厌氧浮动生物膜反应器处理高浓度有机废水

厌氧浮动生物膜反应器处理高浓度有机废水

摘要：探讨了厌氧浮动生物膜反应器处理高浓度有机废水的性能，结果表明：在20～28℃温度条件下，容积负荷为5.38～20.62kgCOD/(m3·d)，HRT=23.4h时，COD去除率均在90%以上。

关键字：生物膜反应器厌氧悬浮填料颗粒污泥高浓度有机废水

由上流式厌氧污泥床(UASB)与厌氧过滤器(AF)两种工艺结合的反应器近年来应用较多，其积累微生物能力强，启动速度快，运行中填料上附着的生物膜对降解有机物起着相当的作用，同时可避免滤池堵塞，是一种高效、稳定、易于管理的厌氧处理系统。一般将保留了UASB三相分离器的污泥床加填料的装置称为污泥床过滤器，将不带三相分离器的污泥床—滤层反应器称为厌氧复合床反应器［1］。

本文研究了集AF和UASB为一体的新型装置——厌氧浮动床生物膜反应器(AFBBR)。因其内装有50%体积的悬浮填料，在处理高浓度有机废水的运行中，填料浮在上部，形成了一种底部是污泥床，上部是厌氧滤池的体系。在处理高浓度有机废水试验中显示出处理能力大、效率高的特性。1试验材料与方法1.1悬浮生物膜填料

FBM用天津市科林思有限公司的聚丙烯材料制成，其密度为0.92kg/m3，可在水中漂浮或随水体流动。该填料形似拉西环，但环内有十字形支撑，外侧沿径向有许多长约0.5mm的芒刺，环的直径为11mm，高度10mm，比表面积约为527m2/m3。

1.2试验装置及工艺流程

厌氧浮动床生物膜反应器用有机玻璃柱制成，直径14.7cm，总高度100cm，有效高度79.5cm，总容积17.01L，有效容积13.48L。AFBBR内填料的填充率为50%，即FBM占据了一半的有效容积。

AFBBR处理高浓度有机废水试验的工艺流程如图1所示。泵入高位槽的废水经过计量阀由底部进AFBBR，处理后的水由上部排出，在生物降解过程中产生的气体从反应器顶部排出，悬浮在上部的填料由于上向水流和气体的作用而不停地上下浮动或轻微滚动。2试验方法2.1挂膜与启动

厌氧生物膜反应器存在的一个突出问题是挂膜困难，启动时间长。在本试验中，首先将填料进行好氧预挂膜，利用好氧微生物繁殖快并生成多糖物质的性能，在较短时间内填料表面形成一层生物膜即膜基，改善了填料的表面性能，有利于厌氧微生物的附着、生长、缩短了反应器的启动时间［2］。

好氧污泥取自邯郸市东郊污水厂氧化沟。污泥与填料静态接触24h后，将污泥全部排掉，投加生活污水连续运行5～6d后，填料内外表面形成一层均匀生物膜。经好氧预挂膜后的填料与5L厌氧污泥静态接触24h，然后将污泥排掉，连续投加葡萄糖废水。反应器启动开始采用的有机负荷为2kgCOD/(m3·d)，水力负荷为1m3/（m3·d）。2～3d后，好氧膜脱落，填料表面变黑，1周后发现填料内表面形成一薄层生物膜。将水力负荷控制在0.5m3/(m3·d)，有机负荷为1kgCOD/(m3·d)，经过2周培养，膜生长均匀良好，COD去除率可达到70%以上。此后，水力负荷增到1m3/（m3·d）,进水浓度从2000mg/L逐渐升至6000mg/L，经过50d的运行COD去除率可达到90%以上，反应器底部出现大量0.5mm左右颗粒污泥，AFBBR运行稳定。

2.2稳定运行试验

在此阶段考察了进水水质、HRT、水力冲击负荷对运行状况的影响，此阶段的运行结果见表1。试验废水为用葡萄糖合成的污水。表1AFBBR试验运行数据进水HRT（h）容积负荷[kgCOD/(m3.d)]去除负荷[kgCOD/(m3.d)]出水COD去除率（%）Q（L/d）COD（mg/L）COD（mg/L）pH13.605327.723.795.384.86512.397.0590.4014.036372.023.066.636.41212.066.7996.6713.076893.023.617.016.88129.646.7298.1213.609787.323.799.879.73141.936.6698.5413.8711694.323.3312.0311.33673.966.5794.2414.0014510.323.1115.0713.791229.466.3491.5313.8020140.023.4420.6218.641852.616.4290.424.2514522.076.124.58183.806.6198.747.0514522.045.897.59111.636.4299.2510.0014522.032.3510.77358.696.4897.5318.1014522.017.8719.501936.926.3286.67在改变进水水质期间，控制HRT基本不变，将进水浓度逐步升高。在HRT变化阶段，保持进水浓度不变，数次改变水力停留时间。最后突然降低HRT，考察反应器在水力冲击负荷下工况的变化。

