固定床生物膜反应器处理煤矿生活污水的实验研究

郑彭生， 杨建超， 裴 菲， 高 杰

(煤科集团杭州环保研究院有限公司， 杭州 311201)

0 引 言

1 实 验

1.1 装置

图1 固定床生物膜反应器示意Fig. 1 Schematic of fixed-bed biofilm reactor

1.2 实验方法

实验过程分为反应器启动、稳定运行和参数分析3个阶段。启动阶段，接种邹城某煤矿污水处理厂缺氧池活性污泥(MLSS 3 862 mg/L、MLVSS 2 827 mg/L、SVI 91 mL/g)，按80 mg/L COD当量投加乙酸钠，以0.2 m3/h初始流量持续进水，待载体挂膜后，根据反应器实际处理效果逐级提高进水流量至0.5 m3/h，结合处理效果与扫描电镜(日立SU8010)分析反应器启动阶段是否完成。稳定运行阶段，进水流量0.5 m3/h，水力停留时间t为1.4 h，按80 mg/L COD当量投加乙酸钠，以实测值分析反应器对主要污染物的去除效果。影响固定床生物膜反应器运行效果的因素众多，考虑到后置反硝化单元的进水水质特征和处理要求，参数分析阶段主要考察t、碳氮质量浓度比α、载体区高度h等关键参数对处理效果的影响，t和α的每一个因素水平维持3 d，对污染物指标取均值进行统计。

2 结果分析

2.1 关键污染物的去除

表1 污染物去除效果Table 1 Removal effects on pollutants

载体挂膜后，附着的生物膜呈灰褐色且粘性较好，扫描电镜如图2所示。在挂膜初期和稳定运行期，载体孔道均附着大量杆菌、球菌和丝状菌，菌落种类较为丰富，杆菌为优势菌。相比挂膜初期，稳定运行期生物量更高，杆菌所占比例更高，胞外聚合物更多。反硝化细菌以球菌和杆菌为主，群落特征与已有反硝化深度脱氮研究结果较为接近[16]，COD与TN的去除主要通过反硝化作用实现。

图2 生物膜扫描电镜Fig. 2 Scanning electron microscope picture of biomembrane

2.2 水力停留时间的影响

在连续进水、按80 mg/L COD当量投加乙酸钠的条件下，调整进水流量(Q为0.4～1.0 m3/h)，改变水力停留时间，其对处理效果的影响如图3所示。

图3 水力停留时间对处理效果的影响Fig. 3 Effects of hydraulic retention time on treatment efficiency

2.3 碳氮质量浓度比的影响

图4 碳氮质量浓度比对处理效果的影响Fig. 4 Effects of carbon-nitrogen mass concentration ratio on treatment efficiency

2.4 载体区高度的影响

图5 载体区高度对处理效果的影响Fig. 5 Effects of carrier area height on treatment efficiency

3 结 论

(3)单因素实验结果表明，固定床生物膜反应器的最佳参数为t=1.17 h、α=4、h=1.2 m。