好氧生物床处理低碳源生活污水的研究

1、厌氧/好氧生物床处理低碳源生活污水的研究论文导读:：本试验设计的生物床。沸石填料优于陶粒填料。陶粒：购自广州华穗陶粒厂。填料生物床优于污泥生物床。由于城市生活污水碳源偏低。脱氮除磷功能也很好。生物膜量为3天为一个周期的检测数值。论文关键词：生物床，沸石，陶粒，污泥，生活污水，脱氮除磷，生物膜目前，生物床处理污水的研究较多讨论曝气生物滤池对有机污染物及氨氮的处理问题，对磷等其它污染物的处理涉及较少，对厌氧/好氧生物床处理生活污水的研究就更显少数了。由于城市生活污水碳源偏低，碳、氮、磷比例失调，一般的活性污泥法或曝气生物滤池难以实现高效脱氮除磷，如何实现城市生活污水的高效脱氮除磷已成为很多研究者关

2、注的问题。生物床处理相对活性污泥处理技术主要具有经济动力消耗低、容积负荷高及产生剩余污泥量少等优点，但结构复杂、操作运行不稳定。本试验设计的生物床，在结构上通过合理的布水方式，使生物床的填料呈现一定的流态化，可防止生物滤床的堵塞问题。试验中考察了沸石、陶粒及污泥三种生物床厌氧/好氧处理污水的效果，结果说明，填料生物床优于污泥生物床，沸石填料优于陶粒填料。1 材料和方法1.1 试验装置和流程生物床反响器采用内径为320mm，高为350mm的可密封塑料圆桶制成，采用有机玻璃胶进行加固密封。反响器底部支撑采用高度为50mm的耐腐蚀材料支架 氨氮 硝酸盐氮 TP CODCr /氨氮比 范围 96205

3、 9.3 22.0 0.501.27 0.852.00 5.612.9 均值 144 16.6 0.86 1.66 9.1 2生物填料1沸石：采用产自广东省河源地区的斜发沸石，该沸石具有的微孔结构适合微生物生长繁殖，可作为优良的微生物载体。堆积密度约为2.6g/cm3，粒径为0.551.70mm。2陶粒：购自广州华穗陶粒厂，该陶粒同样具有适合微生物生长繁殖的微孔结构，堆积密度约为0.6g/cm3，粒径为35mm。3活性污泥：采自广州市沥滘生活污水处理厂二沉池的剩余污泥浓缩液，SS约为3000mg/L。1.3 试验过程本次试验运行的时间为七、八月份，运行环境温度为2528。试验分三个阶段进行，第

4、一阶段，在沸石和陶粒厌氧生物床中加一定体积的活性污泥进行菌种接种，在污泥生物床中加体积加约为10L的活性污泥，污水流量为20.8 mL/s，反响停留时间为12h，经厌氧驯化运行6天后，两次的生物膜量检测说明沸石和陶粒外表的生物膜生长速率较快，出水水质变清，污泥生物床污泥高度略有下降，出水水质略带浑浊，沉淀后变清；第二阶段，排净沸石和陶粒厌氧生物床中的接种污泥，再同时将三种生物床的污水流量和反响停留时间分别调节为41.7mL/s、6h，运行15天，经屡次检测说明沸石和陶粒外表的生物膜量先呈增长趋势后渐渐保持平稳生物膜，污泥生物床污泥高度根本保持不变，说明三种生物床已根本驯化成熟；第三阶段，将三种

5、生物床的污水流量和反响停留时间分别调节为83.3mL/s、3h，运行10天，沸石和陶粒外表的生物膜量及污泥床高度与第二阶段的情况根本保持一致。1.4 样品采集和主要检测工程及方法每隔二十四小时测一次水质，原水采自集水箱，出水采自厌氧反响器出水，CODCr、氨氮、硝酸盐氮及总磷TP，生物膜量为3天为一个周期的检测数值。分析方法主要有：CODCr采用美国ET99718微电脑COD快速测定仪；氨氮采用纳氏试剂分光光度法，硝酸盐氮采用紫外分光光度法，总磷采用钼酸铵分光光度法，仪器均为日本岛津UV2450分光光度计；生物膜量采用灼烧减量法，仪器为上海SX2-5-12高温箱式电阻炉及高精度电子天平免费。2

