接触氧化有机污染物降解动力学模型研究

第34卷第11期2008年11月水处理技术TECHNOIoGYOFWATERTREAlMENTV01．34No．11Nov．，200819接触氧化有机污染物降解动力学模型研究刘亚丽L2，张智1，段秀举，(1．重庆大学三峡库区生态环境教育部重点试验室，重庆400045；2．重庆市规划设计研究院，重庆401147：3．重庆市建设委员会，重庆401l14)擅要：以黑石子垃圾渗滤液强化预处理．生物接触氧化处理技术为依托，针对其处理效果的局限性，设计了预处理．生物接触氧化反应器，并进行生物接触氧化反应器试验及其有机物降解动力学模型研究，旨在优化运行参数，提高渗滤液处理效能。得出以下结论：生物接触氧化反应器系统处理效能好，出水水质较黑石子垃圾渗滤液处理工艺得到大幅度的改善；对接触氧化反应器垃圾渗滤液有机物降解生化反应过程进行量化研究，得到微生物生长动力学模型：1／#&0．9187yo^·牮一0．0025；根据生物接触氧化内基质消耗过程的物料平衡，得到生物接触氧化反应器处理垃圾渗滤液有机污染物生物降解的动力学模型为q=1．09S／(10230+S)，以此指导反应器的优化控制、设计与应用。关键词：渗滤液；生物接触氧化；有机物降解；动力学模型中圈分类号：TQ031．7文献标识码lA文章编号t1000．3700(2008)11-019-04生物接触氧化技术兼有生物滤池法和活性污泥法的优点。在生物接触氧化法中，微生物主要以生物膜的状态固着在填料上，同时又有部分絮体或碎裂微生物膜悬浮于处理水中。由于填料完全浸没在水中，填料上的生物膜多数是发育极好的丝状菌团，而且还有大量丝状菌穿插在填料间，形成密集的生物群体，加大了污水与微生物的接触表面积。在氧化池中采用曝气方式，不仅提供较充足的溶解氧，而且由于曝气搅动，加速了生物膜的更新，从而更加提高了膜的活力与氧化能力[1r3]。接触氧化法生物膜上的生物相很丰富，包括许多门类，由细菌、真菌、原生动物、后生动物组成较稳定的生态系。生物接触氧化工艺具有如下特点：抗冲击负荷能力强，可广泛应用于高浓度废水的处理；填料挂膜容易，老化的生物膜靠水力冲刷，曝气搅动自动脱落；附着在填料表面的微生物量大，种类多，形成了细菌一原生动物一后生动物的食物链，出水水质良好；污泥沉降性好，回流污泥少，也不存在污泥膨胀，运行管理方便湖。因而对于水质水量变化大、氨氮浓度高、可生化性差的垃圾渗滤液的处理，生物接触氧化法具有较大的优势。目前该工艺在垃圾渗滤液的处理上应用并不广泛，而且对该工艺的渗滤液处理技术研究需进一步深化。l预处理．接触氧化反应器设计及处理效果研究垃圾填埋场渗滤液突出的特性有3个：氨氮浓度高，对微生物的繁殖和生长有抑制作用；磷浓度低；水质呈非周期性变化幅度大，使污水处理装置难以适应㈣。重庆黑石子垃圾渗滤液处理厂(工艺流程见图I)采用了生物接触氧化工艺处理渗滤液，系统的COD、NI-h+-N、TN平均去除率分别达到84．36％、80．3l％、49．86％，除在低温期，出水水质基本能达到排入城镇污水处理厂的水质标准。城区污水截流干管圈1lI石子垃圾填埋场渗滤液处理工艺流程Fig．1Leachate廿eatmelltprocessofHeishizilandfill但黑石子垃圾渗滤液处理工艺处理效果依然存收稿日期：2008-02-25作者简介：刘亚丽(1974·)，女，博士，高级工程师，研究方向为水资源保护与利用；联系电话：023．67907784；E-mail：liuyalil26@126．eom。万方数据20水处理技术第34卷第11期在不理想之处：处理效果受其进水流量、水质、水温等因素影响，出水水质不稳定：尤其在冬季低温运行期，处理效果差。2有机污染物降解动力学模型研究渗滤液生物处理过程中，主要依靠微生物对底物的一系列复杂的生化反应过程来达到无害化处理目标。其中，微生物的生长代谢特性、生物固体的停留时间、反应器内生物量浓度、反应器的结构与操作方式等因素对基质降解的速率和反应器效率有着重要的影响。研究生物接触氧化内微生物生长和基质降解的生化反应过程动力学对反应器结构的设计与优化、操作条件的选择及反应器的放大与工程化具有重要的意义。本文对生物接触氧化反应器应用于垃圾渗滤液好氧生物降解的微生物生长动力学及有机污染物降解动力学进行了实际反应器的运行研究。通过改变反应器的进水流量来调整水力停留时间，获得不同操作工况条件下反应器动态运行的参数，并对垃圾渗滤液有机物降解生化反应过程进行量化研究，建立相关的数学模型，以指导反应器的优化控制、设计与应用。2．1动力学t模理论推导2．1．1动力学建模的几点假定生物降解过程涉及到非常复杂的生化反应，为了简化理论推导过程，在不影响系统模拟结果的前提下作如下假设【协14】：(1)本文对自行设计的生物接触氧化反