第三代硝化移动床生物膜反应器废水处理效果研究.pdf

2015年3月
水利水电快报 EWRAII
第36卷第3期
文章编号:10060081(12015)03-0033-04
第三代硝化移动床生物膜反应器
废水处理效果研究
喻悦R.德拉托拉
(渥太华大学土木工程系,加拿大渥太华)
摘要:研究了移动床生物膜反应器(MBBR)对废水的处理效果及固体颗粒物的分离作用,包括对COD
和魚気的去除,及其高曝气和硝化作用所产生的固体颗粒物的沉降、粒径分布等。结果表明:MBBR对
COD的去除率能达到33%~59%,明显优于对照反应器;MBBR对废水中的氪氮具有很强的硝化作用,氩
気去除率达83.05%,远高于对照反应器。MBBR出水中的总悬浮物(TS)与原废水相比,增加了约50%,
同时,MBBR出水中的辉发性悬浮物(VSS)TSS高于原废水和对照反应器出水,进一步说明MBR出水中
TSs有相当一部分来自生物膜脱落。另外,曝气能增加较大颗粒物所占的比例,从而提高了悬浮固体的況
降性能。因此,相对于传统的废水处理方法,MBBR具有可靠的除碳除氩效果。
关键词:废水处理;反应器;移动床生物膜;实验研究
中图法分类号:X703
文献标志码:A
的经费和资源来处理污泥。
1概述
近10a来,一直在研究和改进废水处理工艺的
随着人口增加、工业和社会发展,废水处理起着生物膜技术,包括生物活性滤膜、流化床生物膜反应
越来越重要的作用,废水处理工艺和技术也在不断器、旋转式生物接触器、膜状生物反应器及MBBR。
改进和完善。
MBBR系统是最有效的生物处理工艺之一。MBBR
在加拿大,曝气塘是最主要、最普遍的一种废水系统还包括生物降解的曝气池及固液分离的沉淀
处理工艺,这种工艺能有效去除废水中的碳。然而,池,但是没有污泥循环系统。MBR系统中,聚乙烯
这种工艺存在两个缺点:①占地面积较大;②硝化作載体取代了AS,聚乙烯载体可用于曝气池中生物膜
用效果有限。第2个缺点可导致曝气塘的出水氨氮生长和附着。那些塑性载体占曝气池体积的30%
浓度达不到排放标准。另外,活性污泥(AS)系统是~70%,扩散气泡或机械扰动作用下可在生物反应
另一种常用的废水处理工艺,包括筛滤装置、曝气器中自由移动,是废水成分发生降解的引擎。同时,
池、沉淀池、污泥循环系统,其中的曝气池用于生物曝气池能提供足够的氧气来保证生物膜的外层处于
生长,沉淀池用于将产生的颗粒物分离,污泥循环系有氧坏境并具有生物降解能力。MBBR系统象AS
统用于将曝气池中的微生物浓度保持在合理范围系统一样具有使出流分层的能力,而不需要介质的
内。废水的污泥处理工艺能有效去除废水中的目标逆流冲洗或循环系统。MBBR系统也具有AS系统
污染物和TSS,如含碳物质、氨氮,并产生生物絮凝所不具有的一些优点,如系统需要的空间比AS小,
体,在沉淀池中依靠重力作用与水分离。然而,采用因为塑性载体能提供用于生物膜附着的较大比表
污泥处理工艺的污水处理厂也需要较大的占地面积面。
用于布置曝气池。同时,用水量增加导致废水量增
尽管MBBR所产生的悬浮固体远少于AS系统
加,污泥量也会相应增加。在这种情况下,需要更多产生的生物质,MBBR系统仍需要沉淀池来分离其
收稿日期:2015-01-08
作者简介:喻悦,女,硕士,加拿大渥太华大学土木エ程系
2015年3月
水利水电快报 EWRHII
第36卷第3期
出流中所产生的悬浮固体。在这种情况下,MBBR
2.3温度控制
出流中悬浮固体的粒径分布对于MBBR性能而言
具有重要意义。
试验在渥太华的冬季进行,这意味着环境温度为
