（环境工程专业论文）移动床生物膜反应器脱氮除磷影响因素研究.pdf

摘要 摘要 生物膜移动床反应器( m b b r ) 作为一种新型的生物膜污水处理工艺，凭借其自特点 及优势，正逐渐受到人们的重视。与活性污泥法相比，m b b r 具有负荷大、效率高、 剩余污泥量少、无污泥膨胀等特点。随着水体富营养化问题的日益突出、水质指标体 系不断严格，污水脱氮除磷问题成为了水污染控制中的热点，尤其是对于广东省的生 活污水，它具有化学需氧量浓度不高，但总氮和总磷超标的特点。 本论文主要以模拟城市污水为处理对象，采用一套特定的m b r 系统，进行去除 c o d 、t n 和t p 的试验研究，并通过改变填充率、水力停留时间和水气比，考察了在 不同条件下m b b r 对污水中c o d 、t n 和t p 的去除效果，优化出了反应器运行条件， 为b r 的实际应用提供参考。 在进水c o d 为2 0 0 m g l ，t n 为1 0 m g l ，t p 为2 m g l 的情况下，考察各种条件 下反应器的处理能力。实验结果表明：( 1 ) 在常温下，当反应器内填料总置增加时，系 统对各种污染物的去除率随之增加，在填充率为4 0 时为最佳条件，c o d 、t n 和t p 的去除率分别达到了7 9 9 4 ，4 3 9 1 和4 9 3 3 。( 2 ) 研究水力停留时间对m b b r 反应 器的影响，发现随着水力停留时间的增加，整个系统的处理能力不断增长，当水力停 留时间为l o 小时时，此时的c o d 去除率达到了9 1 3 5 ，t n 和t p 的去除率则为5 0 2 6 和5 6 5 7 。( 3 ) 加大曝气量，促进水流紊动，有利于氧的传递利用，但气量过高又会 导致氧利用率下降，水气比宣取l ：1 8 。( 4 ) 在实验过程中发现，p h 是影响整个系统运 行的重要因素，当p h 大于9 或者小于5 时，整个反应器的处理能力大大下降。( 5 ) 该 反应器具有较强的抗冲击负荷能力，出水水质稳定，当c o d 浓度从2 0 0 m g l 突变到 3 0 0 m g l 甚至4 0 0 m g l 时，系统经过一段时间适应后仍然能达到8 0 以上的去除率： t n 的浓度从1 0 m g l 突然增加到2 0 m g l 和3 0m g l 时，反应器对t n 的去除率也能达 到4 0 左右；当t p 的浓度从z m g l 增加到3 m g ，l 和4 m g l 时，系统对t p 的去除率 没有太大的变化，只下降了几个百分点。 实验还与广州沥浯污水处理厂的a o 工艺的处理能力作了一个对比，除了t p 超 标以外，c o d 和t n 的去除效果甚至优于a j o 工艺，达到了中华人民共和国国家标准 城镇污水处理厂污染物排放标准( g b1 8 9 1 8 - - 2 0 0 2 ) 中一级b 标准。 广东工业大学硕士学位论文 关键词：移动床生物膜反应器；脱氮除磷；影响因素 a b s t r a c t mmi , i i i 。 = i i i | 皇昌皇詈量皇詈鼍- a b s t r a c t m b b ri san e ww a yo fb i o f i l mw a t e rt r e a t m e n t s ，w h i c hi sg o tm o r ea n dm o r ea t t e n t i o n f o ri t sa d v a n t a g e sa n dc h a r a c t e r i s t i c s c o m p a r e dw i t ha c t i v a t e ds l u d g ep r o c e s s ，m b b rh a s m a n ya d v a n t a g e s ，s u c ha sh i 曲t r e a t m e n te f f i c i e n c y , l e s ss u r p l u ss l u d g ea n dn os l u d g e f u l m i n a t i o nb u l k i n ga n ds oo n w i t ht h ed e t e r i o r a t i o no fe u t r o p h i c a t i o np r o b l e m ， w a t e r - q u a l i t yi n d e x a r c h i t e c t u r ei s s t r i c t e r s o ，t h ep r o b l e mo fw a s t e rn i t r o g e na n d p h o s p h o r u sr e m o v a lh a sb e e