08移动床生物膜反应器两种不同工艺形式的性能对比郑志佳

书书书移动床生物膜反应器两种不同工艺形式的性能对比郑志佳!!吴!迪!!宋美芹!!孙庆花!!肖永辉!!于振滨青岛思普润水处理股份有限公司!山东青岛##$$$#!!摘!要!!移动床生物膜反应器%&&’#是一种高效的生物脱氮工艺!包括泥膜复合与纯膜两种应用形式$通过在青岛市某污水处理厂进行中试!比较了泥膜复合工艺和纯膜工艺的处理性能!分析了两种工艺的处理特性及适用性$在相同的试验条件下!泥膜复合系统对颗粒有机物的降解优势更大%在硝化方面!泥膜复合工艺的容积负荷均值为()**+,-./&0#!纯膜系统则可以达到()1*+,-./&0#!而且其最终的出水氨氮浓度要低于泥膜复合系统%泥膜复合系统的反硝化容积负荷可以达到()*12+,-./&0#!纯膜系统则为()//+,-./&0#!但是由于纯膜系统对进水中的有机物利用不充分!所以最终的出水34浓度较高!如要保证出水34达标!则需要更多的外加碳源$纯膜系统的高容积负荷有利于缩短水力停留时间!节约占地!降低基建费用!更适用于建设用地紧张或升级改造无新建构筑物条件的污水厂$!!关键词!!移动床生物膜反应器%!泥膜复合工艺%!生物膜%!硝化%!反硝化%!升级改造中图分类号!56(/!!文献标识码!7!!文章编号!*(((81#(!(*6**8((*#8(#!!通信作者!吴迪!!98.:;#=;?@0;A*#)BC.!#$%&’()*+,-++).-/&#(012’)34+54’0’6#7+%8,&DE94FD=;GH;:$!IJK;$!LM4F%N;GO;P$!LJ4Q;P,G=@:$!5R7MSCP,G=@;$SJD=NPGT;P!!#$%&’()*#$+&,-*.*-&,/-#,0’12,%1$!#$%&’##$$$$03#&!!9*(,&%8,#!%CU;P,TN0T;CV;.WN:BCW!%&&’;X:PNVV;B;NPT;CC,;B:P;WC,NPWN.CU:YWCBNXX$?=;B==:X?C:YY;B:;CPVCW.X;PB@0;P,;PN,W:N0V;ZN0GV;.:B;U:N0X@0,N!R[7L:P0T;CV;.WN:BGCW!&’)&N?NNP?CVCW.XCV%&&’YWCBNXX$YC@:PXWN.CU:NVV;B;NPB\$NB=PCC,;B:B=:W:BNW;XG;BX:P0:0:Y:T;;\?NWNBC.Y:WN0;P:XN?:,NWN:.NPY:P;PQ;P,0:C)9ZYNW;.NP:WNX@XX=C?N0=:R[[e-mail]]MK=:P&’T\=N:0U:P:,NCV@;;^:;CPCVCW,:P;BY:W;BN@P0NW=NX:.NNXBCP0;;CPX)3=N.N:PUC@.NW;BC:0;P,CV4E_184CV&’%()1*+,-!./&0’?:X=;,=NW=:PR[7L%()**+,-!./&0’)%N:P?=;N$=N4E_184BCPBNPW:;CP;PNVV@NPCV&’?:XC?NW)3=N.N:PUC@.NW;BC:0;P,CV34CV&’%()//+,-!./&0’?:X:XC=;,=NW=:PR[7L%()*12+,-!./&0’)EC?NUNW$=NNVV@NP34CV&’?:X=;,=NW$TNB:@XN&’?:X;PX@VV;B;NP;P@;;^:;CPCVCWG,:P;BY:W;BNXC@WBN)RPCW0NWCNPX@WN=NX:T;;\CV?:NWO@:;\;PNVV@NP$&’PNN0.CWN:00N0CWG,:P;BB:WTCPVCW0NP;W;V;B:;CP)&’$?;==;,=UC@.NW;BC:0;P,$=:X:0U:P:,NX;PX=CWNP;P,E’3$X:U;P,BCPXW@B;CPBCXX:P0:P0CBB@Y:;CP$?