鉴于以上情况,本文旨在:研究MBBR对废水0℃左右。为了使反应器中的温度保持在一个特定的
中COD和氨氮的去除效果(对氨氮的去除效果称为范围,将两个反应器放置于大型水浴装置内。因为两
硝化作用);研究MBBR在废水的处理过程中,悬浮个反应器采用同样的水浴装置,所以其温度相同。然
颗粒物的含量及粒径分布的变化、TSS组成及来源。而,由于蒸发,水浴装置内的水量有所波动,这会导致
反应器内温度的变化。实际上,反应器内温度波动范
2实验研究
围为12~20℃,平均温度为17.5±2.3℃。
2.1材料与位器
2.4NH3浓度控制
所用废水样品来自马苏安格( Masson
废水中的氨氮浓度处于动态变化之中,实际氨
综合废水处理厂。颗粒物粒径分布、形状、浓度分析氮浓度为2.9~26.5mg/L。为了避免废水氨氮浓
仪器为DPA4100。
度的变化对试验产生不利影响,有必要使入流中的
作为MBBR的一个重要组成部分,聚乙烯载体氨氮浓度保持恒定。所采用的方式是向反应器入流
的类型也会影响生物膜的生长效果及废水处理效中加人一定浓度的氨氮溶液,流入反应器的氨氮溶
果。不同类型的聚乙烯载体具有不同的密度、比表液中的氨氮浓度会随着原废水浓度的变化而变化
面(供生物膜生长和附着)。一般而言,较重的介质
这样,反应器人流中的氨氮量为:
会增加聚乙烯载体的经济成本,然而密度较大的聚
Rotal-ne
X
乙烯载体将减少漂浮的倾向性,从而减少載体均匀式中,Fa-N为人流单位体积中的氨氮量;Qaw
分布所需要的扰动力。试验中,选用的聚乙烯载体表示废水流量;Cwm.表示废水中的氨氮浓度;
通常刚刚弱浮于水面,其密度约为0.9?~0.96Q。、表示氨氮溶液的流量;C、表示氨氮溶液的
g/em,接近于水的密度。研究中,MBR中聚乙烯浓度
载体类型是K3,能提供500m2/m3的比表面。同
两个反应器具有相同的规格,反应器的容积均
时,单个MBBR中载体的满负荷率为50%,运行中为2,15L,其人流流量是实际废水流量和氨氮溶液
聚乙烯载体均匀分布于MBBR。
流量的合计。废水流量为0.6L/h,氨氮溶液流量
另一方面,同两个反应器相连的泡状曝气系统
为0.114Lh。所以,反应器的水力停留时间为
驱动聚乙烯载体在MBBR中自由移动。泡状曝气
3.01h。
系统也能为生物膜的生长提供耗氧环境,能使反应
器中的D0高于废水中的DO。实际上,为了保持3结果与讨论
COD的去除率,一般建议,MBBR中的溶解氧宜高
于2mg/L。
按照试验方案,装有聚乙烯载体的MBBR反应
器会显示人流和生物反应固相膜对废水中颗粒物沉
2.2试验方案
降性和粒径分布的影响。同时,对照反应器的试验
该项研究应用废水生物处理工艺中的独立式结果可以表征高曝气对颗粒物沉降性和粒径分布的
MBBR,同时,没有安装聚乙烯载体的另一个反应器影响,另一方面,氨、硝酸盐、亚硝酸盐的浓度能反映
作为对照同时运行。两个实验室规模的反应器标记MBBR和对照反应器的效能。
为MBBR和对照反应器。对反应器的人流和出流
采集水样。为了分析水样颗粒物的沉降性,将人3.1污染物去除效果
水样中悬浮固体的粒径分布与水样澄清30min后
pH、DO、COD测測定结果见表1。MBR出水pH
的上清液进行对比。入口水样和澄清水样中的悬浮约为7.08,略低于原废水和对照反应器出水pH
固体用动态颗粒分析仪测定其体积和其粒径分布,MBBR和对照反应器几乎都处于中性环境。由于两
两者粒径分布的差别即能表征高曝气和生物膜对废个反应器连接有曝气系统,两反应器出水