生物活性滤池中微生物的生长研究_乔铁军

收稿日期:2002-08-20作者简介:乔铁军(1976-),男,山东人,清华大学硕士研究生,研究方向:给水理论与技术。基金项目:清华大学环境科学与工程研究院985重点基金。生物活性滤池中微生物的生长研究乔铁军,于鑫,张晓健(清华大学环境科学与工程系,北京l00084)摘要:研究了活性炭一石英砂双层滤料生物活性滤池的挂膜过程。结果表明,在生物活性滤池中,微生物的生长速度是不同的:异养细菌生长速度最快,亚硝化细菌次之,硝化细菌最慢,整个挂膜过程历时3个月。在生物活性滤池内,异养细菌、亚硝化细菌和硝化细菌等三大微生物类群之间无明显的竞争关系,在后两者之间表现为互生关系;而在各个类群内部成员之间则表现为对基质的竞争关系。关键词:饮用水;生物膜;生物活性滤池;挂膜中图分类号:X17文献标识码:A文章编号:1001-2141(2003)04-0026-04生物活性滤池是在普通快滤池的基础上进行生物强化,将石英砂换成活性炭-石英砂双层滤料,利用活性炭易于生物生长的特性,使其发挥生物降解作用,在运行过程中,在石英砂上也会生长有微生物,对可生物降解物质的去除起着一定作用,但它的主要作用是保证出水的浊度和细菌数。生物活性滤池属于生物膜型生物反应器,因此生物膜的形成与否是水处理的关键,关系到以后工艺的正常运行。生物滤池挂膜的目的就是,使微生物能附着、生长富集于滤料表面,形成具有一定活性的生物膜,这种生物膜实际上是微生物细胞及其胞外分泌物和进水中各种胶体颗粒所构成的不规则的膜状结构的微生态系统,主要的微生物种类是细菌,还包括放线菌、真菌和原生动物等[1]。本研究以生物活性滤池为例,较为深入地研究了生物活性滤池中三大微生物类群,异养细菌、亚硝化细菌和硝化细菌的生长过程。1试验设备及分析方法1.1试验设备两个生物活性滤池均采用活性炭-石英砂双层滤料,活性炭层厚为55cm,生物活性滤池1采用PJ-09型活性炭,活性滤池2采用ZJ-15型活性炭;石英砂层厚为35cm,粒径为0.5～1.2cm。滤柱用有机玻璃做成,直径150mm.,高3.5m。本研究采用自然挂膜方式,挂膜过程从2001年2月1日开始,5月份结束。挂膜期间,进水采用某市地面水厂沉淀池的出水,水质情况如表1。反冲洗用滤后水进行,前期冲洗强度不宜过大,滤层的总膨胀率控制在10-20%左右,待出水水质稳定后,逐步增加反冲洗强度。出于篇幅的考虑,本文仅引用了生物活性滤池1的数据,活性滤池2的挂膜过程与活性滤池1相似。1.流量计2.石英砂3.生物活性滤池1(ZJ-15)4.生物活性滤池2(PJ-09)5.溢流管6.取样口7.清水池8.高位水箱图1试验装置示意图1.2分析方法CODMn、NH4+-N、NO-2-N:GB5750-85“生活饮用水标准检验法”[2]2试验结果及分析2.1异养细菌的生长规律从2001年2月1日至2月28日,生物活性滤池1的CODMn进水浓度为3.33～4.84mg/L,出水为2.76～5.27mg/L,CODMn的去除率波动较大,在某些第25卷第4期重庆环境科学2003年4月表1活性炭滤料性能参数性质柱状颗粒活性炭不规则状颗粒活性炭型号ZJ-15PJ-09外观黑色,圆柱状黑色,不规则状粒径(d90,mm)1.5mm,长0.9～2.0mm1.25～1.6mm碘值(mg/g)kl>800>900机械强度(%)>70>85含水率(%)<5<5半脱氯值(cm)<5<5堆浓度(g/cm3)0.45～0.530.40真密度(g/cm3)0.772.15表2生物活性滤池进水水质项目CODMn(mg/L)NH+4-N(mg/L)NO-2-N(mg/L)pHDO(mg/L)浊度(NTU)水温(℃)最低值3.330.1307.499.22.013.4最高值6.620.990.088.3611.215.719.5平均值4.720.330.027.8910.16.3911.7天甚至出现了负去除的情况,平均为5%;3月1日以后,CODMn进水浓度为3.44～6.62mg/L,出水为3.02～4.88mg/L,CODMn的去除率基本稳定,平均为19%。由于CODMn的去除主要是在异养细菌的作用下完成的,所以,当CODMn的去除率基本稳定时,说明异养细菌数量已经基本稳定。在挂膜前期某几天CODMn去除率的突然下降可能是由于原水预加氯的影响。图2生物活性滤池1CODMn变化曲线2.2亚硝化细菌的生长规律从2001年2月1日至3月12日,生物活性滤池1的NH4+-N进水浓度为0.22～0.99mg/L,,出水为0.03～0.99mg/L,NH4+-N的去除率波动较大,平均为30%;3月12日以后,NH4+-N进水浓度为0.14～0.64mg/L,出水为0.00～0.23mg/L,NH4+-N的去除率基本稳定,平