流化床-固定床一体化反应器处理模拟生活污水的性能研究-丁国际

第9期丁国际等:流化床-固定床一体化反应器处理模拟生活污水的性能研究图3反应器中COD的沿程变化Fig13ChangeofCODalongtheflowinthereactor212氨氮的去除性能反应器在稳定运行期间对氨氮的去除特性显示在图4中。平均硝化率达到97%;出水氨氮的浓度稳定在017~019mg/L之间,平均浓度为018mg/L,表明反应器的硝化过程进行得比较彻底,这主要是由于悬浮载体的截留作用使世代时间较长的硝化细菌得以生长和繁殖的结果。图4氨氮的去除效果Fig14RemovalefficiencyofNH3-N图5反映了氨氮浓度沿程变化情况。由图5可知,硝化反应主要发生在好氧反应池2、3以及缺氧反应池4中,3个反应池去除率之和可达9213%。有机物浓度较高时,有机物异养菌可能会对硝化细菌产生包埋,同时异养好氧菌对DO的优先利用也可能会造成硝化反应难以正常发生[6],但这种状况并未在反应池2中发生,其原因可能是多孔载体流动床的水力状态能够为硝化菌生长提供良好的生存环境有关。反应池4的平均DO为0114mg/L,但硝化能力却与反应池2、3相匹敌,其原因在于好氧区的混合液流入反应池4中时,携带了大量的DO,加之有机物含量已较低,有利于硝化细菌的繁殖。图5反应器中氨氮的沿程变化Fig15ChangeofNH3-Nalongtheflowinthereactor213总氮的去除性能如图6所示,反应器对TN的平均去除率为5114%,出水的平均浓度为1316mg/L,进、出水TN均有些波动。图6总氮的去除效果Fig16RemovalefficiencyofTN由图7可知,在没有硝化液回流的条件下,TN的去除在反应池1、2、3、4和7中均有发生。反应池1在试验期间出现了鲜红色的菌落,由此推测TN的去除主要是由于厌氧氨氧化作用引起的。充氧的反应池2、3的TN去除率为2311%,发生了明显的同步硝化反硝化。近年来,国内外有很多的研究报道都证明了在好氧的条件下生物处理系统中存在同步硝化反硝化现象[7]。反应池2、3中同步发生较高程度的硝化与反硝化,与悬浮多孔载体内部容易形成不同溶解氧环境以及流动床能为悬浮载体与污水的接触创造良好的水力环境有关。反应池4的脱氮现象体现了传统的硝化-反硝化机理。不过,反应池4中去除的总氮仅为1615%,结合图3结果,反硝化效率低的原因是由于有机物的缺乏使得反硝化缺少必要的碳源。同样,较低的有机物浓度也影响了反应池5、6的同步硝化反硝化。1539环境工程学报第3卷图7反应器中总氮的沿程变化Fig17ChangeofTNalongtheflowinthereactor214总磷的去除性能反应器对磷具有较高的去除效率(图8),出水中TP的平均浓度为016mg/L,对TP的平均去除率为6315%。根据生物除磷的机理,在好氧池2、3中聚磷菌利用氧气为电子受体进行磷的吸收和聚磷的合成,使得大量的磷酸盐从液相中去除(图9)。好氧反应池中载体与污水之间有着良好的接触环境,世代周期较短的聚磷菌随着生物膜的快速更新可始终保持较高的活性。污水携带着少量的污泥流经缺氧池4时,由于聚磷菌的释磷而使得水中TP的含量有略微的提升,在后续的反应中,随着污水中营养物质的降解,微生物的含量也随之下降,磷的浓度变化不大。215SS的去除性能反应器对SS的去除效果显示在图10中,SS的平均去除率为9319%,出水中SS的均值为20mg/L,符合国家城市生活污水二级处理一级排放标准(SS[30mg/L)。出水中SS不仅浓度较低,而且与进水SS的较大波动相比基本稳定。如图11所示,流水进入好氧的流化床反应池时,由于生物膜的脱落而使得水中SS浓度有所升高;接着流经固定床时,SS由于被载体高效截留而迅速减少。由于固定床的有效过滤,使得一体化反应器在不设置二沉池的情况下,出水中的SS仍能很好地达到国家城市生活污水二级处理一级排放标准。本工艺充分利用好氧流动床良好的水力条件以及固定床兼有与好氧流动床的耦合作用和过滤作用的特性,使得反应器在没有污泥回流和无沉淀池的条件下,也能获得良好的有机物和SS去除性能及脱氮除磷性能,因而可减少用地面积和运转费用,降低1540第9期丁国际等:流化床-固定床一体化反应器处理模拟生活污水的性能研究投资成本和管理要求。据文献报道[2],国内达到如此高处理性能的小型污水处理装置似不多见。3结论(1)流化床-固定床一体化反应器处理模拟生活污水的试验研究结果表明,在水温为25~28e、HRT为12h时,COD、氨氮、TN和TP的平均去除率分别达到9517%、9710%、5114%和6315%。这些指标可以满足5城镇污水处理厂污染物排放标准6(GB18918-2002)及5城市污水再生利用城市杂用水水质6标准(GB/T18920-200