nc o m p r e h e n s i v es t u d i e di nc o n t r o lo f w a t e r p o l l u t i o n ，e s p e c i a l l y t ot h ed o m e s t i cs e w a g eo fg u a n g d o n gp r o v i n c e ，w h a th a v i n gc h a r a c t e r i s t i c so fl o w c o n c e n t r a t i o n so fc o db u th i g hc o n c e n t r a t i o n so f t na n dt e a t y p eo fs p e c i f i cm b b r f o rt h et r e a t m e n to fs i m u l a t e dm u n i c i p a lw a s t e w a t e rw a su s e d t os t u d yt h er e m o v a lo fc o d ，t na n dt p a n dt h r o u g hc h a n g i n gf i l lr a t e ，h r ta n dt h e w a t e r - g a sr a t i o ，w ec a nr e s e a r c ht h er e m o v a le f f i c i e n c i e so fm b b r t oc o d ，硼na n dt po n t h ed i f f e r e n tc o n d i t i o n s ，u p g r a d et h eo p e r a t i o nc o n d i t i o no ft h er e a c t o r , s ow ec a nm a k ea r e f e r e n c ei np r a c t i c a la p p l i c a t i o n u n d e rt h ec o n d i t i o no fi n f l u e n tc o d ，t na n dt pc o n c e n t r a t i o no f2 0 0 m g l ，10m g l a n d2 m g c lr e s p e c t i v e l y , t h ep r o c e s s i n gc a p a c i t yo ft h er e a c t o ru n d e rv a r i o u sc o n d i t i o n sw a s i n v e s t i g a t e d t h er e s u l t ss h o w e dt h a t ，( 1 ) 缸o r d i n a r yt e m p e r a t u r e s ，t h ep r o c e s s i n gc a p a c i t y o ft h er e a c t o rw a sr i s i n gw i t ht h ei n c r e a s i n go ff i l lr a t e ，t h er e m o v a le f f i c i e n c i e so fc o d 、t n a n dt pw e r e7 9 9 4 ，4 3 9 1 a n d4 9 3 3 w h e nt h ef i l lr a t ew a s4 0 ( 2 ) w i t ht h e i n c r e a s i n go fh r t , t h ep r o c e s s i n gc a p a c i t yo ft h er e a c t o rw a sa l s og r o w i n g ，t h er e m o v a l e f f i c i e n c i e so f c o d 、t na n dt pw e r e9 1 3 5 ，5 0 2 6 a n d5 6 5 7 w h e nt h e 瑚【订w a st e n h o u r s ( 3 ) w i t hi n c r e a s eo fo x y g e ns u p p l y , t h eu s eo fo x y g e nw a si m p r o v e d b u tas 仃o n g a e r a t i o nl e dt oad e c r e a s eo f o x y g e nu t i l i z a t i o nr a t i o t h es u i t a b l er a t i oo