6、 结果与讨论2.1 CODCr去除规律如图3所示，厌氧沸石生物床的CODCr去除率由最初的70%上升至90%左右，再逐渐恢复至60%左右的水平，由于厌氧段较高的CODCr去除率，使得进入好氧段的有机污染物浓度已到达较低的限度，好氧段继续降解这局部有机污染物，这也使得沸石生物床始终保持着较高的CODCr去除率，出现这种现象的可能原因是：1沸石填料粒径比拟细小，对颗图 3 CODCr去除率变化曲线Fig.3 Variation of CODCr removal粒有机污染物有一定的截留的作用；2沸石本身具有的微孔结构及其吸附性可以吸附一定量的溶解性有机污染物；3在沸石生物膜生长初期，生物膜上吸附生长

7、的微生物数量较少，但随着培养时间的增加，生物膜渐渐培养成熟，生物膜上生长的微生物数量处在比拟稳定的状态。厌氧陶粒生物床的CODCr的去除率相对稳定，根本可以保持在40%以上，好氧段的CODCr去除率波动稍大，但总体水平可保持在60%以上，这可能是厌氧条件下陶粒生物膜生长得比好氧陶粒生物膜稳定的原因。厌氧污泥生物床的CODCr去除率相对较低，且处理效果不稳定，大局部的CODCr要在好氧段才能去除，总的去除率在60%左右。2.2 氨氮去除规律如图4所示，厌氧沸石生物床的氨氮去除率由最初的90%降至70%左右，而后趋向平稳，保持在40%左右，好氧段继续降解厌氧段剩余的氨氮，整个厌氧-好氧流程的氨氮处

8、理效果呈先保持较高的去除率，再略有下降，稳定几天后，去除率上升，且保持在90%左右。这种现象的可能原因是：1沸石对氨氮具有较好的吸附去除效果生物膜，当到达吸附饱和后，氨氮的去除主要靠沸石外表对氨氮的自我硝化;及图 4 氨氮去除率变化曲线Fig.4 Variation of ammonia nitrogenremoval生物膜上生长的微生物的降解；2由于进入好氧段的有机污染物浓度较低，好氧沸石生物膜生长较慢，生物膜上吸附生长的微生物数量较少，硝化菌也较少，但随着培养时间的增加，生物膜渐渐培养成熟，生物膜上生长的硝化菌数量处在比拟稳定的状态。厌氧陶粒生物床的氨氮的去除率增长较缓慢，十天左右后，氨氮

9、去除效果相对稳定，根本可以保持在40%以上的去除率，在好氧段经过缓慢的增长后可到达较好的氨氮去除效果，总体水平可达90%左右，这可能是陶粒生物膜上的硝化菌生长得比好氧陶粒生物膜稳定的原因。厌氧污泥生物床的氨氮去除率相对较低，且处理效果不稳定，大局部的氨氮要在好氧段才能去除，总的去除率在60%左右。2.3 总磷TP去除规律如图5所示，厌氧沸石生物床培养至第十二天开始有除磷功能，并伴随培养时间的增加得到进一步的强化，总磷去除可达35%，好氧沸石生物床除磷效果增长较快，且可以根本保持在40%左右。整个厌氧-好氧流程的总磷处理效果较好，总磷去除率在70%左右。这种现象的可能原因是：1及较低的有机物浓度

10、有利于除磷菌的生长繁殖，又由于沸石外表对氨氮的自我硝化;为脱氮除磷菌提供了较充足的图 5 总磷浓度的变化趋势Fig.5 Variation trend of TP concentration电子受体，使得厌氧沸石生物膜的除磷功能得到进一步的强化；2由于进入好氧段的有机污染物浓度较低，好氧沸石生物膜生长较慢，生物膜上吸附生长的微生物数量较少，有利于好氧除磷菌的生长，生物膜渐渐培养成熟，除磷功能也趋于稳定。厌氧陶粒生物床在的氨氮的去除率增长较缓慢，十六天后，开始有除磷效果，总磷去除效果相对稳定，根本可以保持在20%左右的去除率，好氧陶粒生物床经过缓慢的增长后可到达较好的总磷去除效果，总体水平可达7

11、0%左右，这可能是陶粒生物膜上的除磷菌相对较少，而好氧陶粒生物膜上的除磷菌生长相对较好的原因。厌氧污泥生物床的总磷去除效果不明显，大局部的总磷要在好氧段才能去除，但总的去除率较低，只有40%左右。2.4 生物膜的生长情况如图6所示生物膜，在沸石生物床中，厌氧沸石生物膜与好氧沸石生物膜的生长速度较快，且生物膜量的增长趋势非常接近，稳定期的生物膜量可维持在8mg/g左右。说明沸石生物膜附着稳定，生物膜量稳定也说明生物膜不易老化，床层填料不易板结，且具有稳定的处理功能，适合长期运行免费。陶粒生物床中，厌氧陶粒生物膜与好氧陶粒生物膜的生长呈不稳定的趋势，生物膜量有一定的波动，这说明陶粒外表生长的生物膜