=;B=;XV;VCWC0Y:PW:PXVCW.:;CP:P0PN?Y:PBCPGXW@B;CP?;=C@NPC@,=:P0)!!:+;-&5(#!%&&’(!R[7L(!T;CV;.(!P;W;V;B:;CP(!0NP;W;V;B:;CP(!@Y,W:0;P,&#*&第//卷!第**期(*6年#月!!!!!!!!!!!!中国给水排水]ER47I739’‘I7L39I739’!!!!!!!!!!!!!aC)//4C)**b@P)(*6!!移动床生物膜反应器!%&&’通过向反应器中投加一定数量的悬浮载体$增加反应器中的生物量$从而提高反应器的处理效率)悬浮填料密度略轻于水$在挂膜后与水体密度相近$使其可在水中悬浮$流化动力低$通过少量曝气或搅拌扰动$就可实现填料完全流化$实现高效处理)%&&’在处理生活污水*工业废水方面均取得了较好的效果%*c1’)%&&’应用方式有两种$包括向传统活性污泥系统中投加悬浮填料形成的泥膜复合工艺$以及只有悬浮填料*无污泥回流系统*不富集悬浮态污泥的纯膜工艺)目前国内泥膜复合工艺应用案例超过#(项$体量超过1((d*(1./-0$但纯膜工艺由于其技术复杂性以及受实际污水厂情况所限$应用相对较少)文献中也缺少对两种工艺处理性能的综合对比评价$在工艺设计比选方面缺少必要的基础数据)(*1年+(*$年$山东某污水处理厂进行升级改造$进行了泥膜复合工艺及纯膜工艺中试对比$考察了在相同环境条件下两种工艺的处理性能$分析了其适用性$以期为工艺的选择等提供技术支持)!材料与方法!#!试验用水中试在某污水处理厂进行$该厂进水为生活污水与工业废水的混合污水$其中工业废水约占1(e)泥膜复合中试及纯膜中试分别采用污水厂一期*二期初沉池出水$水质差别较小$]MK*34*氨氮*3f浓度分别为!*/c$6$*!/)2gc#*)**!g)6#c$()#1*!/)**cg)6g.,-h)由于初沉池接纳污泥消化上清液及垃圾场的渗滤液$其出水LL较高$达到了$((c$((.,-h)!#$试验装置试验装置如图*所示$泥膜复合工艺中试装置!7L的有效容积为6)./$依次分为厌氧区!7f*缺氧填料区!74*好氧区!M$容积分别为()62*)6*/)#2./$好氧区后设置二沉池进行泥水分离)缺氧区与好氧区内均投加了悬浮填料$硝化液回流点设置在好氧区!M末端$回流至缺氧区!74$污泥由二沉池回流至厌氧区!7f)稳定后的进水流量为()1g./-=$内*外回流比均为*((e$污泥龄为6cg0$污泥浓度为)$c1)(,-h)纯膜工艺中试装置!&’有效容积为$)*./$依次为缺氧区7!*7及好氧区M!*M$容积分别为*)(g**)(g**)11**)$(./)由于纯膜工艺进水LL不宜过高$在起始端设置预沉池$先经预沉池去除大部分LL)硝化液回流点设在M$回流至7!)纯膜中试由于采用新填料$需培养挂膜$前期水量根据挂膜情况逐渐增加)*c#/0为培养期$进水流量为()g./-=(挂膜完成后$进水流量为*)./-=)!!#$!#$%&’#$()*+(),%&)-./01234536!’!!$!$#$%&’576,)8),936(&:-01图!试验装置示意!#%接种污泥与悬浮填料泥膜复合工艺试验装置接种污泥采用该污水厂生化池活性污泥$悬浮填料采用该污水厂好氧池的Lf’8型悬浮填料$直径为$..$厚为*(..$壁厚为()1..$有效比表面积为#(.-./$符合,水处理用高密度聚乙烯悬浮载体-!]b-31#*+(*1标准)挂膜前其相对密度略小于水!()21c()26$挂膜后则与水接近!*)(((c*)((/)好氧区及缺氧区的填料填充率均为/(e%1c#’)纯膜工艺装置采用新填料$其中$缺氧区7!采用Lf’8#型悬浮填料$直径为$..$厚为$..$壁厚为()1..$有效比表面积为g((.-./(缺氧区7采用Lf’8!型悬浮填料$直径为$..