生物膜應(yīng)用于MSBR工藝的試驗(yàn)研究—懸浮填料之開(kāi)發(fā)
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(shí)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(gè)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(guò)程的復(fù)雜化，使得其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(yàn)裝置與方法
1.1試驗(yàn)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(tái)；
0ACO－008鼓風(fēng)機(jī)1臺(tái)；
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(jiàn)圖1。
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圖1試驗(yàn)工藝流程圖
1.2試驗(yàn)方法
1.2.1水樣
試驗(yàn)水源取自某生活小區(qū)化糞池，PH值在6.5～9.0之間，CODcr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；CODcr采用XJ—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(cè)定儀；生物鏡檢采用攝錄像顯微鏡。
1.2.3試驗(yàn)準(zhǔn)備
試驗(yàn)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(zhǎng)成黃色褐絮狀膜，膜厚約0.5～2.0mm時(shí)為止。通過(guò)鏡檢發(fā)現(xiàn)生物膜形成初期，膜中有大量密實(shí)菌膠團(tuán)，游泳狀原生動(dòng)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(dòng)物產(chǎn)生，水中的掛膜后填料見(jiàn)圖2。
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圖2 掛膜的填料 |
1.2.4試驗(yàn)流程：
反應(yīng)器的三個(gè)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(gè)周期，每周期4個(gè)小時(shí)。污水從進(jìn)水區(qū)，流經(jīng)主曝區(qū)在第一個(gè)半周期內(nèi)從A區(qū)沉淀出水。而在第二個(gè)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(shí)，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(shí)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CODcr、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CODcr濃度為170～265mg/l時(shí)，CODcr及NH3-N的進(jìn)出水指標(biāo)見(jiàn)圖3和圖4。
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由圖3、圖4可以看出，無(wú)論CODcr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(jí)標(biāo)準(zhǔn)A類的要求。
懸浮填料MSBR工藝主曝氣區(qū)CODcr、NH3-N指標(biāo)相對(duì)較穩(wěn)定，受進(jìn)水濃度變化影響較小。
2.2生物膜對(duì)CODcr的去除率的影響
選擇有填料(填充率ξ＝30%)與無(wú)填料進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。對(duì)比實(shí)驗(yàn)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(wú)生物膜時(shí)主曝氣區(qū)和系統(tǒng)總的CODcr去除率見(jiàn)圖5。
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從圖5可以看出，無(wú)懸浮填料時(shí)，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(shí)，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(jiàn)主曝氣區(qū)投加生物膜后，主曝氣區(qū)CODcr的去除率和系統(tǒng)總的CODcr去除率明顯提高，總?cè)コ侍岣呒s10個(gè)百分點(diǎn)。
另外，從曲線可以看出去除率隨進(jìn)水濃度波動(dòng)情況，無(wú)填料時(shí)總?cè)コ首兓秶?2～82%之間，相對(duì)波動(dòng)較大；而有生物膜時(shí)總?cè)コ首兓秶?2～90%之間，波動(dòng)較小。說(shuō)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(duì)NH3-N的去除率的影響
選擇有填料(填充率ξ＝30%)與無(wú)填料進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。對(duì)比實(shí)驗(yàn)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(wú)生物膜時(shí)主曝氣區(qū)和系統(tǒng)總?cè)コ室?jiàn)圖6。
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圖6生物膜對(duì)NH3-N去除效果的影響
從圖6可以看出，無(wú)生物膜時(shí)，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(shí)，主曝氣區(qū)平均去除率達(dá)76.3%；總平均去除率達(dá)91.5%。可見(jiàn)應(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CODcr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(jí)標(biāo)準(zhǔn)A類的要求。
2)生物膜法應(yīng)用于MSBR工藝對(duì)CODcr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；CODcr和NH3-N去除效率分別提高十個(gè)百分點(diǎn)、二十個(gè)百分點(diǎn)左右。
3)試驗(yàn)所使用生物膜的填充率對(duì)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(wú)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
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