丝瓜络悬浮填料移动床处理生活废水研究

2020-01-09刘晗

云南化工 2019年12期

刘晗

（东莞理工学院城市学院，广东东莞 523419）

悬浮填料移动床工艺兼具移动床生物膜反应器（MBBR）和生物接触氧化法（BCO）两者的优点，是一种高效的污水处理方法。它克服了BCO 工艺生物膜过厚易结团、填料易堵塞的缺点，其依靠比重接近水的悬浮填料在曝气和水流的作用下在反应器内自由流动，悬浮生长的活性污泥和附着生长的悬浮生物膜协同净化污水[1]。

丝瓜络为纯天然植物果实，由多层丝状纤维相互交错在一起形成立体多孔网状。其主要化学成分是纤维素、半纤维素及木质素，具有轻盈、韧性强、耐磨而富有弹性，具有较强的亲水性和比表面积，易于挂膜等特点，因此本文以天然丝瓜络为原材料，制备丝瓜络悬浮填料，并应用于悬浮填料移动床中，探究其对生活废水的净化效果。

1 材料与方法

1.1 实验材料

1.1.1 丝瓜络填料

实验选用天然的丝瓜络，将其剪成5cm 左右的小段，每小段重量约为0.8g。将剪切好的丝瓜络用去离子水浸泡2h 洗净，并在90 摄氏度环境下干燥3h。将干燥后的丝瓜络放入直径为9cm聚乙烯空心填料球中，制备成丝瓜络填料，见图1。

1.1.2 模拟生活废水水质

图1 丝瓜络填料

实验采用东莞理工学院城市学院映月湖湖水为原水，分别添加葡萄糖、硫酸铵、磷酸二氢钾及少量微量元素来调整水中的COD、氨氮、总磷，模拟生活废水的水质见表1。

表1 模拟生活废水水质

1.1.3 实验研究装置

1 组MBBR 反应器，采用L×B×H=600mm×400mm×340mm 的长方体有机玻璃，反应区有效容积为70 L，该装置下部进水，上部出水，池底设有排泥管。

1.2 实验方法

1.2.1 实验装置的启动

生物膜自然培养阶段将制备的丝瓜络悬浮填料投入到MBBR 反应器中，保持填充率为30%，并向反应池中注入湖水。本实验采用自然培养法，按照m（BOD5）∶m（N）∶m（P）=100∶5∶1的比例投加葡萄糖、硫酸铵、磷酸二氢钾补充营养物质[2]。培养初期采用闷曝法，每天更换湖水及投加营养物质各一次，经过2 周的培养，丝瓜络悬浮填料挂膜初见成效，挂膜生物量达0.49gMLSS﹒g/丝瓜络，见图2。

图2 丝瓜络填料挂膜前后对照

生物膜驯化阶段丝瓜络悬浮填料挂膜初见成效后开始进入驯化阶段，此阶段通过模拟配制生活污水，保持连续进水量，进水量约为5L/h。在此期间保持间歇排泥，并将大部分悬浮状态的微生物排掉，以保证挂膜在填料上的微生物大量繁殖。驯化阶段持续2 周时间，此时生物膜逐渐成熟，呈黄褐色，经镜检发现有大量的轮虫、累枝虫、钟虫等出现，这些表明实验装置启动成功[2]。

1.2.2 水质指标及测试方法

本实验在水污染控制工程实验室内进行，进水水质指标见表1。在连续进水阶段，每日二个时间点（9:00、17:00）取水样，并测定各项主要指标。本实验采用连华科技的5B-1（F）型COD快速测定仪、5B-3（B）型COD 多元速测仪，SS测定仪进行水质指标的检测与分析。

2 实验装置运行效率及分析

2.1 HRT 运行参数分析

实验装置运行参数HRT 与COD 去除率如图3 所示，随着HRT 的增加，COD 去除效果越好。当HRT 为5h 时，COD 去除率达91.64%。

2.2 COD 的去除效率

从图4 可知，实验装置在连续运行期间，调节HRT 为4h，COD 平均去除效率为82.95%。在进水COD 浓度在500～600mg/L 的情况下，出水COD 浓度稳定在50mg/L 左右，去除效率良好。

2.3 NH3-N 的去除效率

图3 HRT 对COD 去除率的影响

图4 连续运行期间COD 去除效率

从图5 可知，实验装置在连续运行期间，氨氮平均去除效率为74.19%。在进水氨氮浓度在20～30mg/L 的情况下，出水氨氮浓度稳定在7mg/L 左右，去除效率良好。由于丝瓜络悬浮填料上附着一定厚度的生物膜，在生物膜表层发生好氧硝化作用，而形成的硝化产物又成为生物膜内层厌氧反硝化的底物，从而提高了脱氮效率[3]。

图5 连续运行期间氨氮去除效率

2.4 TP 的的去除效率

从图6 可知，实验装置在连续运行期间，总磷去除效率波动较大，平均去除率为65.78%。生物除磷主要是通过聚磷菌好氧聚磷，厌氧释磷来完成，需要通过厌氧-好氧环境交替，最终排除聚磷污泥来实现。本实验装置主要依靠附着在丝瓜络悬浮填料上的生物膜来净化水质，产泥量少，无法满足除磷过程所需的环境要素，因此其生物除磷效率不突出。