fw a t e r - g a sw a s a b o u t i ：18 ( 4 ) p hw a so n eo ft h ek e yp a r a m e t e r sw h i c hh a v ee f f e c to nr e m o v a le f f i c i e n c y ； t h ep r o c e s s i n gc a p a c i t yo ft h er e a c t o rw o u l dd e c l i n ew h e np hw a sl e s st h a n5o rm o r et h a n9 ( 5 ) t h er e a c t o rh a dah i i g ht o l e r a t i o nt os h o c kl o a da n di tc o u l dk e e pt h ee f f l u e n tq u a l i t y s t a b l e w h e nt h ec o dw a sc h a n g e df r o m2 0 0 m g lt o3 0 0 m g le v e n4 0 0 m g l ，t h er e m o v a l e f f i c i e n c ys t i l lc o u l dr e a c hm o r et h a n8 0 a f t e rs o m ed a y s w h e nt nh a sr i s e nf r o m10 m g l m 广东工业大学硕士学位论丈 t o2 0 m g la n d 3 0m g c ls u d d e n l y , t h er e m o v a le f f i c i e n c yw a sa b o u t4 0 t h er e m o v a l e f f i c i e n c yo ft ph a sj u s tf a l l e ns o m ep e r c e n tw h e nt ph a sc h a n g e df r o m2 m g lt o3 m g l a n d4 m e f l c o m p a r e dw i t ha op r o c e s so fl i ji a os e w a g et r e a t m e n tp l a n t ，t h er e m o v a le f f i c i e n c i e s i nm b b rw e r eb e t t e rt h a na oe x c e p tt p , t h em a i ne f f l u e n tq u a l i t ya f t e rc o a g u l a t i o n a t t a i n e dm u n i c i p a lw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n te m i s s i o ns t a n d a r d s ( g b18 918 - 2 0 0 2 ) k e yw o r d s ：m b b r ，n i t r o g e na n dp h o s p h o r u sr e m o v a l ，f a c t o r so f l n f l u e n c e i v c o n t e n t c o n t e n t a b s t r a c t ( c h i n e s e ) i a b s t r a c t i l l c o n t e n t ( c h i n e s e 、v c o n i t e n r i c h a p t e ro n e 岍r o d u c t i o n 1 1 1t h en e c e s s i t yo f s e w a g et r e a t m e n ta n dr e c y c l i n g 1 1 2b i o l o g i c a lt r e a t m e n tt e c h n o l o g y 2 1 2 ia c t i v a t e ds l u d g e ，2 1 2 2b i o f i l m 3 1 3m b b r 3 1 3 1i n t r o d u c t i o no f m b b r 3 1 3 2c h a r a c t e r i s t i co f m b b r 4 1 3 3r e s e a r c hs i t u a t i o na n dd e v e l o p m e n tt r e n do fm b b r a th o m ea n