曝气生物滤池的自然挂膜启动分析_李亚峰

收稿日期:2008-03-04基金项目:建设部科技攻关项目(05-K-9)作者简介:李亚峰(1960—),男,教授,博士,主要从事水污染控制理论与技术研究.文章编号:1671-2021(2008)06-1035-04曝气生物滤池的自然挂膜启动分析李亚峰1,张娟1,张佩泽1,白园博2(1.沈阳建筑大学市政与环境工程学院,辽宁沈阳110168;2.本溪市建筑设计研究院,辽宁本溪117000)摘要:目的研究曝气生物滤池挂膜启动过程,寻求用于判断挂膜启动完成的快速、简便、合理的方法,为曝气生物滤池快速启动提供理论依据.方法曝气生物滤池自然挂膜启动过程中,每天测试COD和NH+4-N的去除率以及出水DO和pH值的变化情况.结果曝气生物滤池自然挂膜过程显示:在水力停留时间(HRT)为2～4h、气水比为3～4、水温保持在15～22℃的条件下,经过20d生物膜即可成熟,NH+4-N和COD去除率分别达到90%和80%左右,随挂膜进程出水pH值逐渐下降最后趋于稳定,出水DO在挂膜初期下降,后期略有回升.结论曝气生物滤池自然挂膜过程中可以通过NH+4-N和COD去除率变化,以及出水pH值和DO的变化来判断填料挂膜的进程和生物硝化作用进行的程度.关键词:曝气生物滤池;挂膜启动;去除率;填料中图分类号:X703文献标志码:A0引言曝气生物滤池处理污水的本质是利用填料上各种微生物的代谢活动来氧化、分解污染物质,达到净化水质的目的.生物膜是整个水处理构筑物的核心,生物膜的好坏,活性的高低对有机废水生物处理效果起着决定性的作用,而填料的挂膜过程是处理池形成良好生物膜的前提,也是生物处理池稳定运行的基础.挂膜是生物膜处理系统中膜状微生物的培养和驯化过程,使具有新陈代谢活性的微生物污泥在水处理系统中滤料上固着生长的过程.填料的挂膜有自然富集培菌挂膜和人工接种挂膜两种方式.当前通常采用对COD具有稳定去除率的方式来判断滤池挂膜是否完成,但在实际生产中,由于受各种因素(如水质、水量、水温等)的影响较多,该方式的可操作性并不强.笔者通过实验来分析曝气生物滤池自然挂膜启动过程中各项水质指标的变化情况与生物膜生长之间的相互关系,判断挂膜启动的进程,为曝气生物滤池的自然挂膜启动提供理论依据.1试验装置及水样1.1试验装置试验采用透明有机玻璃柱作为试验滤柱,柱子直径D为100mm,滤料填充高度h为1600mm,滤柱的高度H为2500mm,沿着滤柱每300mm设有一个取样口,试验装置见图1.采用升流式曝气生物滤池(UBAF)工艺,即进水与空气同向上流.虹吸方式进水,采用粒径为3～6mm,ρ为1.09×103kg/m3的陶粒做滤料.1.2试验水质挂膜初期的进水用配有一定营养液的污水,营养液的配方见表1,试验水质见表2.1.3启动过程在HRT(水力停留时间)为2～4h、温度在15～22℃、气水比(气水混合体中空气体积和水体积之比)为3～4的条件下进行自然挂膜启动.连续运行约一周左右,肉眼可见反应器内壁上附着大量丝状絮体,进水端300～900mm的陶粒表2008年11月第24卷第6期沈阳建筑大学学报(自然科学版)JournalofShenyangJianzhuUniversity(NaturalScience)Nov.2008Vol.24,No.6n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,同时出水COD的质量浓度也较为稳定,15d左右在900～1200mm之间的陶粒表面出现薄的灰褐色生物膜,出水NH+4-N的质量浓度开始有明显下降,运行20d后出水COD,NH+4-N的质量浓度都较为稳定,至此挂膜完成.2启动结果分析2.1挂膜期间COD和NH+4-N随时间的变化挂膜期间COD和NH+4-N随时间的变化情况分别见图2和图3.由图2和图3可知:曝气生物滤池在启动7d后出水COD质量浓度降到30mg·L-1左右,第8天降至19mg·L-1,表明异养菌大量生长,但进、出图1试验装置表1营养液配方mg·L-1ρ(工业用葡萄糖)ρ(CO(NH2)2)ρ(KH2PO4)ρ(MgSO4)ρ(CaCl2)ρ(FeSO4)ρ(MnSO4·H2O)270254310.250.04表2试验用水水质ρ(COD)/(mg·L-1)ρ(NH+4-N)/(mg·L-1)ρ(TN)/(mg·L-1)ρ(NO2-N)/(mg·L-1)ρ(NO3-N)/(mg·L-1)ρ(TP)/(mg·L-1)pH值水温/℃85.7～2004.22～15.415.04～18.330～4.620～0.880.66～1.586.5～8.514～28图2挂膜期间COD随时间变化水氨氮质量浓度很接近,因为这几天是碳化异养菌占优势而硝化细菌是在填料上附着与适应的阶段,碳化异养菌对自养硝化菌的生长、繁殖产生抑制作用,所以生物滤