懸浮載體生物流化床反應器脫氮試驗研究.pdf

1、我國是一個干旱、嚴重缺水的國家，隨著城市化率的不斷提高，污水量大幅度增加，自然水體富營養(yǎng)化日趨嚴重，符合標準的可供水源急劇減少，水資源短缺已成為制約我國社會經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸。提高中小型點源污水的處理率、降低排水中氮的含量是控制水體富營養(yǎng)化的關(guān)鍵，因此開發(fā)高效、節(jié)能的中小型點源污水脫氮工藝具有重大的現(xiàn)實意義。
　　本文在全面分析污水生物脫氮原理及生物流化床特點的基礎(chǔ)上，試驗研究了一種新型污水生物脫氮工藝，即懸浮載體生物流化床反應器。<

2、br>　　本研究首次提出了一種全新的反應器——懸浮載體生物流化床。該工藝為缺氧好氧一體式，并在好氧區(qū)投加填料，強化了系統(tǒng)的硝化功能；好氧區(qū)內(nèi)不安裝導流裝置，通過改變曝氣裝置的位置來達到氣、液、固三相的均勻混合；缺氧區(qū)內(nèi)設(shè)計安裝了攪拌片及三相分離器，使反硝化產(chǎn)生的N2及時排出系統(tǒng)，促進反應向正方向進行，提高脫氮效率，攪拌片的作用還使缺氧區(qū)布水均勻；同時將傳統(tǒng)的水平流動方式改為向上流動方式，節(jié)省了占地面積及投資，在一個反應器的不同區(qū)域內(nèi)完成

3、了生物脫氮過程，實現(xiàn)了污水處理一體化，簡化了工藝流程。
　　填料是該工藝的核心部分，內(nèi)部有波紋隔板支撐，圓柱體表面呈波紋狀凹凸不平，容易掛膜，主要掛膜區(qū)域為填料內(nèi)部。填料內(nèi)部表面凹陷處所形成的生物膜比較厚，反應器內(nèi)的生物量大，試驗期間MLSS值可高達9500～11000mg/L；同時在填料表面生物膜較厚處易形成厭氧層，進而形成缺氧——好氧微環(huán)境，使同步硝化反硝化脫氮成為可能，提高了反應器的脫氮效率。填加投加量約為好氧區(qū)體積的30％

4、，密度為0.4～0.45×103kg/m3，質(zhì)輕高強，節(jié)省動力，運行中填料在曝氣作用下呈流化狀態(tài)，三相接觸充分，達到良好的處理效果。因此可得出結(jié)論，以波紋狀圓柱體聚丙烯填料作為流化床的懸浮載體填料為佳。
　　論文首先研究了懸浮載體生物流化床反應器的脫氮效能。結(jié)果表明，懸浮載體生物流化床反應器是一種有效的城市污水處理工藝，并對水質(zhì)的變化有一定的抗沖擊能力。該工藝對有機物和氨氮均有較高的去除率，對總氮也有明顯的去除效果。正式運行期間進

5、水容積負荷在1～28kgCOD/m3.d之間變化，試驗結(jié)果表明，當容積負荷小于15kgCOD/m3.d時，COD平均出水濃度為23.59mg/L，平均去除率為89.52%，最高可達98.38%；氨氮平均出水濃度為6.91mg/L，平均去除率為83.66%，最高可達96.38%；總氮平均去除率為52.49%，最高可達69.71%。
　　論文分別研究了有機負荷、水溫、pH值及硝化液回流比對反應器處理效能的影響。結(jié)果表明，當容積負荷小于

6、15kgCOD/m3.d時，COD出水平均濃度為23.59mg/L，氨氮去除效果隨COD容積負荷的增加而降低，其出水平均濃度為6.52mg/L，滿足《污水綜合排放標準》一級標準；當容積負荷在9～17kgCOD/m3.d范圍內(nèi)，TN去除率隨COD容積負荷的增加逐漸提高，低于9kgCOD/m3.d時，由于碳源缺少，TN去除率較低，高于17kgCOD/m3.d時，因氨氮硝化受阻，反硝化失去基礎(chǔ)，TN去除率亦開始下降。系統(tǒng)中COD、氨氮及TN的

7、去除效率均隨水溫的降低而降低，當水溫低于10℃時，異養(yǎng)碳化菌和自養(yǎng)硝化菌活性都大為降低，系統(tǒng)對COD、氨氮及TN平均去除率分別低至69.62%、62.53%、17.51%，因此本試驗中臨界溫度點為10℃。硝化液回流比對COD和氨氮的去除效果影響不大，而對總氮的去除效果產(chǎn)生了較大的影響，當硝化液回流比為2：1時，TN平均去除率為48.97%，回流比為4：1時，去除率為59.32%，當回流比為3：1時，TN去除效果最好，平均去除率可達61.

8、90%。
　　論文揭示了懸浮載體流化床好氧區(qū)內(nèi)同步硝化反硝化的過程。結(jié)果表明，好氧區(qū)總氮濃度低于缺氧區(qū)，證明了同步硝化反硝化的存在，約有19.53%的總氮通過同步硝化反硝化作用去除。DO是影響同步硝化反硝化的一個重要因素。當DO值為3.7mg/L時，硝化和反硝化速率接近，總氮去除效果最佳可達57.98%。同時由于硝化反硝化是由自養(yǎng)菌和異養(yǎng)菌共同作用的結(jié)果，所以有機負荷必須控制在一個最佳的范圍內(nèi)才能達到較好的同步硝化反硝化效果。本試

9、驗中容積負荷應控制在9～17kgCOD/m3.d。
　　通過顯微鏡和掃描電鏡的觀察，考察了反應器啟動及正式運行階段活性污泥及生物膜的微生物組成和形態(tài)特征，分析了反應器內(nèi)的微生物特性。生物膜的存在使反應器內(nèi)生存著世代周期較長的微生物，豐富的生物相為系統(tǒng)功能的正常運行提供了有效的保證。反應器表現(xiàn)出處理效果好、抗沖擊負荷能力強、污泥產(chǎn)量低等高效運行特征。
　　最后，在對試驗數(shù)據(jù)進行分析的基礎(chǔ)上，對反應器的實際運行機理進行了研究，并