低能耗条件下紊动床生物膜法与活性污泥法的效果比较_王怡

紊动床生物膜反应器(Movingbedbiofilmreac-tor，简称MBBR)是近10年来为研究者关注的一种新型生物膜反应器，它以高的处理效率颇受研究者重视，成为分散式污水处理的良好选择[1-2]。目前的大多数研究集中在该反应器的处理对象和处理能力上[3-5]，而许多研究结论均是建立在反应器内生物膜中溶解氧的传质不成为限制因素的基础上，因此，其高的处理效率往往是以供氧量的提高为代价，因而要求系统的能量输入较大。本试验研究了在满足活性污泥法所需氧浓度（2～3mgDO/L）条件下，紊动床生物膜反应器与活性污泥反应器处理生活污水时的运行效果，以期为MBBR反应器低能耗条件下的应用提供客观依据。1材料与方法1.1试验装置与操作条件本研究采用活性污泥与MBBR系统两套平行的试验装置，在完全相同的操作条件下试运行。试验装置如图1所示，反应器由有机玻璃加工而成，内径13cm，总高50cm，有效容积为4.0L。通过测定活性污泥反应器内溶解氧的浓度确定曝气量，并采用精密转子流量计控制两反应器相同的曝气量。试验采用SBR运行方式，每天设6个周期，每周期体积交换率为50%。活性污泥反应器污泥龄为12d，MBBR反应器中生物膜的控制依靠自然脱落，系统不专门排泥。活性污泥与MBBR反应器中曝气量相同，以保证活性污泥反应器中溶解氧浓度在2～3mg/L这一标准值。1.2填料采用内部有十字支撑面、外侧均匀分布有空心圆柱体悬浮填料。填料直径10mm、高7mm，材质为聚丙烯，密度为0.9785g/cm3,比表面积为500m2/m3。试验填充率为30%。1.3试验水质图1试验装置图Fig.1Schematicdiagramofexperimentalsetup�����������������������������������������������������低能耗条件下紊动床生物膜法与活性污泥法的效果比较王怡，刘媛，彭党聪，屠维华，郭天赐，张引中（西安建筑科技大学环境与市政工程学院，陕西西安710055）摘要:研究了在相同的较低能耗条件下紊动床生物膜反应器与活性污泥反应器的运行效果。结果表明:当负荷(1.2kgCOD/m3·d,0.12kgNH4+-N/m3·d)相同时,在保证2个反应器内2～3mgDO/L的相同曝气量条件下,紊动床生物膜反应器的COD平均去除率为90.6%,接近活性污泥法的91.5%;但氨氮去除率不稳定且平均仅为51.3%,低于活性污泥反应器的97.8%。其原因可能是由于生物膜内DO限制导致的硝化过程受阻,以及生物膜脱落导致的紊动床反应器内悬浮与附着生物量浓度周期性的变化。另一方面,紊动床生物膜反应器内污泥的表观产率为0.22kgVSS/gCOD,低于活性污泥反应器的0.45kgVSS/gCOD,因而剩余污泥量明显少于后者。关键词:紊动床生物膜反应器;活性污泥反应器;低能耗;处理效果;剩余污泥中图分类号:X703.1文献标识码:A文章编号:1000-3770(2007)10-018-03收稿日期：2006-11-27基金项目：国家自然科学基金项目（50378076）；陕西省自然科学基金项目(2006E211)作者简介：王怡（1971-），女，博士，副教授，研究方向为水污染控制的理论与技术；联系电话：13002930089；E-mail：wangyi1003@sina.com。第33卷第10期2007年10月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.33No.10Oct.,200718DOI:10.16796/j.cnki.1000-3770.2007.10.005试验采用人工配制的模拟生活污水，成份见表1。微量元素主要供给微生物生长所需营养,根据有关文献报道配制[6]。1.4测定项目及方法按照《水和废水监测分析方法》（第四版），对进出水水质及生物量进行定期测定，具体项目及方法见表2。2结果与讨论2.1MBBR与活性污泥反应器的COD和NH4+-N去除效率比较图2为MBBR反应器与活性污泥反应器在相同进水、相同曝气量时出水COD和氨氮随时间的变化。从图2(a)可以看出，在相同的较低曝气量下，MBBR反应器与活性污泥反应器出水COD浓度比较接近，平均去除率分别为90.6%和91.5%。图2(b)则显示在相同条件下MBBR反应器出水氨氮浓度均高于10mg/L,而活性污泥反应器则低于5mg/L。在满足活性污泥法所需氧浓度(2～3mgDO/L)的相同供气量条件下，MBBR反应器对NH4+-N的去除率不稳定且平均仅为51.3%，远低于活性污泥反应器的97.8%。因此，以满足活性污泥反应器所需溶解氧浓度为前提设置的供气量，不能在MBBR反应器中获得氨氮的有效去除。2.2生物量活性比较采用静态试验对两个反应器中生物量的基质