生物选择器的作用机理和设计方法

2003Vo1．19中国给水排水CHINAWATER&WAIEWATERNO．4生物选择器的作用机理和设计方法李彩斌，李京2(1．北京建工金源环保工程有限公司，北京100011；2．核工业第二设计研究院，北京100840)摘要：简要介绍了生物选择器的机理，提出了一种简便易行的选择器设计方法，对污泥回流量、选择器容积的确定和布置方法等作了介绍。关键词：生物选择器；设计；污泥回流中图分类号：X703．1文献标识码：C文章编号：1000—4602(2003)04—0069—02为了控制活性污泥法的丝状菌污泥膨胀，近年来生物选择器的应用越来越多，但就设置生物选择器的污水厂如何进行参数选择和水力设计尚没有明确的方法。1作用机理1．1生物选择器的定义为了促进快速生长菌(非丝状菌)的生长，抑制慢速生长菌(丝状菌)的生长而在曝气池的入口处设置的旨在维持较高的底物浓度的一段区域。根据在生物选择器内曝气与否，一般将其分为好氧、缺氧和厌氧三类。1．2动力学选择作用Chudoba的研究结果表明，大多数丝状菌的K和一值比絮体菌低。按照Monod方程，具有较低K和一值的微生物在曝气池内基质浓度较低时具有较高的生长速率并占优势，而在高基质浓度条件下则正好相反。在选择器中底物浓度较高，絮体菌具有较高的生长速率，而进入主曝气区后底物浓度较低，丝状菌生长占优势，因而在整个系统内将丝状菌和絮体菌保持在一个合理的比例，将会起到控制污泥膨胀的作用。1．3吸收作用在介绍吸收作用之前需澄清一个概念：吸附作用(adsorption)和吸收作用(absorption)。吸附作用是指污水和污泥接触的初期，污水中颗粒状和胶体状的非溶解态有机物被活性较强的污泥吸附在表面，从而使混合液中的BOD迅速下降，在胞外水解酶的作用下吸附在污泥颗粒表面的非溶解态有机物被水解成可溶性小分子而回到混合液中，从而使水中的BOD又开始上升，即存在释放现象；而吸收作用是指混合液中溶解性小分子有机物穿过细胞膜进入细胞内，以前人们认为吸收作用对水中BOD的去除不会很快，但最近的研究表明，菌胶团细菌在负荷为150mgCOD／gMLSS的情况下，最初30min内对混合液中可降解的溶解性COD的去除率>65％，一般认为由吸收作用引起的初期去除不会存在释放现象。笔者的试验也证实了这一点。一般认为絮体菌比丝状菌对底物具有较高的吸收能力，在选择器内高底物浓度条件下，絮体菌吸收了较多的有机物并贮存在体内，进入主曝气区后利用这部分有机物继续生长，使絮体菌占优势，从而控制了污泥膨胀。2设计方法生物选择器的设计要确定以下几个参数：选择器的容积、污泥回流量、选择器的布置。以下介绍一种较易应用的设计方法——絮体负荷设计法。2．1污泥回流量所谓絮体负荷即在污水与回流污泥接触的瞬间，混合液中溶解性COD与污泥浓度的比值，即：r—CODi×Q+COD×Q，1、一Q×X一～式中FL——絮体负荷，mgCOD／gMLSSCOD；——进水中溶解性COD浓度，mdL，其与污水中总COD的比值厂与·69·维普资讯http://www.cqvip.com2003Vo1．19中国给水排水No．4污水性质有关，对一般的城市污水，建议厂取0．3，对工业废水则需作调查研究COD，——回流污泥中溶解性COD浓度，mg／L，设计中可忽略不计Q、Q——进水、回流污泥流量，m3／hX——回流污泥浓度，L，对设有二沉池的系统取二沉池底泥浓度，对SBR工艺取最高水位和最低水位时污泥浓度的平均值现有的研究和工程实践结果表明，当絮体负荷为50～150mgCOD／gMLSS时较适宜絮体菌的生长。因为水质有波动，所以建议设计时取上限值，这样当进水COD值和水量小于设计参数时，絮体负荷仍在上述范围内。据此推算得污泥回流比为：，．：×100％(2)当工艺要求回流比大于计算值时，应将超过部分直接回流到主曝气区，否则选择器将不起作用。2．2选择器容积选择器的类别不同，对选择器的容积要求也不同。一般来讲，对于好氧生物选择器其混合液接触时间T=15～30rain，对缺氧和厌氧生物选择器一般取30-60min。因此其容积为：V=(Qi+Q)×T(3)2．3选择器的布置选择器一般布置在生化系统的前端，并需分格以保证选择器内的絮体负荷梯度，选择器格数太少则絮体负荷不能保证，分格太多也无太大意义，一般来讲分5格已足够。分格的同时要保证一定的水平流速或竖向流速以防污泥在选择器内沉积，对于缺氧和厌氧选择器尤其要注意这一点，必要时可设搅拌装置。实际应用时，水平流速或竖向流速≥25m／h即可。故选择器截面积为：F=(4)式中F——选择器分格截面积，m2H——有效水深，1TI——水平或竖向流速，m／h3设计举例设某污水厂进水COD．=500mg／L，溶解性组分比例f=0．3，进水流量为10001TI。／h，