升流式厌氧污泥床反应器同时去磷除氮试验研究

第２１卷第２期重庆科技学院学报(自然科学版)２０１９年４月升流式厌氧污泥床反应器同时去磷除氮试验研究蒋颖１郑应亨１黄健盛２陈婷婷３(１.重庆科技学院建筑工程学院ꎬ重庆４０１３３１ꎻ２.重庆科技学院机械工程学院ꎬ重庆４０１３３１ꎻ３.重庆市环境科学研究院ꎬ重庆４０１１４７)收稿日期:２０１９－０２－２０基金项目:重庆市基本科研业务费计划基金项目“畜禽养殖废水高效处理技术集成研究”(２０１６ＨＫＹＪＣＹＪ０１７０３)ꎻ重庆市科研机构绩效激励引导专项基金项目“自回流分散污水处理工艺装备化研究”(ＣＳＴＣ２０１７ＪＸＪＬ０１７８)ꎻ重庆科技学院科研基金项目“基于物联网的工程建设安全监管模式研究”(ＣＫ２０１７ＳＫＹＢ００８)作者简介:蒋颖(１９９４—)ꎬ女ꎬ重庆科技学院在读硕士研究生ꎬ研究方向为环境工程ꎮ摘要:利用升流式厌氧污泥床反应器驯化培养污泥ꎬ形成微氧－厌氧微生物环境ꎬ在ＵＡＳＢ反应器中进行同时去磷除氮的试验研究ꎮ反应器连续运行３个月ꎬ期间对ＮＨ３—Ｎ、ＴＮ、ＴＰ和ＣＯＤ的处理比较稳定ꎬ平均去除率分别达到９１.６５％、８６.３２％、７８.００％和８１.３８％ꎮ关键词:升流式厌氧污泥床反应器ꎻ微氧环境ꎻ生物去磷除氮中图分类号:Ｘ７０３文献标识码:Ａ文章编号:１６７３－１９８０(２０１９)０２－０１０５－０４升流式厌氧污泥床(ＵＡＳＢ)反应器是一种高效厌氧处理系统ꎬ在目前的厌氧处理中应用广泛[１]ꎮＵＡＳＢ反应器厌氧处理过程具有厌氧过滤法及厌氧活性污泥法的双重特点ꎬ适用于各种废水的有机负荷的去除处理ꎮ如果要去除废水中的Ｎ、Ｐ等物质ꎬ还需要在后续工艺中进一步处理[２]ꎮ微氧处理技术是近些年发展起来的一种新兴技术ꎮ通常认为ꎬ当反应器环境内溶解氧的质量浓度为０.３~１.０ｍｇ∕Ｌ时ꎬ即形成微氧环境ꎮ在这种微氧环境中ꎬ可通过培养微氧颗粒污泥的方式降解有机物[３－４]ꎮ传统的废水处理工艺研究中ꎬ厌氧生物处理与好氧生物处理的方式各自独立ꎬ相互补充ꎮ随着研究的不断深入ꎬ厌氧微环境的存在被证实ꎬ说明好氧菌和厌氧菌能够在同一个系统中共存[６－７]ꎮ本次研究是在ＵＡＳＢ反应器中驯化培养污泥ꎬ形成微氧－厌氧微生物环境ꎬ进行去磷除氮试验ꎮ１ＵＡＳＢ反应器去磷除氮试验１.１试验装置反应器由有机玻璃制成ꎬ其有效反应容积为４.１Ｌꎬ反应器的内径为８ｃｍꎬ反应区的有效高度为０.８１ｍꎮ为调节试验过程中反应器内的温度ꎬ在反应器外包裹一层保温电线ꎮ在反应器中部设置有６个搅拌叶片ꎬ搅拌机转速为３０ｒ∕ｍｉｎꎬ使污染在反应器中能形成悬浮状态ꎮ试验中ＵＡＳＢ反应器通过程序控制ꎬ自动运行ꎮＵＡＳＢ反应器试验流程如图１所示ꎮ图１ＵＡＳＢ反应器试验流程模拟废水从水箱通过水泵进入反应器ꎬ在反应器中部经由搅拌叶片搅拌ꎬ再经过曝气、沉淀以调节微氧环境ꎬ最后通过出水口进行排水、排泥及采样ꎮ反应器持续进水ꎬ且同时持续出水ꎮ反应器温度保持３６~３８℃ꎮｐＨ保持６.５~８.３ꎬ微氧环境中溶解氧(ＤＯ)小于等于０.４８ｍｇ∕Ｌꎮ１.２接种污泥及人工配水接种污泥采自重庆大九污水处理厂ꎬ由３∕４的絮状污泥以及１∕４的颗粒污泥组成ꎮ经测定ꎬ接种污泥的质量浓度(ＭＬＳＳ)为８００００ｍｇ∕Ｌꎮ在试验过程中ꎬ采用人工配水ꎬ配水成分见表１ꎮ表１配水成分成分质量浓度∕(ｍｇ在传统ＵＡＳＢ反应器中ꎬ可去除废水中有机负荷ꎬ但几乎不具备去磷除氮的功能ꎮ在ＵＡＳＢ反应器中培养构建微氧－厌氧体系ꎬ就可以在脱氮的情况下同时达到除磷的目的ꎮ磷的释放及反硝化的过程中ꎬ都需要以有机物作为能源来消耗ꎮ系统在去磷除氮的同时ꎬ也可以去除化学需氧量(ＣＯＤ)ꎮ２.３ＣＯＤ去除能力图５所示为反应器中ＣＯＤ的去除效果ꎮ其中ꎬ进水ＣＯＤ为５８９５~６１２０ｍｇ∕Ｌꎮ微氧－厌氧ＵＡＳＢ反应器在氮、磷负荷处理效果较好的情况下ꎬＣＯＤ去除率为７６.９４％~８５.４８％ꎬ出水平均ＣＯＤ为１１１３.８９ｍｇ∕Ｌꎬ平均去除率为８１.３８％ꎮ图５反应器中ＣＯＤ的去除效果３反应特性分析３.１微氧颗粒特性研究在颗粒污泥研究中ꎬ污泥粒径这项关键性指标ꎬ能直观反映污泥培养的效果ꎮ驯化微氧颗粒ꎬ对培养完成的颗粒污泥进行观察ꎬ观察结果如图６所示ꎮ污泥粒径在厌氧培养阶段逐渐增大ꎬ稳定之后以１~２ｍｍ粒径为主ꎻ经过间歇微氧期ꎬ颗粒在受到微量溶解氧的冲击作用下部分解体ꎬ并且原本相对稳定的污泥粒径也在此作用下逐渐减小ꎮ随后ꎬ微生物逐渐适应微氧环境ꎬ颗粒污泥又逐步增大ꎬ恢复到以１~２ｍｍ粒径为主ꎬ但其占比相对厌氧阶段减少ꎮ由于溶解氧的冲击ꎬ微生物颗粒在驯化培养过程中部分解体ꎬ污泥含量相比培养初期相对减小ꎬＭＬＳＳ由厌氧期的８００００ｍｇ∕Ｌ降至１５９３３.３ｍｇ∕Ｌꎬ其颜色也由厌氧时的黑色变为了灰黑色ꎮ３.２系统反应特性分析污水生物处理过程中的脱氮分氨化、硝化和反硝化等３个步