da b r o a d 4 1 3 4t h em a i ni n f l u e n c ef a c t o r so f m b b r 7 1 4t h es i g n i f i c a n c ea n dm a i nt a s ko f t h i ss u b j e c t 9 1 5t h ei n n o v a t i o ni nt h i ss u b j e c t 1 0 c h a p t e rt w oe x p e r 眦n t 11 2 1e x p e r i m e n t a ld e v i c e sa n dm a t e r i a l s 1 1 2 2s u s p e n d e dc a r r i e r 1 2 2 3 a p p a r a t u sa n dr e a g e n t s 1 3 2 3 1a p p a r a t u s 1 3 2 3 2r e a g e n t s 1 4 2 4i n f l u e n ta n da n a l y t i c a lm e t h o d 1 4 2 4 1i n f l u e n t 1 4 2 4 。2a n a l y t i c a lm e t h o d 。1 5 2 5d a t ap r o c e s s i n g 1 8 c h a p t e rt h r e ee x p e rm 删a i i n 、，e s t i g a t i o no fp e r f c i r m a n c eo f v t t 广东工业大学硕士学位论文 伍圆r 1 9 3 1i n f l u e n c eo f i l l lr a t eo nr e m o v a le 硒c i e n c y 1 9 3 1 1i n f l u e n c eo f i l l lr a t e0 1 1c o dr e m o v a l 1 9 3 1 2i n f l u e n c eo fi l l lr a t eo nt nr e m o v a l 2 0 3 1 3i n f l u e n c eo f i l l lr a t eo nt pr e m o v a l 2 1 3 2i n f l u e n c eo f 玎盯o nr e m o v a le 伍c i e n c y 2 2 3 2 1i n f l u e n c eo f 姐玎o nc o dr e m o v a l 2 2 3 2 2i n f l u e n c eo f h r to nt nr e m o v a l 2 3 3 2 3i n f l u e n c eo f h r to nt pr e m o v a l 2 4 3 3i n f l u e n c eo f w a t e r - g a sr a t i oo nr e m o v a le f f i c i e n c y 2 4 3 3 1i n f l u e n c eo f w a t e r - g a sr a t i oo nc o dr e m o v a l 2 5 3 3 2i n f l u e n c eo f w a t e r - g a sr a t i oo nt nr e m o v a l 一2 6 3 3 3i n f l u e n c eo f w a t e r - g a sr a t i oo nt pr e m o v a l 2 7 3 4i n f l u e n c eo f p ho nr e m o v a le f f i c i e n c y ：2 8 3 4 1i n f l u e n c eo f p ho nc o dr e m o v a l 2 9 3 4 2i n f l u e n c eo f p ho n ，n qr e m o v a l 3 0 ：；4 3i n f l u e n c eo f p ho nt pr e m o v a l 3 1 3 5i n f l u e n c eo f s h o c kl o a do nr e m o v a le f f i c i e n c y 3 l 3 5 1i n f l u e n c eo f s h o c kl o a do nc o dr e m o v a l 3 2 3 5 2i n f l u e n c eo f s h o c kl o a do nt nr e m o v a l 3 3 3 5 3i n f l u e n c eo f s h o c kl o a do nt pr e m o