12、附着性较差，容易脱落，长时间运行，床层填料容易出现板结，要实现稳定运行可能比拟难。图 6 生物膜量变化曲线Fig.6 Variation of the amount of biomembrane镜检结果说明，厌氧沸石生物床和厌氧陶粒生物床中的微生物主要有表壳虫、扭头虫、刀刀口虫及弯豆形虫等，厌氧污泥生物床中的微生物以表壳虫为主，游泳型纤毛虫等较少出现；好氧沸石生物床和好氧陶粒生物床中的生物相比拟丰富，微生物主要有弯豆形虫、盾纤虫、沟钟虫及猪吻轮虫等，好氧污泥生物床中的微生物以盾纤虫为主，钟虫和轮虫等较少。3 结论与建议1厌氧：厌氧沸石生物床的CODCr去除率可稳定在60%左右，由于沸石的自我硝

13、化;作用，氨氮去除率可保持在40%左右，培养至第十二天开始有除磷功能，并伴随培养时间的增加得到进一步的强化，总磷去除可达35%；陶粒生物床的CODCr的去除率根本保持在40%以上，氨氮的去除率增长较缓慢，氨氮去除率根本在40%以上，对总磷具有20%左右的去除效果；污泥生物床对CODCr、氨氮及总磷的去除率相对较低，且处理效果不稳定。2好氧：由于进入好氧段的有机污染物浓度较低，好氧沸石生物床主要去除的是氮磷，CODCr、的去除率在30%左右，氨氮的去除率在40%以上，总磷的去除率约40%；好氧陶粒生物床的CODCr去除率波动稍大，在40%左右，氨氮去除效果相对稳定在40%以上的去除率，十六天后，

14、开始有除磷效果，总磷的去除率稳定在20%左右；好氧污泥生物床的CODCr的去除率约40%，氨氮去除率约40%，总磷去除率较低生物膜，在20%30%之间。3沸石生物床在整个厌氧-好氧流程对CODCr、氨氮及总磷都具有较好的去除效果，CODCr和氨氮的去除率保持在90%左右，总磷去除率在70%左右；陶粒生物床总体去除效果，CODCr约60%，氨氮去除率可达90%左右，总磷去除率在70%左右；污泥生物床总的处理效果为，CODCr和氨氮的去除率在60%左右，总磷的去除率较低，只有40%左右。4在生物膜的生长方面，在沸石生物床中，沸石生物膜可稳定在8mg/g左右，沸石生物膜附着稳定且不易脱落，不易板结，

15、且具有稳定的处理功能，适合长期运行，陶粒生物膜量有一定的波动，生物膜附着性较差，容易脱落，不适宜长时间运行。5本次试验说明厌氧/好氧填料生物床处理低碳源生活污水是具有较好的处理效果，尤其是沸石生物床，不但可高效去除有机污染物，脱氮除磷功能也很好，且生物膜生长稳定，是很值得研究和推广的水处理技术。参考文献【1】陈月芳,宋存义,汪翠萍.沸石复合填料生物流化床在污水处理中的试验. 中国环境科学,2006,26(4): 432-435【2】邓征宇,杨春平,曾光明,等.两阶段曝气生物滤池的硝化性能. 环境工程学报, 2021,4(8):1714-1718【3】王振,袁林江,刘爽A/A系统反硝化除磷的强化

16、及其稳定性研究环境科学，2021，3010：2975-2980【4】叶志平,于凤娥,何国伟.天然沸石处理富营养化水的生物基作用研究. 环境工程学报,2021,3(1):85-88【5】张耀斌,邢亚彬,荆彦文,等厌氧-缺氧下反硝化除磷对低碳污水的处理性能研究 环境科学，2021，3110：2361-2365【6】陈永志,彭永臻,王建华,等.A2/O-曝气生物滤池工艺处理低C/N比生活污水脱氮除磷. 环境科学学报,2021, 30(10):1957-1963【7】Min Woo Lee, Jong Moon Park. One-dimensional mixed-culturebiofilm model considering different space occupancies of particulate components.Water Research, 2007,41(19): 4