(yīng)用于MSBR工藝的試驗研究—懸浮填料之開發(fā)

簡介： 通過小試試驗研究了將生物膜法處理技術(shù)引入MSBR工藝中的可行性，并以對CODcr、NH3-N去除率的影響作為主要考察目標(biāo)。試驗結(jié)果表明，生物膜法處理技術(shù)引入MSBR工藝是可行的，在處理生活污水時，可以使整體去除效率提高十個百分點(diǎn)以上； CODcr、NH3-N的去除率分別可達(dá)87.0%、90.2%以上；其出水CODcr和NH3-N指標(biāo)均達(dá)到城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB18918－2002）一級標(biāo)準(zhǔn)A類的要求。
關(guān)鍵字：污水處理生物膜 MSBR 去除率

　懸浮填料是80年代末期出現(xiàn)的一種新型生物膜法處理方法，它吸收了生物流化床和生物接觸氧化法兩者的優(yōu)點(diǎn)成為一種高效的污水處理方法。MSBR技術(shù)是采用時間分割的操作方式，非穩(wěn)定生化反應(yīng)。MSBR是SBR技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展的一個變種，它雖然改進(jìn)了傳統(tǒng)SBR工藝高閑置的缺陷，但其操作過程的復(fù)雜化，使得其結(jié)構(gòu)簡單的特性被忽視。為保持MSBR工藝中的連續(xù)曝氣區(qū)穩(wěn)定運(yùn)行，需采用相應(yīng)的措施。懸浮填料生物膜法和活性污泥法的聯(lián)合作用，提高了生物污泥總量，強(qiáng)化了反應(yīng)器污泥活性，反應(yīng)效率大幅度提高；有靈活高效、耐沖擊負(fù)荷高、處理構(gòu)筑物體積較小的特點(diǎn)，將使處理負(fù)荷比傳統(tǒng)SBR工藝顯著提高，明顯減少了反應(yīng)器的體積，十分適用于中、小城鎮(zhèn)及生活小區(qū)等水質(zhì)水量變化較大的廢水處理。^〔¹^〕

　　1 試驗裝置與方法

　　1.1 試驗裝置

　　1.1.1 反應(yīng)器

　　自制MSBR反應(yīng)器由有機(jī)玻璃加工而成，尺寸為60mm×30mm×40mm，總有效容積為50L；

　　1.1.2 主要設(shè)備及材料

　　HL-5回流泵2臺；

　　0ACO－008鼓風(fēng)機(jī)1臺；

　　微孔曝氣器若干；

　　填料：Φ53mm×53mm，柱型向心條。

　　1.1.3 裝置及工藝流程示意見圖1。

　　圖 1 試驗工藝流程圖

　　1.2 試驗方法

　　1.2.1 水樣

　　試驗水源取自某生活小區(qū)化糞池，PH值在6.5～9.0之間，COD_cr為150~350mg/l，NH₃-N為15~50mg/l，TP為3.0～6.0mg/l。

　　1.2.2 水質(zhì)分析

　　懸浮物（SS）、污泥濃度采用重量法分析；COD_cr采用X J—I型COD消解裝置，滴定法；NH₃-N、 NO₃-N、NO₂-N采用哈納多功能參數(shù)儀分析；溶解氧/氧化還原電位（DO/ORP）采用在線DO/ORP 測定儀；生物鏡檢采用攝錄像顯微鏡。

　　1.2.3 試驗準(zhǔn)備

　　試驗準(zhǔn)備包括填料掛膜和培菌。培菌采用接種培馴法和間歇換水方式。每天換水兩次。持續(xù)到填料表面生物膜生長成黃色褐絮狀膜，膜厚約0.5～2.0mm時為止。通過鏡檢發(fā)現(xiàn)生物膜形成初期，膜中有大量密實菌膠團(tuán)，游泳狀原生動物（盾纖蟲、變形蟲等）居多，有固著型鐘蟲出現(xiàn)，后期發(fā)現(xiàn)有輪蟲和線蟲等后生動物產(chǎn)生，水中的掛膜后填料見圖2。

　　圖2 掛膜的填料

　　1.2.4 試驗流程：

　　反應(yīng)器的三個功能區(qū)即進(jìn)水區(qū)、主曝區(qū)、SBR區(qū)（又分為兩平行區(qū)A、B區(qū)）分別承擔(dān)各自的功能，完成生物的有機(jī)物降解。連續(xù)運(yùn)行按一天運(yùn)行6個周期，每周期4個小時。污水從進(jìn)水區(qū)，流經(jīng)主曝區(qū)在第一個半周期內(nèi)從A區(qū)沉淀出水。而在第二個半周期內(nèi)原污水同樣由進(jìn)水區(qū)進(jìn)水，流經(jīng)主曝區(qū)出水則從B區(qū)沉淀出水。當(dāng)A區(qū)排水時，B區(qū)攪拌，曝氣，預(yù)沉，A、B區(qū)相互交替運(yùn)行。A（B）區(qū)攪拌時間為40分鐘，曝氣50分鐘，預(yù)沉淀30分鐘。