v a l 3 4 3 6t h er e m o v a le f f i c i e n c yb a s e do nt h eo p t i m a lc o n d i t i o n si nm b b r 3 4 ：；7c o n c l u s i o n ：；! ； c o n c l u s i o n 3 7 i 迮f e r e n c e s 3 9 p u b l i c a t i o n s 4 3 a n n o u n c e m e n to f1 匝o i u g i n a lc r e a t i o n 4 4 t h e s i ss t 久r e l 、任孙汀c o p u g h tl i c e n s e 4 4 a c k n o w l e d g m 踟s 4 5 第一章绪论 第一章绪论弟一早 三百 下匕 1 1 污水处理及再利用的必要性 联合国教科文组织2 0 0 9 年3 月1 2 日发布的第三版世界水资源开发报告指出川， 到2 0 3 0 年，4 7 的世界人口将居住在用水高度紧张的地区。一些干旱和半干旱地区的 水资源缺乏，将对人口流动产生重大影响。众所周知，淡水是一种重要的自然资源， 但淡水占地球总水量的比例极少( 仅为2 7 ) ，因此也是一种很有限的经济资源。我国 是人口和资源大国，随着人口增长，经济发展，社会进步，人民生活水平不断提高， 我国不仅对水资源的需求量逐年增加，同时也造成了水环境压力的不断加大，目前面 临着水资源短缺和水污染两大问题。 我国是一个水资源十分丰富又十分贫乏的国家。我国水资源总量居世界第4 位， 占世界水资源总量的6 ，是一个水资源大国，但由于人口众多，人均水资源量只有世 界平均水平的3 1 ，属于水资源紧缺的国家，在世界银行统计的1 5 3 个国家中居8 8 位， 并被联合国列为1 3 个水资源贫乏的国家之一啪。在缺水的同时，由于我国长期形成的 高投入、高消耗、高污染、低产出、低效益的状况仍未根本改变，造成的水资源浪费 亦是十分普遍。很多国家灌溉水的利用系数达到0 7 0 8 ，而我国大多只有0 3 0 4 ，中 国每立方米水g d p 产出仅为世界平均水平的三分之一。农药用水的流失同时将大量的 氮和磷带入湖泊、河流中，导致了水体富营养化。 由于我国仍处于工业化稳步推进的社会主义初级阶段，造成水体污染也是无可避 免的，目前，我国的江河湖库及近海海域均普遍受到不同程度的污染，呈加重的趋势。 全国七大水系中，不适合作为饮用水源的河段接近6 3 ，城镇河段中7 8 的河段不适 合作饮用水源，城镇地下水也有5 0 受到污染。根据中华人民共和国环境保护部2 0 0 8 年中国环境状况公报“，七大水系水质总体为中度污染，2 0 0 条河流4 0 9 个断面中， i i i i 类、一v 类和劣v 类水质的断面比例分别为5 5 0 、2 4 2 和2 0 8 。2 8 个国控 重点湖( 库) 中，满足类水质4 个，i i i 类2 个，类6 个，v 类5 个，劣v 类1 1 个。 主要污染指标为总氮和总磷。在监测营养状态的2 6 个湖( 库) 中，重度富营养1 个，中 度富营养5 个，轻度富营养6 个。之所以出现这种情况，最只要是因为各种含有氮、 磷的洗涤剂、农药和化肥等被人们广泛使用，导致大量的氮、磷进入水体，排放污水 广东工业大学硕士学位论丈 中的氮、磷超标是造成水体富营养化的主要因素。随着水体富营养化态势的加剧，如 何确保城镇污水处理厂的脱氮除磷效果已成为不可回避的问题。 中国水资源不足和水污染严重与中国经济快速发展过程中对水资源越来越大的需 求之问的矛盾日益尖锐，水资源不足和水污染严重已经成为制约中同经济和社会发展 的重要因素，要解决这种矛盾，根本出路就是要处理污水，就是对已污染的水体通过 各种方式进行处理、净化后，使其成为干净的水源并得到开发利用。 广东省由于经济发展比较快，人口众多，污染严重，但由于降雨量大，河流多， 排放的生活污水相对其他省份有着与众不同的特点：c o d 浓度不高，t n 、t p 超标严 重，故本论文探讨用移动床生物膜法处理广东省的生活污水的可行性，为今后大规模 处理污水提供材料。 1 2 污水生物处理技术 污水处理的主要方法有物理、化学和生物方法。这些方法可以单一使用，也可以 针对不同的污水水质组合使用。同物理和化学法相比，生物处理法具有处理费用低廉， 微生物具有易培养、来源广、繁殖快，对环境适应性强和易实现变异等特性，同时， 它也是一项保障可持续发展的有力技术措施，无论从经济还是从技术方面来看，生物 处理技术具有无可比拟的优势。从目前国内外的发展情况来看，废水处理过程中常采 用的生物技术方法主要有：生物膜法、活性污泥法等。 