MBBR 处理生活污水技术研究

江苏农业科学2014 年第42卷第12期一383王京城。MBBR处理生活污水技术研究[J].江苏农业科学,2014 ,42(12) :383 -385.doi: 10.15889/j. isn. 1002 - 1302. 2014.12. 128MBBR处理生活污水技术研究王京城(辽宁省环境科学研究院,辽宁沈阳110161)摘要:针对传统填料亲水性差、附着能力差的缺点,采用新型改性填料,较好地克服了以上缺点。试验结果表明:移动床生物膜反应器( moving bed biofilm reactor , MBBR )在采用排泥法挂膜时,在温度为14~18 C、水力停留时间为10h. .曝气量为320 L/h填料填充率为40%时,出水可达一-级 A标准。关键词: MBBR;生活污水;填料;填充率中图分类号: X703文献标志码: A文章编号:1002 - 1302 (2014)12 -0383 -03.移动床生物膜反应器( moving bed bioflm reactor , MBBR)构会越来越复杂,生物膜会越来越厚,从而变得清晰可见,生作为-一种新型的污水处理技术,以其低能耗、低投资维护管物:量也会越来越多,逐渐达到稳定的状态。理简单等特性在农村水污染治理中被逐步认可并推广川。移动床生物膜反应器的研究方向主要包括生物膜载体的开发与改良、微生物的附着与膜机理的研究、反应器工艺的改善、动力学研究等[2-3]。本试验采用的新型填料具有比表面积大、粗糙度高、易挂膜、无堵塞、亲水性好等优点,本研究以期/2通过试验验证MBBR处理污染物的能力,探索该工艺处理生活污水的运行参数,包括HRT(水力停留时间)、化学需氧量( COD)去除能力、曝气量、填料填充率等,从而为中试试验及工程应用提供基础资料。1材料与方法1一水槽; 2- 蠕动泵; 3- 初沉池; 4- 空气泵; 5-转子流量计; 6-二沉池; 7- 填料; 8- 曝气装置; 9-筛网1.1试验 用水图1 MBBR试验装 置以某单位化粪池污水为处理对象,水质成分为:C0D350 ~450 mg/L,氨氮40~ 70 mg/L,总氮50 ~ 80 mg/L,总磷图2为不同时期内微生物的挂膜情况,图2 -a为微生物4~8 mg/L,pH值6.8~7.6。挂膜初期,填料上只有部分低等微生物附于填料表面,它们主1.2 试验装置要是作用在填料表面形成黏膜,用肉眼还不能够看清这些微研究用试验装置主体结构由有机玻璃制成,固定在铁架生物;图2-b为培养8d后微生物的生长情况,填料表面出上,反应池的长度为40 cm,宽度40 cm,高91 cm,总有效体积现1层薄薄的絮状体,这是一-些以细菌为养料的微生物逐渐达0. 145 6 m'。初沉池与二沉池均为竖流式沉淀池。曝气装增长的结果。图2-c、图2-d为生长趋于稳定的生物膜,它置采用的是微孔曝气。MBBR 工艺流程见图1。们含有各种各样的微生物，构成- -个完整的生态群体。1.3启 动试验(挂膜阶段)移动床生物膜反应器生物膜上细菌的镜检结果见图3,可本试验采用闷曝自然挂膜法,接种污泥来自于某污水处见生物膜上生长着大量杆菌和球菌类细菌, 它们是生物膜中最理厂曝气池内活性污泥,接人放有填料的移动床生物膜反应小的微生物群体,不但自身能够利用污水中的有机物质合成自器内,闷曝2 d。试验用水为化粪池水与自来水的混合,将进身细胞,还可以为其他微生物提供养料,在填料挂膜上也作为水C0D的浓度调到约400mg/L左右,氨氮浓度为40mg/L最基本的条件,因此在构成生物膜中起着举足轻重的作用。左右，连续进水,水力停留时间为12 h,曝气量逐渐从220 L/h2不同因素对 COD去除效果的影响分析提高到300L/h,水温为18 C。