　　2 結(jié)果與分析

　　2.1 生物膜應(yīng)用于MSBR工藝中COD_cr、NH₃-N的去除效果

　　進(jìn)水流量Q=3l/h，連續(xù)進(jìn)水，HRT＝13hr，DO為2.0～5.0mg/l，懸浮填料填充率為30%，進(jìn)水COD_cr濃度為170～265mg/l時，COD_cr及NH₃-N的進(jìn)出水指標(biāo)見圖3和圖4。

　　圖3 COD_cr的去除效果

　　 圖4 NH₃-N的去除效果

　　由圖3、圖4可以看出，無論COD_cr還是NH₃-N，其去除效果的主要指標(biāo)均達(dá)到城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB18918－2002）一級標(biāo)準(zhǔn)A類的要求。

　　懸浮填料MSBR工藝主曝氣區(qū)COD_cr、NH₃-N 指標(biāo)相對較穩(wěn)定，受進(jìn)水濃度變化影響較小。

　　2.2 生物膜對COD_cr的去除率的影響

　　選擇有填料 (填充率ξ＝30%)與無填料進(jìn)行對比實驗。對比實驗采用相同的控制條件：進(jìn)水流量Q=3l/h，連續(xù)進(jìn)水，回流比1:1，DO在2.0～5.0mg/l， NH₃-N進(jìn)水濃度為18～42mg/l。有、無生物膜時主曝氣區(qū)和系統(tǒng)總的COD_cr去除率見圖5。

　　從圖5可以看出，無懸浮填料時，主曝氣區(qū)平均去除率為68.6％；系統(tǒng)平均總?cè)コ蕿?7.6％。有懸浮填料時，主曝氣區(qū)平均去除率達(dá)78.4％；系統(tǒng)總平均去除率為87.0％。可見主曝氣區(qū)投加生物膜后，主曝氣區(qū)COD_cr的去除率和系統(tǒng)總的COD_cr去除率明顯提高，總?cè)コ侍岣呒s10個百分點(diǎn)。

　　另外，從曲線可以看出去除率隨進(jìn)水濃度波動情況，無填料時總?cè)コ首兓秶?2～82％之間，相對波動較大；而有生物膜時總?cè)コ首兓秶?2～90％之間，波動較小。說明懸浮填料MSBR工藝耐沖擊負(fù)荷能力較強(qiáng)。

　　2.3 生物膜對NH₃-N的去除率的影響

　　選擇有填料(填充率ξ＝30%)與無填料進(jìn)行對比實驗。對比實驗采用相同的控制條件：進(jìn)水流量Q=3l/h，連續(xù)進(jìn)水，回流比1:1，DO在2.0～4.0mg/l之間，NH₃-N進(jìn)水濃度為18～42mg/l。有、無生物膜時主曝氣區(qū)和系統(tǒng)總?cè)コ室妶D6。

　　圖6 生物膜對NH₃-N去除效果的影響

　　從圖6可以看出，無生物膜時，主曝氣區(qū)NH₃-N平均去除率為48.6％；系統(tǒng)總平均去除率為66.7％。有生物膜時，主曝氣區(qū)平均去除率達(dá)76.3％；總平均去除率達(dá)91.5％?？梢姂?yīng)用生物膜后，NH₃-N的去除效果顯著提高。

　　3 結(jié)論

　　1) 生物膜法應(yīng)用于MSBR工藝，其出水COD_cr和NH₃-N指標(biāo)可達(dá)到城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB18918－2002）一級標(biāo)準(zhǔn)A類的要求。

　　2) 生物膜法應(yīng)用于MSBR工藝對COD_cr和NH₃-N去除效率較高，明顯高于未投加生物膜的處理效果；其中表現(xiàn)在氨氮去除效果上尤為明顯；COD_cr和NH₃-N去除效率分別提高十個百分點(diǎn)、二十個百分點(diǎn)左右。

　　3) 試驗所使用生物膜的填充率對填料流態(tài)及處理效果有很大影響，30%的填充率為較佳選擇。

　　4) 由于生物膜具有無需支撐，流失易于控制等特點(diǎn)，該工藝較適用于中、小型污水處理廠或小區(qū)污水處理。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1] 夏四清. 生物膜生物反應(yīng)器去除有機(jī)污染物和氨氮的中試研究[J]. 工業(yè)給排水,2000,No.2;

　　作者簡介：郝志明，男，1977.10生于安徽省臨泉縣，畢業(yè)于青島建筑工程學(xué)院（現(xiàn)青島理工大學(xué)），武漢華電環(huán)境工程設(shè)計有限公司，工程師。

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