絲瓜絡(luò)懸浮填料移動(dòng)床處理生活廢水研究

劉 晗

（東莞理工學(xué)院城市學(xué)院，廣東 東莞 523419）

懸浮填料移動(dòng)床工藝兼具移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器（MBBR）和生物接觸氧化法（BCO）兩者的優(yōu)點(diǎn)，是一種高效的污水處理方法。它克服了BCO 工藝生物膜過厚易結(jié)團(tuán)、填料易堵塞的缺點(diǎn)，其依靠比重接近水的懸浮填料在曝氣和水流的作用下在反應(yīng)器內(nèi)自由流動(dòng)，懸浮生長(zhǎng)的活性污泥和附著生長(zhǎng)的懸浮生物膜協(xié)同凈化污水[1]。

絲瓜絡(luò)為純天然植物果實(shí)，由多層絲狀纖維相互交錯(cuò)在一起形成立體多孔網(wǎng)狀。其主要化學(xué)成分是纖維素、半纖維素及木質(zhì)素，具有輕盈、韌性強(qiáng)、耐磨而富有彈性，具有較強(qiáng)的親水性和比表面積，易于掛膜等特點(diǎn)，因此本文以天然絲瓜絡(luò)為原材料，制備絲瓜絡(luò)懸浮填料，并應(yīng)用于懸浮填料移動(dòng)床中，探究其對(duì)生活廢水的凈化效果。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1.1 絲瓜絡(luò)填料

實(shí)驗(yàn)選用天然的絲瓜絡(luò)，將其剪成5cm 左右的小段，每小段重量約為0.8g。將剪切好的絲瓜絡(luò)用去離子水浸泡2h 洗凈，并在90 攝氏度環(huán)境下干燥3h。將干燥后的絲瓜絡(luò)放入直徑為9cm聚乙烯空心填料球中，制備成絲瓜絡(luò)填料，見圖1。

1.1.2 模擬生活廢水水質(zhì)

圖1 絲瓜絡(luò)填料

實(shí)驗(yàn)采用東莞理工學(xué)院城市學(xué)院映月湖湖水為原水，分別添加葡萄糖、硫酸銨、磷酸二氫鉀及少量微量元素來調(diào)整水中的COD、氨氮、總磷，模擬生活廢水的水質(zhì)見表1。

表1 模擬生活廢水水質(zhì)

1.1.3 實(shí)驗(yàn)研究裝置

1 組MBBR 反應(yīng)器，采用L×B×H=600mm×400mm×340mm 的長(zhǎng)方體有機(jī)玻璃，反應(yīng)區(qū)有效容積為70 L，該裝置下部進(jìn)水，上部出水，池底設(shè)有排泥管。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)裝置的啟動(dòng)

生物膜自然培養(yǎng)階段 將制備的絲瓜絡(luò)懸浮填料投入到MBBR 反應(yīng)器中，保持填充率為30%，并向反應(yīng)池中注入湖水。本實(shí)驗(yàn)采用自然培養(yǎng)法，按照m（BOD5）∶m（N）∶m（P）=100∶5∶1的比例投加葡萄糖、硫酸銨、磷酸二氫鉀補(bǔ)充營養(yǎng)物質(zhì)[2]。培養(yǎng)初期采用悶曝法，每天更換湖水及投加營養(yǎng)物質(zhì)各一次，經(jīng)過2 周的培養(yǎng)，絲瓜絡(luò)懸浮填料掛膜初見成效，掛膜生物量達(dá)0.49gMLSS﹒g/絲瓜絡(luò)，見圖2。

圖2 絲瓜絡(luò)填料掛膜前后對(duì)照

生物膜馴化階段 絲瓜絡(luò)懸浮填料掛膜初見成效后開始進(jìn)入馴化階段，此階段通過模擬配制生活污水，保持連續(xù)進(jìn)水量，進(jìn)水量約為5L/h。在此期間保持間歇排泥，并將大部分懸浮狀態(tài)的微生物排掉，以保證掛膜在填料上的微生物大量繁殖。馴化階段持續(xù)2 周時(shí)間，此時(shí)生物膜逐漸成熟，呈黃褐色，經(jīng)鏡檢發(fā)現(xiàn)有大量的輪蟲、累枝蟲、鐘蟲等出現(xiàn)，這些表明實(shí)驗(yàn)裝置啟動(dòng)成功[2]。

