曝气生物滤池挂膜的中试实验

本中试实验中以“曝气生物滤池!臭氧生物活性炭”工艺为基础，以氨氮，亚硝酸盐氮，硝酸盐氮，高锰酸盐指数，镜检等指标为依据，研究探讨了曝气生物滤池的挂膜成熟的判断标准。曝气生物滤池中生物膜的培养与形成是该反应器能否正常运行的关键[1]。生物膜形成的关键是微生物在载体表面的固定。微生物在载体表面附着并实现固定化是微生物表面与载体表面间的相互作用，这种相互作用的过程与微生物自身特性有关，同时也与固定载体的物理化学特性及环境因素（pH值、离子强度、水力剪切力、温度等）密切相关[2]。微生物向载体表面的输送有主动运输和被动运输两种方式，主动运输起着主导的作用。微生物转移到载体表面后，首先形成的是可逆附着，可逆附着实际上是一个附着与脱析的双向动态过程，不可逆附着是微生物在可逆附着过程中分泌的粘性代谢产物将载体表面牢牢地粘封住，使得附着过程成为不可逆，不可逆附着是微生物膜群落的基础。在受污染原水的生物处理中，常用有机物去除率或氨氮去除率作为判断生物膜是否成熟的指示性参数。受污染原水中可生化的有机物浓度一般较低，在氨氮浓度较高时水中的硝化细菌往往会成为优势菌群，因而氨氮的硝化过程就会成为生化过程的主要过程。基于此生化过程常采用相对较稳定的氨氮去除率作为判断生物膜成熟的基本标志。中试工艺流程如图1所示。曝气生物滤池实验的主要设计运行参数见表1。滤料选用陶粒，颗粒直径2#5mm，比表面积!150m2/m3，密度1.05$1.2t/m3；气水联合反冲洗，设计气冲风量为1.6m3/min，设计水冲流量为64m3/h。实验期间原水水质概况见表2。陆少鸣，方平，杜敬，刘姣(华南理工大学环境科学与工程学院，广东广州510640)在曝气生物滤池的挂膜实验中，对氨氮指标和有机物指标有效性进行分析比较。实验结果表明，对于曝气生物滤池宜采用相对较稳定的氨氮去除率作为判断生物膜成熟和挂膜成功的基本标志。曝气生物滤池；生物膜；去除率；挂膜TQ085+·413A1000-3770(2006)08-0067-03收稿日期：2005-06-24作者简介：陆少鸣（1958-），男，副教授，主要从事水污染控制与给水净化的研究；联系电话：13822246315；Email:lushaom@163.com。Fig.1Technologicalprocessforpilottest���������������������������������������������!�����第32卷第8期2006年8月Vol.32No.8Aug.,2006!参数值浊度（NTU)NH3-N(mg/L)水温(!)pH值CODMn(mg/L)NO-2-N(mg/L)数值范围平均值20.2503133.37.21#10.428.6020$26237.0%7.47.28.31&16.6311.930.179’0.2350.187Table2Rawwaterqualityfortheexperiment氨氮(NH3-N)：纳氏试剂光度法；亚硝酸盐氮(NO2--N)：N-(1-萘基)-乙二胺光度法；硝酸盐氮(NO3--N)：酚二磺酸光度法；高锰酸盐指数(CODMn)：酸性高锰酸钾法。挂膜试验从2005年2月24日开始，在气水比为(1.6(2.4):1的情况下连续曝气，运行一段时间后，肉眼可见反应器顶部内壁上附着大量丝状絮体，陶粒表面包裹的生物膜颜色逐渐加深，由灰白色绒状变为浅黄色生物膜，经剥离后，显微镜下观察发现，生物膜中有大量的的丝状微生物，以及钟虫、变形虫等，同时出水也较为稳定。至3月6日挂膜结束，为期11d。对氨氮(NH3-N)，亚硝酸盐氮(NO2--N)和硝酸盐氮(NO3--N)的去除情况见图2、图3和图4。由图2可见在挂膜初期氨氮去除量很小，随着时间的推移，硝化细菌在填料上的富集和生长繁殖，亚硝酸细菌和硝酸细菌在生长速率和转化能力上也逐渐趋向稳定协调。可见曝气生物滤池中试工艺的生物膜成熟时间为10d，此时，曝气生物滤池的氨氮去除率达到70%左右，并在其后一段时间内保持相对稳定。成熟的生物膜呈黄褐色，对填料滤料表面生物膜进行镜检发现有大量菌胶团附着，且生物膜上出现了轮虫，纤毛虫等原生动物，由此可判定曝气生物滤池挂膜成功。由图3可见，在挂膜的初期BAF池出水NO2--N浓度高于进水的情况，分析原因主要是原水NO2--N/NH3-N的比值偏低，且由于挂膜初期生物膜没有成熟，亚硝酸盐菌和硝酸盐菌的生长速率和转化能力也没有协调稳定，造成了亚硝酸盐的累计，随着生物膜的成熟，这一现象逐步消失，并趋于稳定。由图4可知，挂膜初期氨氮去除率很小，随着硝化细菌在填料上的富集生长繁殖，亚硝酸细菌和硝酸细菌在生长速率和转化能力上也逐渐趋向稳定协调。曝气生物滤池中氨氮向硝酸氮转化的生物硝化Fig.4Changingrelati