淹沒序批式生物膜法除磷工藝特性研究

1、淹沒序批式生物膜法除磷工藝特性研究摘要：試驗(yàn)結(jié)果表明，軟性載體淹沒序批式生物膜法是行之有效的除磷工藝。在載體裝填密度為30，水力停留時間為9h(其中厭氧3h、好氧6h)、進(jìn)水COD負(fù)荷為0.271.32 kgCOD/(m3d)時，磷的去除率達(dá)90以上。試驗(yàn)中，還就影響除磷的因素作了系統(tǒng)的分析。 關(guān)鍵詞：序批式 生物膜 生物除磷 Study on the Characteristics of Phosphorus Removal in Sequencing Batch Reactorof Submerged Biofilm ProcessAbstract：The study result sho

2、wed that the sequencing batch reactor of submerged biofilm process with fibrous carriers is effective in phosphorus removal.When the carrierpacking percentage is 30%,hydraulic retention time (HRT) is 9 h (including 3 h for anaerobic zone and 6 h for aerobic zone),and influent loading rate is 0.271.3

3、2 kgCOD/(m3d),over 90% of phosphorus removal is achieved.In the test,a systematic analysis was also made for the factors affecting phosphorusremoval.Keywords:sequencing batch reactor;biofilm process;biological phosphorus removal1淹沒式生物膜法除磷工藝選擇1.1淹沒式生物膜法除磷的條件在厭氧條件下，若廢水中沒有DO或氧化態(tài)氮(NO-X)，一般無聚磷能力的好氧菌及脫氮菌，

4、不能產(chǎn)生ATP(三磷酸腺苷)，所以這類微生物不能攝取細(xì)胞外的有機(jī)物，即不能進(jìn)行主動運(yùn)輸。但是，另一類叫做除磷菌的細(xì)菌卻能分解細(xì)胞內(nèi)的聚磷酸鹽同時產(chǎn)生ATP，并利用ATP將廢水中的脂肪酸等有機(jī)物攝入細(xì)胞，以PHB(聚羥基丁酸)及糖原等有機(jī)顆粒的形式儲存于細(xì)胞內(nèi)；同時將聚磷酸鹽分解所產(chǎn)生的磷酸鹽排出胞外，這時細(xì)胞內(nèi)還會誘導(dǎo)產(chǎn)生相當(dāng)量的聚磷酸鹽激酶。一旦進(jìn)入好氧環(huán)境，除磷菌又可利用PHB氧化分解所釋放的能量來攝取廢水中的磷，并把所攝取的磷合成聚磷酸鹽而儲存于細(xì)胞內(nèi)。微生物在增殖過程中，在好氧環(huán)境下所攝取的磷比在厭氧環(huán)境下所釋放的磷多，廢水的生物除磷正是利用了微生物的這一過程，并作為剩余污泥排走1。由

5、生物除磷機(jī)理可見，若想采用淹沒式生物膜法除磷，必須解決四方面的問題：必須滿足除磷菌習(xí)性，使生物膜交替處于厭氧、好氧的狀態(tài)，并逐步使除磷菌成為優(yōu)勢菌屬，實(shí)現(xiàn)其增殖；供給必要的有機(jī)碳源(由廢水提供)；最后的磷排出必須是以脫落污泥的形式，這就要求除磷菌為優(yōu)勢菌屬的生物膜生長要快，且應(yīng)在好氧狀態(tài)下能脫落，即需有足夠的曝氣強(qiáng)度和選擇合適的生物膜載體；污泥沉淀后應(yīng)及時排出系統(tǒng)。1.2淹沒式生物膜法除磷工藝選擇細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)含磷約2%(以質(zhì)量計(jì))，所以傳統(tǒng)的生物膜法最多只能去除污水中約20%的磷。對一般生物膜法來說，無論是A/O(厭氧/好氧)工藝還是A2/O(厭氧/缺氧/好氧)工藝，由于是在空間上造成A或O的狀