1 2 1 活性污泥法 活性污泥法处理废水的试验开始于1 9 世纪末* 乱已经有1 0 0 多年的历史，目前己成 为世界各国应用最广泛的一种二级生物处理工艺。 原理：污水中的有机物在曝气池内停留一段时间后，由于曝气池内悬浮着大量肉 眼可观察到的黄褐色的絮绒状污泥颗粒，叫做活性污泥絮体，每个絮体内包含着成千 上万的活性微生物，污泥成分主要是由球菌、杆菌和丝状菌等组成的颗粒状结构，废 水中主要污染物质的生物降解，也是在污泥颗粒中进行的。在活性污泥颗粒中，有多 种微生物共同存在，它们之间通过相互协同作用，可以加快污染物的降解，尤其是对 于污染物成分比较复杂的废水。当污水处于搅动紊流状态，微生物以细小的生物絮体 悬浮于污水中，微生物与污染物紧密接触，吸附和分解水中的有机污染物，一部分被 2 第一章绪论 合成为新的细胞体或细胞内储存物质，另一部分被分解成水、二氧化碳、硝酸盐和磷 酸盐等无机物质。 目前城市生活污水处理主要采用生物活性污泥法，生物活性污泥法有多种处理工 艺，常用的工艺方法有：普通曝气法、a b 法( 二段曝气法) 、a o 除磷工艺、a o 脱 氮工艺、a 2 o 除磷脱氮工艺、氧化沟工艺、s b r 工艺等 ，。随着现代工业的迅速发 展，城市和工业废水排放量逐渐增大，使水质和水量的不稳定性日益加剧，废水中难 降解有机物的种类和数量不断增加，传统活性污泥法的不足便暴露出来m ，如：( 1 ) 耐水 质、水量冲击负荷能力差，运行不够稳定；( 2 ) 曝气池中生物浓度低：( 3 ) 污泥产量大； ( 4 ) 易产生污泥膨胀。因此，生物膜法就慢慢地发展起来。 1 2 2 生物膜法 生物膜法去除污染物的原理：将微生物细胞固定在载体( 即填料) 上，微生物附着生 长在填料的表面，细胞与载体间不发生任何化学反应，形成胶质相连的生物膜，微生 物与污染物紧密接触，吸附和分解水中的有机污染物。它是利用固着在固体介质表面 的微生物摄取污水中的有机污染物作为营养物质来净化废水嘲。 与活性污泥法相比，生物膜法具有许多优点删，主要表现在： ( 1 ) 存在许多生长繁殖周期较长的硝化细菌，因此具有较高的脱氮能力； ( 2 ) 大量微生物占据了整个反应器的空间，单体体积生物量比活性污泥法高，因此 单位体积处理能力更大； ( 3 ) 食物链长，产生的污泥大都被微生物消耗，因此剩余污泥量少； ( 4 ) 无需污泥回流； ( 5 ) 微生态系统复杂，对有机负荷变化的承受能力强。 目前常用的生物膜法主要有：生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法、生物流化 床等，近三十年来还兴起了另外的一种工艺：移动床生物膜反应器。 1 3 移动床生物膜反应器 1 3 1 移动床生物膜反应器简介 移动床生物膜反应器( m o v i n gb e db i o f i l mr e a c t o r ，简称m b b r ) 是由挪威k a l d n e s m i j e c p t e k n o g i 公司与s i n t e f 研究机构联合开发的一种污水处理工艺眦3 ，目的是在原有 广东工业大学硕士学位论文 活性污泥处理系统的基础上提高负荷率，增加脱氮除磷的能力m 捌，从2 0 世纪八十年代 起，欧洲的一些公司、大学等单位开始对移动床生物膜反应器进行研究m 。 移动床生物膜反应器本法又称悬浮填料移动床工艺，其主要原理就是以比重接近 水的悬浮填料作为载体，使微生物生长附着在载体上面，载体在反应器内随着混合液 的回旋翻转作用而自由移动，从而达到处理污水目的，此法不需反冲洗和污泥回流， 水头损失小，是悬浮生长的活性污泥法与附着生长的生物膜法相结合的一种工艺“5 埘。 移动床生物膜反应器是在生物滤池和流化床的工艺基础上发展起来的，它集活性污泥 法和生物膜法的优点于一身，克服了活性污泥法占地大、易发生污泥膨胀和污泥流失 等缺点，还解决了固定床生物膜法需定期清洗滤料和维护困难等复杂的操作问题“。 1 3 2 移动床生物膜反应器的特点 悬浮填料在不曝气时浮于水的表面，无须固定支架支撑，这使反应池的安装和维 修变得很方便；当曝气时，生长了生物膜的填料密度因与水接近填料依靠曝气的搅拌 作用而处于流化状态，这不仅使污水与填料上的生物膜广泛而频繁多次地接触，而且 填料在流化过程中切割分散气泡，使布气趋于均匀，氧利用率也得到了提高，由此产 生的固、液、气三相的充分接触混合和碰撞，增大了传质面积，提高了传质速率，强 化了传质过程m ，。移动床生物膜反应器污泥浓度较高，一般污泥浓度为普通活性污泥法 污泥浓度的5 1 0 倍，曝气池污泥质量浓度可高达3 0 - 4 0 9 l 。 “。所以它的占地面积小， 运行简单，操作管理容易，在相同体积下可通过调节填充率来处理各种污水和废水， 在填料填充率3 2 左右和相同的污染负荷的条件下，m b b r 移动床生物处理池约占常 规生物处理池( 包括厌氧，缺氧，好氧) 3 0 5 0 的池容心”。