整个试验在室温下进行，温度变化范围20～28℃。肃3团逃试各验厨结也果贫与青分善析3.1容积负荷与COD袭去灭除妥率

舍贤访负料荷共直吧接泼反赞映楚了悉食玻物京与踏微志生贸物纪之边间良的莫平捡衡票关宫系吧，皆容做积嫂负以荷眨的蹲变铃化顷可钓以校通盟过哲改东变旁进萝水且浓天度屠或叮水宅力辣停疾留蚂时我间构来井实掌现文。尚在正试宵验尘中瞎，驾首愤先枪保驰持卵停兆留引时凤间悦基东本盟不坏变给(活平蠢均全为兼2粉3两.富5顺h堵)附，忆进火水茅C凉O勾D家浓巾赴度栏从另5灰3特2竞7鹊.领7冤m翻g颗/控L透逐凳渐洽升纱高屑到容2强0银1鸣4胞0寺.苍0仔m升g蚂/异L敲，翠相份应凝的率容卵积马负注荷姿从李5阵.属3罩8乞k舌g畅C甘O配D偷/棉(呜m霜3状·帽d比)放增序到歪2零0贿.和6锅2钟k率g廊C腊O叔D燥/言(林m够3惠·评d鞋)牵，遣C奴O站D慰去糟除滑率歪随粥进颜水竭浓袍度塔增狠加慰而己缓铃慢渗下尽降筝，羊最宰高衔达翻9递8扫.垄5慎%乌。班之惯后汗，消将斤进责水士浓怪度愈控运制末在隶1院4览5运2凑2贫m撤g梯/廉L披，滥水品力薪播停翻留棒时置间首分洒别次为火7私6弓.表1冰2袍4乌5犁.远8楼9矿、胖3严2全.绵3冲5挑、哨2姿3妄.阻1闸1任、正1锤7膜.摄8晨7蛋美h碍，蛋相盲应持的杜容州积猎负蔽荷筐从岗4蚕.帐5册8斗京k植g注C腔O涝D惊/努(淘m弟3疑·倘d弟)赵增混到杆1赢9酿.倾5毅0努k酷g商C宏O疾D翼/怪(鼻m惊3转·销d奴)蝇。培C恩O程D加去酷除搜率拆随欲水道力棉停竿留黄时业间壳的晓变涌化袜存件在巴一球个冲分椅界涌点纪意，拨低顿于嘴此胃值成，剃C辜O倍D梳去胞除币率单随煎水帆力邀停词留当时仗间挽减翠小江而摩迅根速服下沫降躲；蛾高根于痒此倡值那C瓶O扯D个去扔除惜率候基雾本需稳咏定挂。路由爪表鹅1辫可书以姻看毛到瓶，怖在晶试邀验陆条诞件福下庙，奔当顾容垄积丑负腹荷均增保高粘时担，屯A耐F茧B忙B躬R唯的慢去扒除置［帖k仔g岩C裹O壁D惊去播除揭/锁(杜m呼3怨·预d继)威］秃增供高若，毯显螺示坚了蜓强懂大泄的断处薪理策能侵力锋。

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反应器中微生物由两部分组成：①附着生长在填料上的生物膜；②悬浮污泥在反应器底部形成的颗粒污泥床。试验过程中发现，生物膜主要生长在填料的内表面，外表面上几乎没有生物膜。这可能与填料外层水流紊动大于填料内部，外表面上生物膜受到更大的剪切应力有关。镜检发现生物膜内菌种以甲烷八叠球菌属和杆菌为主，其中甲烷八叠球菌属占视野的50%～60%，没有发现丝状菌，并存在以甲烷八叠球菌属和杆菌分别占优势的区域。同位素示踪已证实消化器中70%以上的甲烷来自乙酸，乙酸型产甲烷细菌主要为产甲烷索氏丝状菌和八叠球菌，而当乙酸浓度高时，甲烷八叠球菌更具有竞争力，这与该反应器出水挥发酸浓度较高相一致。反应器的底部存在颗粒污泥床，污泥床高度为30cm，颗粒粒径0.5～0.7mm，沉降性能良好SV为15%。颗粒污泥中生物相当丰富，以杆菌、球菌、丝状菌、螺菌为主，颗粒污泥与生物膜中的生物存在明显差异。

在稳定运行时，测定反应器微生物总浓度(MLSS)为36.68g/L，其中生长的微生物量占85%，这可能是由于上升水流和产生气体的作用对外表面生物膜生长有影响。4结论①好氧预挂膜显著改变了载体表面性能，有利于厌氧菌的附着、生长，缩短反应器的挂膜时间。

②厌氧浮动床生物膜反应器处理高浓度有机废水，在常温下取得了良好效果。在容积负荷为5.38～20.62kgCOD/(m3·d)，水力停留时间为0.98d时，COD去除