随着时间的推移，填料上会逐中国煤化工渐出现肉眼能够看见的生物膜,生物膜中的微生物的种类、结.1MHCNMHG水COD浓度400mg/L、氨收稿日期:2014-02-18氮浓度为40 mg/L曝气量为320 L/h、填料填充率为40%、温基金项目:国家水体污染控制与治理科技重大专项(编号:度为14~18 C的条件下，考察4.6.8、10、12 h水力停留时间2012zx07202 - 003)。对COD去除效果的影响。作者简介:王京城(1981-),男,黑龙江牡丹江人，硕士,工程师,从事由图4可以看出,水力停留时间为4 ~ 10 h,对C0D去除水污染控制技术研究工作。E - mail: laeswjc@ 163. com。效果的影响很显著;随着水力停留时间的延长,出水COD浓- -384 -江苏农业科学2014 年第42卷第12期田a.微生物挂膜初期b.培养8d后的生物膜c.生长趋于稳定的生物膜d.生长趋于稳定的生物膜图2不同时期微生 物的挂膜情况料填满，由于水的剪切力作用,悬浮的微生物也较多,说明生物膜量达到稳定值;继续增加水力停留时间至12h时,COD的去除率变化幅度趋于平缓,水中的有机物去除达到平衡,如继续增加HRT,势必会造成微生物的碳源不足而影响整个生物膜系统。因此从COD的去除效果和经济成本考虑,当水力停留时间为10h时最为理想。2.2曝 气量在以上条件不变的基础上,将水力停留时间设定为10 h,曝气量分别选定140 、200、260、320 380 L/h 时,考察溶解氧对C0D去除效果的影响,试验结果如图5所示。1 100400t 8(300士带来。60会200◆一去除率- 40100t 20100 150 200 250 300 350 400图3生物 膜细菌的镜检结果曝气量(Lh)500 r图5曝气量对 COD的去除效果80_由图5可以看出,溶解氧对C0OD的去除率并没有太大的00 t50。影响。但是在不同的曝气条件下,去除C0D的微生物却相差r去除率,堡很大:当曝气量维持在200Lh以内时,溶解氧很低,池内几乎为缺氧状态,大量丝状菌产生,悬浮微生物很多，填料内部20生物膜的絮状体也非堂松勘进到.二沉池的污水中含有大量结构中国煤化工定效果非常差,进而影响出10水力停留时间(h)水水YHCNMHG料在池内流动缓慢,如果扩图4水力停 留时间对COD的去除效果大池内静止填料的区域范围,导致溶解氧不能充分利用,反应池中的污水也呈不均匀分布;当曝气量达到260 L/h以上时，度越来越小，当达到10 h时，出水COD的浓度低于50 mg/L,池内的微生物几乎都存在于生物膜上,COD主要是被生物膜优于CB18918--2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中上的微生物去除,悬浮微生物量明显减少,大部分都是生物膜的一级A标准。此外在试验过程中也观察到,微生物已将填上脱落的残体,它们结构密实,不易被水流打散,随后会随着江苏农业科学2014 年第42卷第12期一385水流进入二沉池而易于沉淀下来,出水水质较好;当曝气量在下,生物膜出现大量的脱落现象,且脱落的生物膜体积小,在320 L/h时,出水达到最佳值,溶解氧浓度约为3.7 mg/L;当二沉池内不易沉降,导致出水含有较多的微生物,因此去除效继续加大曝气量,COD的去除效果不是很明显,如果继续加果不理想;当进水C0D为400~600 mg/L时,生物膜又恢复大曝气量会导致池内的搅拌强度过于激烈,既增加成本又会到原来的量,不但能够保证微生物厌氧层和好氧层同时消耗使水的剪切力加大,造成生物膜严重脱落。水中的碳源,而且生物膜大块脱落,在二沉池中能够快速沉2.3 填充率降,使得出水水质良好;当进水C0OD浓度在600 mg/L以上在进水COD浓度400 mg/L.