1.2.2 水質(zhì)指標(biāo)及測(cè)試方法

本實(shí)驗(yàn)在水污染控制工程實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)見表1。在連續(xù)進(jìn)水階段，每日二個(gè)時(shí)間點(diǎn)（9:00、17:00）取水樣，并測(cè)定各項(xiàng)主要指標(biāo)。本實(shí)驗(yàn)采用連華科技的5B-1（F）型COD快速測(cè)定儀、5B-3（B）型COD 多元速測(cè)儀，SS測(cè)定儀進(jìn)行水質(zhì)指標(biāo)的檢測(cè)與分析。

2 實(shí)驗(yàn)裝置運(yùn)行效率及分析

2.1 HRT 運(yùn)行參數(shù)分析

實(shí)驗(yàn)裝置運(yùn)行參數(shù)HRT 與COD 去除率如圖3 所示，隨著HRT 的增加，COD 去除效果越好。當(dāng)HRT 為5h 時(shí)，COD 去除率達(dá)91.64%。

2.2 COD 的去除效率

從圖4 可知，實(shí)驗(yàn)裝置在連續(xù)運(yùn)行期間，調(diào)節(jié)HRT 為4h，COD 平均去除效率為82.95%。在進(jìn)水COD 濃度在500～600mg/L 的情況下，出水COD 濃度穩(wěn)定在50mg/L 左右，去除效率良好。

2.3 NH3-N 的去除效率

圖3 HRT 對(duì)COD 去除率的影響

圖4 連續(xù)運(yùn)行期間COD 去除效率

從圖5 可知，實(shí)驗(yàn)裝置在連續(xù)運(yùn)行期間，氨氮平均去除效率為74.19%。在進(jìn)水氨氮濃度在20～30mg/L 的情況下，出水氨氮濃度穩(wěn)定在7mg/L 左右，去除效率良好。由于絲瓜絡(luò)懸浮填料上附著一定厚度的生物膜，在生物膜表層發(fā)生好氧硝化作用，而形成的硝化產(chǎn)物又成為生物膜內(nèi)層厭氧反硝化的底物，從而提高了脫氮效率[3]。

圖5 連續(xù)運(yùn)行期間氨氮去除效率

2.4 TP 的的去除效率

從圖6 可知，實(shí)驗(yàn)裝置在連續(xù)運(yùn)行期間，總磷去除效率波動(dòng)較大，平均去除率為65.78%。生物除磷主要是通過聚磷菌好氧聚磷，厭氧釋磷來完成，需要通過厭氧-好氧環(huán)境交替，最終排除聚磷污泥來實(shí)現(xiàn)。本實(shí)驗(yàn)裝置主要依靠附著在絲瓜絡(luò)懸浮填料上的生物膜來凈化水質(zhì)，產(chǎn)泥量少，無法滿足除磷過程所需的環(huán)境要素，因此其生物除磷效率不突出。

圖6 TP 的的去除效率

3 結(jié)論

絲瓜絡(luò)懸浮填料采用純天然植物，物美價(jià)廉，環(huán)境友好。經(jīng)過微生物培養(yǎng)及掛膜表明絲瓜絡(luò)易于掛膜，且生物量達(dá)0.49gMLSS﹒g/絲瓜絡(luò)，是一種優(yōu)良的生物膜填料。

絲瓜絡(luò)懸浮填料移動(dòng)床處理模擬生活廢水，在水溫9～22℃大范圍波動(dòng)條件，絲瓜絡(luò)填充率30%，HRT 為4h 的運(yùn)行參數(shù)下連續(xù)運(yùn)行20 多天，COD 平均去除率達(dá)82.95%、氨氮平均去除率達(dá)74.19%，總磷平均去除率達(dá)65.78%，效果良好，適應(yīng)環(huán)境沖擊能力強(qiáng)。