组合移动床生物膜（MBBR）中溶解氧浓度和进水流量变化对除碳脱氮的影响

第16卷第4期2016年2月1671—1815(2016)04—0130-06科学技术与工程ScienceTechnologyandEngineeringVo1．16No．04Feb．2016⑥2016Sci．Tech．Engrg．组合移动床生物膜(MBBR)中溶解氧浓度和进水流量变化对除碳脱氮的影响陈月芳王岩安丹凤樊荣(北京科技大学土木与环境工程学院，北京100083)摘要组合MBBR反应器将移动床生物膜技术与传统缺氧／好氧工艺结合起来处理农村生活污水。研究了溶解氧和进水流量变化对模拟农村生活污水除碳脱氮效果的影响。结果表明，在缺氧区和好氧区填充率为50％，HRT为19．2h，回流比为200％的条件下，溶解氧在4mg／L时，COD、氨氮和总氮均能取得良好的去除效果，平均去除率分别为92．42％、93．83％和73．43％。并在溶解氧为4mg／L的条件下，模拟农村生活污水排放规律进水，COD、氨氮和总氮均保持稳定的去除效果，表明其对水量变化有较强的适应性。关键词移动床生物膜反应器除碳脱氮排水规律农村生活污水中图法分类号X703；文献标志码A近年来，水体富营养化问题越来越引起人们的重视，大量含氮废水的随意排放是引起水体富营养化的主要因素之一_lJ。随着农村经济发展和农民生活水平提高，农村生活污水的排放量和水质都在发生着变化，但大部分没有通过合理的方式进行处理，对环境和人体健康构成的威胁日益严重j。结合我国农村地区的实际情况和在实际应用中积累的大量经验及简单的控制方法，传统生物脱氮技术(硝-fg／反硝化)由于其在村镇生活污水脱氮过程中具有经济性和高效性，仍然是人们选择的最佳途径，而传统的缺氧／好氧(A／O)工艺在目前的应用中最为常见J。生物膜工艺能有效去除有机物和氮，并且避免了一些活性污泥法容易引起的问题，如占地面积大、需设置沉淀池和需对污泥进行回流等问题。移动床生物膜反应器(movingbedbio—filmreactor，MBBR)集合了悬浮生长的活性污泥法和附着生长的生物膜法的优点，具有生物量高，适应高化学需氧量，抗冲击负荷强，相对较小的反应器和无污泥膨胀问题的特点。MBBR通过向反应器中投加一定数量密度接近于水的悬浮载体，使其在曝气和水流的作用下流化，有利于提高反应器中的生物量及生物种类，提高反应器的处理效率。MBBR自20世纪8O年代被提出以后便13益受到关注，在城市污水j、工2015年1O月8日收到第一作者简介：陈月芳(1973一)，女，副教授，博士。研究方向：水污染控制与治理技术。E—mail：yuefangchen@vip．sina．con。业废水、村镇污水处理等领域均得到了广泛应用。针对浙江省杭州市余杭地区农村生活污水的水质特点，采用缺氧．好氧两级组合移动床生物膜工艺进行的小试研究，研究溶解氧浓度(DO)对反应器处理效果的影响，并模拟当地生活污水排放规律进水，研究每日不同时段进水流量对反应器处理效果的影响。1实验材料与方法1．1实验装置实验装置示意见图1，MBBR外形为长方体，其中长60cm，宽20cm，高30cm，有效容积为24L，分为缺氧区、好氧区、沉淀区3个部分，其有效体积比为：氧：氧：淀=2：3：1。污水进水流量为30I／d，反应器总的水力停留时间为19．2h。缺氧区采用搅拌器使其流化，好氧区采用微孔曝气管作为曝气器，并使填料流化，通过转子流量计调节曝气量。系统进水流量、回流混合液流量均由蠕动泵控制。搅拌器j疏_厂⋯曝气泵i1量计I溢流堰L⋯⋯卜⋯亍一}一—一__⋯．．一土：I。。。。l十击水口F—赢一一括／JI蠕动泵f。L一一、i二进水箱一—磊嘉—否面流图1反应装置示意图Fig．1Schematicdiagramofthereactiondevice132科学技术与工程16卷．VVⅣ’-、口一口_V’，一、，一可．／。、、I+进水COD’》出水COD_一v去除率‘2mgL3mg／L4mg／L5mg／L‘0O0O--o00：0o∥oo0一、<)000o0运行时间／d图3DO对COD处理效果的影响Fig．3EfectofDOonCODremoval蝌进行硝化反应过程中需要溶解氧作为电子受体，硝化反应若想正常进行，反应器内必须维持足够高的溶解氧浓度，氧气才可以穿透生物膜外层与异养菌和硝化细菌接触。同时，在有机物存在的系统中，异养菌在与硝化细菌进行氧气的争夺中处于优势，溶解氧浓度低时，异养菌阻碍硝化细菌的硝化作用，因此为保证硝化反应的正常进行要相对提高溶解氧。另一方面，提高溶解氧量，加快了反应器内填料的循环流动，增加了碰撞次数，有利于生物膜与溶解氧接触，从而提高了氧气的传质效率，以好氧菌为主体的微生物种群活性显著增强，促进了氨氮的去除]。-一氨氮进水V一一V。。。氨氮水一L．一JJ‘／|-、-_，I＼I．。。2