氨氮浓度为40 mg/L、曝气时,尽管去除率略有所下降,但是出水已经有明显上升趋势，量为320.3 L/h、温度为14~ 18 C条件下,设置填料填充率分这是因为较高的碳源会使池内的的微生物大量繁殖,尤其是别为30%、40%、50%，研究不同水力停留时间下填充率对悬浮微生物,它们虽然能够吸收大量的有机物但是在池内这C0D去除效果的影响,试验结果见图6。些微生物经过水和填料的剪切力作用,使得悬浮微生物的体100r积较小，去除效果有所下降。填充率(%)2.5 容积负荷册80一:在其他条件不变的情况下,考察不同的容积负荷对有机物去除的影响结果见表1。70-表1容积负荷对 COD的去除效果50-容积负荷COD的去除率[kg/(m'. d) ]50io 120. 53178.00. 96089.8水力停留时间(h)图6填充率对 COD的去除效果1. 50689. 91. 95089.5由图6可见,在4 ~8 h的水力停留时间下,去除率几乎2.38688.53. 05187.4为3条平行曲线;随着微生物水力停留时间的延长,去除率越3. 98284.3来越好,这时起主导作用的是填料的填充率，也就是微生物的5. 176.80. 8量决定去除效果，因为池内含有的有机物越多, 生物膜量就越多,而填料较少时不能保证微生物量,因此刚开始时50%填由表1可见容积负荷对有机物的去除率的影响,在容积料的去除率占较大优势。但是填料填充得越多也并不是在水负荷较低的情况下，去除效率相对较低,主要是原因可能是碳力停留时间短时就好,这也取决于曝气量,因为生物膜越多，源不足,微生物量少,填料较轻,受到水的冲刷力较大,脱落生曝气量的消耗就越大,池内溶解氧含量就会越来越少,出水水物膜被搅碎,出水中夹杂细小的生物膜碎片;随着容积负荷的质也会越来越差。当水力停留时间为10 h时,40%的填料几加大,去除率越来越好,生物膜量比较稳定,当容积负荷超过乎接近50%填料的去除效果,这是因为40%的生物膜量几乎3.0 kg/(m'. d)时, 去除率略有下降,但是下降幅度不大,主接近50%填料的生物膜量,说明这时填料填充率已经不能起要原因可能是因为池内悬浮的微生物较多,池内溶解氧不足,主导作用;当水力停留时间为12h时,30%填料的去除率也开填料质量加大,搅拌强度下降,但是仍然能够保证80%的去除始逐渐靠近40% .50%填料。综合考虑,选40%填充率。率,说明生物膜法的抗冲击负荷能力相对活性污泥法占优势。2.4 COD浓度在设定水力停留时间为10 h.曝气量为320. 3 Lh、温度3结论为14~18 C、填充率为40%的条件下,考察不同COD浓度对研究结果表明，在温度为14~18 C、水力停留时间为有机物的去除效果,试验结果如图7所示。10h,曝气量为320L/h、填料填充率为40%时,COD去除率200十出水COD浓度100可达89.8%,达到-级A标准。不同容积负荷条件下,COD日180-去除率去除率均维持在较高的水平,说明该系统有较强的抗冲击负曾160--90荷能力。通过对微生物的生物相观察显示,填料.上长有种类140-繁多的微生物,还有各种钟虫.鞭毛虫轮虫等,生物膜量非常100-80悬大,这对污水处理有较大的帮助。8060-7参考中国煤化工20040000800 1 000[1]张MYH.CN M H G艺在农村水污染治理中的应进水COD浓度( mg/L)用[J]中国给水排水,2009 ,25(16) :50 -52.图7有机物浓度对COD的去除效果[2]荆洁颖,李文英移动床生物膜反应器污水处理工艺的研究现状及展望[J].煤化工,2008 ,36(4):23 -27.图7表明,在进水C0D浓度为200mg/L时,有机物的去[3]赵江冰.移动床生物膜反应器技术处理废水研究[D].上海: 上除率为78%,去除效果不是很好,因为在较低的COD浓度海大学,2004.