6、態(tài)，微生物只能持續(xù)地處于A或O的單一狀態(tài)，而不能處于A/O交替的狀態(tài)，因此，不具備生物除磷的條件，也就達(dá)不到生物除磷的目的2。而序批式生物處理工藝集曝氣、沉淀于一池，運(yùn)轉(zhuǎn)按進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水等幾個階段進(jìn)行，污水間歇而有序地進(jìn)入反應(yīng)池和排出反應(yīng)池。由于序批式工藝的特殊性，設(shè)計(jì)合理，可使生物膜在時間上交替處于A/O狀態(tài)，從而有望實(shí)現(xiàn)生物除磷的目的，同時，混合液也可在時間上交替處于A/O狀態(tài)，從而有望實(shí)現(xiàn)生物脫氮。2試驗(yàn)方法2.1試驗(yàn)裝置試驗(yàn)裝置如圖1所示。由圖2可知，磷釋放主要集中在前3 h內(nèi)，之后的9 h，磷釋放現(xiàn)象雖有，但幅度很小。聚磷菌只有充分釋放磷后，才能很好地過量攝取磷，從而達(dá)到生物

7、除磷的目的。另一方面，厭氧時間過長，將導(dǎo)致廢水在整個反應(yīng)器中的停留時間過長，很不經(jīng)濟(jì)。因此，依據(jù)試驗(yàn)曲線，確定厭氧段所需時間為3h。2007-04-29為確定合適的好氧時間段，也將3h厭氧后的好氧段時間延長至17h，并測定了相應(yīng)TP和各種形態(tài)氮濃度的變化曲線(見圖3、4)。由圖3可見，好氧聚磷在好氧開始后2h內(nèi)已近完成，但為保證硝化，筆者將好氧時間定為6h。由圖4知，在6h后的NH+4-N1mg/L，硝化基本完成，此時總氮的去除率達(dá)56.6%。3.2進(jìn)水COD負(fù)荷試驗(yàn)中，采用4種COD進(jìn)水負(fù)荷考察COD、TP的變化規(guī)律(見圖5、6)。由圖5可知，軟性填料序批式生物膜法可承受較高的COD負(fù)荷，且

8、在厭氧段有較高的COD吸收速率。在進(jìn)水負(fù)荷為1.32kgCOD/(m3d)(相應(yīng)進(jìn)水COD濃度為496.8mg/L)時，厭氧段COD吸收值為212.5mg/L；而進(jìn)水負(fù)荷為1 kgCOD/(m3d)(相應(yīng)進(jìn)水COD濃度為375.0mg/L)時，吸收值為203.1mg/L，這說明在進(jìn)水負(fù)荷為1kgCOD/(m3d)時，厭氧段COD吸收值已趨于極大值，并表明了不是所有的有機(jī)物都可以作為細(xì)胞的合成物質(zhì)的。所以，筆者確定該工藝適宜進(jìn)水COD負(fù)荷為0.271.32kgCOD/(m3d)。由圖6可知，COD負(fù)荷越高，磷釋放速率、磷吸收速率也就越快，出水的TP濃度也就越低。無論是低負(fù)荷0.27kgCOD/(m3d)還是高負(fù)荷1.32kg COD/(m3d)，該工藝均可使出水TP濃度低于1mg/L。同時，以上試驗(yàn)也說明了磷釋放所能達(dá)到的最大值與有機(jī)物的最大被吸收量有關(guān)，磷釋放量隨有機(jī)物吸收量的增加而增加。3.3 基質(zhì)的影響試驗(yàn)比較了在相同進(jìn)水COD負(fù)荷1kgCOD/(m3d)時，分別以蛋白胨、葡萄糖、乙酸為基質(zhì)的TP變化情況(見圖7)。 缺氧開始后3 h內(nèi)吸磷均速為0.70mg/(Lh)，約為好氧吸磷均速的1/6，這是由于無氧呼吸的代謝速率和產(chǎn)能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于有氧呼吸。由此可看出，該工藝如果再加上缺氧段