与活性污泥法比较，m b b r 法剩余污泥少、无污泥膨胀现象发生；与传统生物膜法对比，m b b r 法又具有高效性 和运转灵活性，不易堵塞。m b b r 法不但可以单独用来脱氮除磷划，而且与其它工艺 。联合处理污水都能达到良好的脱氮除磷效果，其灵活性在各个方面都得到验证。 1 3 3 移动床生物膜反应器国内外研究状况及发展趋势 到目前为止，国外已经有人应用m b b r 对生活污水、工业废水进行小试、中试及 生产性实验研究，都取得了一定的成果。近年来，我国不少学者也进行着这方面的研 4 第一章绪论 究，但用于生活污水处理的研究较多，在工业废水方面的应用研究较少，而且大多处 于试验性研究阶段，悬浮填料在我国污水处理工程中的应用实例还不多。 1 3 3 1 国内研究状况 ( 1 ) m b b r 对生活污水处理的研究 邵曙海等m ! 采用两段式m b b r 处理城市污水，考察了对有机物和氮的去除效果。 结果表明：在5 1 5 的低温下，开始试运行时( 前1 0 d ) ，c o d 的去除率和试运行前 1 3 d 时的氨氮去除率都不是太高，但随后在试运行的后期( 2 6 d 之后) ，出水 c o d - - 2 m g l ，这就说明了当水 气比为l ：1 4 时，反应器内有时可能处于供氧不足的状态，影响到生物膜内微生物的 活性以及对底物的降解速度。出于经济以及效果的考虑，认为曝气量为o 5 5 m 3 h 为最 佳反应条件，此时的水气比为1 ：1 8 。 3 4p h 值对去除效果的影响 通过在模拟污水中加入h c l 和n a o h 以及n a h c 0 3 来改变进水的p h ，在c o d 进 水浓度为2 0 0 m g l ，n h 3 - n 进水浓度为1 0m g l ，p 进水浓度为2m g l ，填充率为4 0 ， 曝气量为o 5 5 m 3 h ，h r t 为6 h ，分别考察p h 为5 、6 、7 、8 、9 时对c o d 、t n 以及 t p 的去除效果。 第三章反应器的性能研究 3 4 1 不同p h 值对g o d 去除效果的影响 寥 辩 篷 悄 o o c ) 8 6 8 4 8 2 8 0 7 6 4567891 0 p h 圈3 - 1 1l a i - i 对c o d 去除效果的影响 ( f i g 3 - 11t h ei n f l u e n c eo f p ho i lt h ec o dr e m o v a l ) p h 值在6 、7 、8 附近变化时，c o d 去除率的变化不明显，且都大于8 0 ，当p h 值在小于5 或大于9 时，c o d 去除率明显下降，降到了7 0 左右。可见降解c o d 的 微生物对于p h 的变化有一定的适应性，且在p h 6 8 之间达到最佳的处理效果，虽然当 p h 小于5 或大于9 时，微生物的活性受到了抑制，但是还是能保持一定的c o d 去除 能力。p h 一般调节在中性时有利用于为微生物创造适宜的环境，此时的c o d 去除率 相对较高。 广东工业大学硕士学位论文 3 4 2 不同p h 值对t n 去除效果的影响 5 4 5 2 5 0 零 卦4 8 篮 代 吾4 6 4 4 4 2 5678910 p h 值 图3 - 1 2p h 对t n 去除效果的影响 ( f i g 3 1 2t h ei n f l u e n c eo f p h0 1 1t h et nr e m o v a l ) 因为亚硝化细菌和硝化细菌生长的最佳p h 是7 0 7 8 和7 7 - 8 1 ，反硝化细菌生长 的最佳p h 值也在8 左右，故p h 在8 时对t n 的去除率最高，而当p h 在5 附近时， 这两种细菌的生长受到抑制，因此导致t n 的去除率下降得比较厉害；当p h 值为9 时， t n 的去除率也在下降，但下降趋势不及p h 小于5 时明显，一方面这可能是因为硝化 细菌和反硝化细菌生长的最佳p h 值都偏碱性，p h 升高对其影响要弱于p h 降低的影 响，另一方面p h 的升高也会导致水中n i - h + 水解成n i - 1 3 并以气体形式挥发进入空气中， 水中剩下t n 随之减少。 第三章反应器的性能研究 3 4 2 不同p h 值对t p 去除效果的影响 孚 蚌 箜 悄 正 i - - 4578910 p h 值 图3 - 1 3p h 对t p 去除效果的影响 ( f i g 3 - 13t h ei n f l u e n c eo fp ho nt h et pr e m o v a l ) 生物除磷系统合适的p h 范围与常规生物处理相同，为中性和弱碱性，当p h 值降 低到5 时出现t p 的去除率降低得很快，其原因是p h 值降低时导致细胞结构和功能损 坏，细胞内聚磷在酸性条件下被水解，导致磷快速释放，使水中的t p 浓度增加。