$厚为*(..$壁厚为()1..$有效比表面积为1$(.-./(好氧区采用Lf’8#型悬浮填料)各区的填料填充率均为$(e%/’)!#&水质分析方法进*出水常规指标均采用国标方法测定$硝酸盐氮采用紫外分光光度法测定$YE值*KM采用I3I%@;8/1/(;仪测定)悬浮填料的硝化速率测定方法如下#将填料从反应器取出后用蒸馏水洗净$以防止残留活性污泥$将填料投入*h反应器中$加入蒸馏水$投加硫酸铵!控制氨氮浓度为1(.,-h和碳酸氢钠后曝气并开始计时$控制KM为1c#.,-h$每隔()$=取水样测定氨氮浓度)&6*&???)?:NW,:X=N:)BC.郑志佳!等’移动床生物膜反应器两种不同工艺形式的性能对比第//卷!第**期悬浮填料的反硝化速率测定方法如下#将填料从反应器取出后用蒸馏水洗净$以防止残留活性污泥$将填料投入*h反应器中$加入中试用水$投加硝酸钾!控制硝酸盐氮浓度为1(.,-h后搅拌并开始计时$每隔*(c*$.;P取样测定硝酸盐氮浓度)$结果与讨论$#!对的去除效果泥膜复合系统由于接种了污水厂生化池污泥$悬浮填料也取自生化池$系统自启动稳定后$出水]MK浓度即可达到一级7标准$且平均值仅为//)(*.,-h$去除率可达2*)26e)而纯膜系统采用新填料$首先进行生物膜培养$随着填料逐渐成熟$对]MK的降解效果逐步变好$/$0后已经可以稳定达到一级7标准$自此至试验结束出水]MK均值为1#)*.,-h$去除率为g1)((e)从出水]MK的效果来看$泥膜复合系统要优于纯膜系统$泥膜复合系统出水的]MK浓度更低)分析主要原因为依靠基质浓度传质的纯膜系统$对溶解性有机物的去除效果良好$但是无法像活性污泥那样吸附*包裹*分解颗粒有机物$对颗粒有机物的利用效果较差$造成出水中的]MK虽然可以达到$(.,-h以下$但是与泥膜复合系统相比则其浓度偏高)$#$对氨氮的去除效果同]MK的去除效果相似$由于采用接种污泥以及成熟填料$泥膜复合系统对氨氮的去除效果自启动完成后即非常良好!见图$出水平均值为*)#$.,-h$远低于一级7标准$去除率达到2$)66e)纯膜系统由于采用新填料$且硝化菌为自养菌$在挂膜时如果有剩余的有机物进入硝化区$也会影响填料上的菌群性能$所以到/$0时]MK去除效果基本稳定之后$纯膜系统对氨氮的去除效果才逐渐显露出来)至g(0时系统运行稳定$出水氨氮稳定在()$*.,-h左右$去除率也达到了2g)2*e)!#$%&%’(%)*+,%!-./%01/20-345!!#67$+!+*++*,+!#89$%&’%!#$%&%’(%)*+,%!-./%01/20-345!!#67$+!+*++*,+!#89$%&’%图$中试系统对氨氮的去除效果泥膜复合系统与纯膜系统的氨氮容积负荷如图/所示)可以看出$在出水仍剩余有*)#$.,-h氨氮的前提下$泥膜复合系统的硝化区氨氮容积负荷均值为()**+,-!./&0$由于进水负荷未变$所以试验期间的去除负荷也保持了相对的稳定)而纯膜系统至#10时$在培养完成后$水量基本稳定在*)./-=$容积负荷均值为()1*+,-!./&0$约为泥膜复合系统的倍)!#!!$%!$!!&%!&!!’%!’!!!%&!!()#!!#$*+,-!./$!)0’12!3!’!!’&!%&’()*’(!图%中试系统硝化容积负荷泥膜复合系统的去除负荷变化与进水氨氮浓度变化的相关性较强)从这一点分析$泥膜复合系统的硝化区氨氮去除负荷应该与进水负荷有关)根据试验研究%/’$氨氮浓度小于()*$.,-h时才会对硝化作用产生抑制$而泥膜复合系统的出水氨氮浓度均值达到了*)#$.,-h$即基质浓度并非泥膜复合系统去除氨氮的限制因素)泥膜复合系统出水氨氮浓度均值高于纯膜系统$在设计负荷内难以实现极限去除)纯膜系统经过初期的培养$稳定后的负荷均值远高于泥膜复合系统$根据进水氨氮浓度的变化$