填充率对紊动床生物膜反应器生物量影响的研究

第33卷第5期222007年5月水处理技术1ECHNOLOGYOFWATERTREATMENTV01．33No．5May．，2007填充率对紊动床生物膜反应器生物量影响的研究王怡·，彭党聪·，王社平·，鞠兴华1,3(1．西安建筑科技大学环境与市政工程学院，陕西西安710055；2．西安市市政设计研究院，陕西西安710068；3．鞍山科技大学化学工程学院，辽宁鞍山114044)摘要。对外表面载体紊动床生物膜反应器进行了不同填充率条件下的平行试验，研究了填充率对紊动床生物膜反应器处理效果、附着性能及悬浮生物量的影响。结果表明：当反应器中填充率从10％增高至20％时，系统对COD和氨氮的去除效率提高，且COD的比降解速率提高了2、85倍、生物膜胞外蛋白质含量较10％填充率时稳定，后者悬浮生物量浓度为前者的1．67倍以上，而单位载体上的生物膜量则减至前者的65％以下。因此，外表面载体的紊动床生物膜反应器中填充率越高，生物膜脱附量越大，悬浮微生物浓度越大，生物膜活性越高。关键词；填充率；紊动床生物膜反应器；生物量中圈分类号：TQ028，8；X703．1文献标识码：A文章编号：1000．3770(2007)05．022．03填充率是生物膜反应器重要的工艺参数，它不仅影响反应器的建设费用，而且影响工艺的处理效果。传统观点认为，高填充率提供较大的附着表面积，因而具有较多附着态微生物，这对于生物滤池等固定床系统，无疑具有一定的合理性。但是，对于近年来新研发的大量活动床生物膜反应器(如气提式生物膜反应器、紊动床生物膜反应器等)来说，由于反应器中载体处于运动状态，高填充率则意味着载体之间的碰撞频率增大，从而导致载体碰撞表面生物膜脱附速率增大【”。尽管国外研究人员开发的内表面悬浮载体紊动床生物膜反应器已得到应用[2]，但在实际应用中，存在着生物膜脱附过程不易控制而导致系统生物量及出水水质不稳定的问题。因此，通过试验研究不同填充率条件下活动床生物膜反应器中生物量的特性和处理效果对于全面认识填充率对生物膜反应器的影响、合理选择生物膜工艺填充率具有重要意义。l实验材料和方法1．1试■装置试验装置如图1所示。反应器采用有机玻璃加工而成，内径13cm，总高50cm，有效容积为4．0L。进水口位于反应器下端，出水口位于反应器上部。出水口设置筛网以防载体流失。曝气器位于反应器底部以保证整个反应器内载体处于紊动状态。圈1实验装置系统圈Fig．1Schematicdiagramfortheexperiment1．2水试验废水为人工配制，水质详见表1。裹1人工配翻水质Table1Compositionofsyntheticwastewater1．3t体与填充搴采用西安建筑科技大学开发的PM1载体，载体收稿日期：2006．06．08作者简介：王怡(1971·)，女，博士，讲师，研究方向为水污染控制理论和技术；联系电话：029．82205292；E．mail．,wangyi1003@sina．tom。维普资讯http://www.cqvip.com王怡等，填充率对紊动床生物膜反应器生物量的影响研究23性状为不规则球形，平均粒径3．04mm，比表面积1974mVm，湿密度1．102g／mL，PM1载体在反应器中易于紊动。同时进行lo％~n20~4两个填充率下的平行试验，两套反应器参数如表2所示。裹21o．／~2O％填充率时反应■{_}数Table2Operationalparametersduringtheexperiment1A操作条件不同填充率时反应器的操作条件完全相同。水力停留时f~(HRT)保持不变，进水基质浓度变化分为两阶段(见表3)。1．5测定项目及方法进出水水质COD采用重镉酸钾法；NH4+-N采用纳氏试剂分光光度法；PO43-．P采用钼锑抗分光光度法。生物量项目及方法见表4。裹4生物■测定项目及方法Table4Analyticalitemsandmethodsofbiomassdetermination2结果与讨论2．1COD和NI~*-N的历时变化图2为10％~1120％填充率时两个反应器(包括挂膜阶段)进出水历时变化。可以看出：在运行阶段I和阶段II，COD、NH4+-N的变化趋势基本一020406080100时间(d)图2(a)COD浓度的历时变化致，且反应器中PM1载体填充率为20％时比10％的出水效果好，即在相同操作条件下，20％填充率反应器的COD和NHa+-N去除率均高于10％填充率反应器，说明提高载体填充率有利于提高反应器的去除率。裹3主要操作条件Table3Operationalconditionsduringtheexperiment加砷∞∞∞∞m一1／一疑N_重枷咖湖鲫珊瑚0一暑1Ⅱ一蛏00u维普资讯http://www.cqvip.co