在生 物膜内部形成的厌氧条件下，聚磷酸盐的降解如下叫： 2 c 2i - h 0 2 + h p 0 3 + h 2 0 一( c 2h 4 0 2 ) 2 + p 0 4 + 3 i q + 从上式可以看出，释磷同时会释放旷，导致p h 降低，意味着p h 值上升对磷的释 放有利，所以p h = 9 时会使t p 的去除率下降。当p h = 8 时，聚磷菌对磷的吸收速度大 幅度上升，此时的吸收速度远远超出释磷的速度，此时的t p 去除率最高，为6 3 6 2 。 结合p h 对三种物质去除率的影响，可知p h = 8 时为最佳反应条件。 3 5 抗冲击负荷能力 在填充率为4 0 ，曝气蓬为o 5 5 m 3 h ，h r t 为6 h ，t n 、t p 浓度分别为1 0m g l 、 2m g l ，p h 稳定在7 左右的条件下，通过将进水c o d 浓度从2 0 0 m g l 增加到3 0 0m g l 以及4 0 0 m g l 来考察移动床生物膜反应器的耐冲击负荷能力。 g 似 鲍 ：s 钳 铊 钙 “ 广东工业大学硕士学位论文 3 5 1g o d 容积负荷对c o d 去除率的影响 累 褂 笾 悄 o o u 9 0 8 8 8 f i 7 8 7 b u12j45b， b c n ( d ) 图3 - 1 4 冲击负荷对c 0 1 ) 去除效果的影响 ( f i g 3 14t h ei n f l u e n c eo fs h o c kl o a do nt h ec o dr e m o v a l ) 当c o d 浓度从2 0 0 m g l 突然增加到3 0 0m g l 时，c o d 的去除率有先是有所下降， 从8 5 4 9 降到下7 9 6 9 ，降幅不大，然后是一个c o d 去除率逐渐上升的过程，最后 去除率也与c o d 浓度为2 0 0 m g l 时的去除率相当，为8 4 9 7 。当c o d 浓度从2 0 0 m g l 增加到4 0 0m g l 时，去除率的下降幅度较大，从8 6 7 1 下降到7 5 4 6 ，降低了1 2 2 5 ， 然后也是逐渐回复的过程，c o d 最终的去除率也能恢复到8 3 0 1 。 这主要是由于在m b b r 抗冲击负荷试验前，系统负荷较低，填料上生物量较多。 随着c o d 容积负荷的提高，填料上的生物膜活性随之提高，降解有机物的能力也得到 了提高，因此在一定的c o d 容积负荷范围内，c o d 去除率虽有所降低，但没有明显 的变化。当系统受到较高负荷的冲击时，生物膜难以在短时间内适应，因此c o d 去除 率表现为缓慢下降，但系统经过稳定运行，随着生物量的增加、生物活性的提高，仍 能恢复到较高的c o d 去除率。由此可见，m b b r 在一定的c o d 容积负荷范围内有良 好的耐冲击负荷性。 3 2 第三章反应器的性能研究 3 5 2t n 容积负荷对t n 去除率的影响 孚 糌 篮 啪 z i - - - 04567 时间( d ) 图3 - 1 5 冲击负荷对t n 去除效果的影响 ( f i g 3 15t h ei n f l u e n c eo fs h o c kl o a do nt h et nr e m o v a l ) 从图3 - 1 5 可以看出，t n 的去除率随着容积负荷的增大而减少，当进水t n 的浓度 从1 0 m g l 突变为2 0 m g l 时，其去除率前期下降得比较厉害，但从第四天开始，系统 适应了t n 的变化以后去除率基本上稳定在4 2 4 0 左右。当t n 从1 0 m g l 突然增加到 3 0 m g l 时，去除率下降得更厉害，从4 8 5 7 降低为4 2 5 6 ，到第四天达到最低点， 去除率为3 8 7 9 ，从第五天开始去除率基本上维持在3 9 3 4 左右。 浓度上升实际上是提高了容积负荷，使系统的硝化和脱氮能力显得不足。虽然表 面上看起来去除率是降低了，但实际上因为浓度的增加导致去除的t n 的总量是增加 了，当系统进水1 n 浓度为1 0 m g l 时，t n 去除率为4 7 7 9 ，即去除了4 7 7 9 m g l 的 t n ；当系统进水t n 浓度为2 0 m g l 时，t n 去除率为4 2 4 0 ，即去除了8 4 8 m g l 的 t n ；当系统进水t n 浓度为3 0 m g l 时，t n 去除率为3 9 3 4 ，即去除了1 1 8 0 m g l 的 t n 。由此可见，随着t n 浓度的增加，移动床生物膜反应器脱氮的能力是增加了，