序批式生物膜反应器的除磷特性及影响因素_方茜

华南理工大学学报(自然科学版)第34卷第5期JournalofSouthChinaUniversityofTechnologyVo.l34No.52006年5月(NaturalScienceEdition)May2006文章编号:1000-565X(2006)05-0020-06收稿日期:2005-07-05*基金项目:国家自然科学基金资助项目(50578044);广东省自然科学基金资助项目(04009533);广州市教委科技计划项目(04-2012)作者简介:方茜(1973-),女,在职博士生,广州大学副教授,主要从事污水处理技术和理论的研究,E-mail:gz_fq@126.com序批式生物膜反应器的除磷特性及影响因素*方茜1韦朝海1张朝升2张可方2荣宏伟2(1.华南理工大学环境科学与工程学院,广东广州510640;2.广州大学土木工程学院,广东广州510405)摘要:针对连续流生物膜法有机物去除率和脱氮率高、除磷率低的缺点,为提高生物膜的除磷效率,通过构建厌氧/好氧交替运行的序批式生物膜反应器(SBBR),合理调控厌氧和好氧段的运行时间,处理广州地区碳源偏低的城市污水,考察SBBR除磷的效率和特性.结果显示,当进水总磷(TP)质量浓度为1.65～7.10mg/L时,出水TP质量浓度在0.085～0.5mg/L之间,去除率达到90%以上.在此基础上,对SBBR的厌氧和好氧段的工艺特性及控制影响因素进行分析,指出厌氧/好氧交替运行的工序是采用SBBR处理城市污水时高效除磷的前提和基础,且磷有效释放量、有机物降解与除磷效率之间具有良好的线性相关性,确保厌氧磷的最大有效释放是SBBR系统高效除磷的关键.关键词:城市污水;环境工程;序批式生物膜反应器;生物除磷中图分类号:X703.3文献标识码:A生物膜与活性污泥相比具有更复杂的生态系统和空间结构,这使其在去除污水中有机物、氮和磷等污染物质方面具有更大潜能[1-2].许多研究[3-5]表明,由于微生物固着生长,利于世代时间长的生物如硝化菌的增殖,因此固定填料和悬浮填料的连续流淹没式生物膜法的A/O工艺都有较高的有机物去除率和脱氮率,但除磷率却很低.近年来发展起来的序批式生物膜法(SBBR)兼具序批式活性污泥法(SBR)和生物膜的特点,不仅具有良好的脱氮除磷效率[6-8],而且实现了污水处理一体化,占地面积少、可节省部分基建投资,操作管理更方便.这些特征使其能够满足现阶段中小城镇污水处理在技术和经济上的要求,对该技术的研究具有重要的实际应用价值.根据生物除磷机理[9],其关键在于厌氧/好氧交替运行的方式易于富集聚磷菌.在厌氧状态下,聚磷菌吸收溶解性化学需氧量(COD)发酵产物,如低分子脂肪酸(VFAs)合成体内的高聚能源贮存物如聚β羟基丁酸(PHB)等,其所利用的能量来自菌体内聚磷酸盐的分解,导致磷的释放;当环境条件转为好氧时,聚磷菌就会分解胞内的PHB产生能量将水中的磷酸盐过量摄取到胞内转变成聚磷酸盐,形成富磷污泥,最终可通过排泥来真正实现除磷,因此厌氧/好氧的交替是磷释放及吸收的必要条件.但目前国内外对厌氧/好氧SBBR系统内厌氧段有效和无效释磷与除磷效率之间的关系,以及控制影响SBBR高效除磷的主要因素等还缺乏深入的研究和探讨.基于此,为提高SBBR系统的除磷效率,试验构建填充组合纤维填料的SBBR反应器,在厌氧/好氧交替运行的工况下处理广州市城市污水,对厌氧段内释磷量与有机物降解量和相应好氧段内除磷效率之间的定量关系进行连续检测及回归分析,并在不同条件下考察溶解氧(DO)、硝态氮质量浓度和膜脱落量对除磷效率的影响,从而对上述问题进行深入的探讨和诠释.1试验方法1.1试验装置及材料反应装置由有机玻璃制成,如图1所示.柱体直径约11.5cm,有效水深98cm,有效容积10L.在反应器的垂直侧面上、中、下部各设置一个取样口,底部设有排泥和排水口;采用时间自控装置控制厌氧、好氧及沉淀等工序的运行;厌氧段采用循环泵进行水力循环搅拌;采用空压机鼓风曝气,以粘砂块作为微孔曝气头,转子流量计调节气量;采用组合纤维填料,其结构(单片)如图2所示,填料直径16cm,面积200.96cm2,比表面积1300m2/m3.共用11片,每片相距9.6cm.填充度为22.5%;高位水箱容积约40L,每次试验将原水用提升泵抽到高位水箱后再进入装置.图1SBBR反应装置简图Fig.1SchematicdiagramofSBBRsystem1—水箱;2—SBR(SBBR)反应器;3—ORP传感器;4—pH传感器;5—DO传感器;6—温度传感器;7—取样口及排水口;8—转子流量计;9—空压机;10—曝气头;11—DO测定仪;12—温度控制仪;13—氧化还原电位(ORP)和pH检测仪;14—排泥和放空阀;15—进气