COD濃度對(duì)生物流化床工藝污染物去除效果的影響分析

于 艷 王蘊(yùn)琦 單嘉霖 梁海波 程奕菲

（吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院 吉林長(zhǎng)春 130000）

COD濃度對(duì)生物流化床工藝污染物去除效果的影響分析

于 艷 王蘊(yùn)琦 單嘉霖 梁海波 程奕菲

（吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院 吉林長(zhǎng)春 130000）

在進(jìn)行污水、廢水處理的過程中有很多物質(zhì)可以被氧化，化學(xué)需氧量就是就是被氧化的物質(zhì)所需要的還原性物質(zhì)的量，在進(jìn)行某些污染性水域或者工業(yè)廢水的處理過程中，化學(xué)需氧量是一個(gè)非常重要的指標(biāo)，同時(shí)通過化學(xué)需氧量我們可以快速測(cè)定污水中的有機(jī)物污染程度，本文主要分析了 COD濃度對(duì)生物流化床工藝中對(duì) COD、氨氮、總氮及總磷等污染物的去除效果，進(jìn)而探討了COD濃度對(duì)生物流化床工藝污染物去除效果的影響。

COD濃度；生物流化床工藝；污染物去除效果影響

生物流化床工藝主要利用流化態(tài)進(jìn)行操作，因此沒有固定床生物膜法中操作容易出現(xiàn)阻塞的問題，作為一種生物強(qiáng)化處理，可以提高微生物降解有機(jī)物的能力。根據(jù)相關(guān)研究可知，水底物的濃度會(huì)對(duì)生物流化床的運(yùn)行產(chǎn)生一定的影響，如果進(jìn)水濃度低于臨界濃度，反應(yīng)器的去污效果直接受到底物濃度的影響，底物濃度越大，那么去污效果越好，此時(shí)生物膜對(duì)基質(zhì)的氧化去除能力處于飽和狀態(tài)；當(dāng)進(jìn)水底物的濃度超過一定的值，那么其去污效果就會(huì)受到較大的影響.

1.試驗(yàn)材料和設(shè)備

1.1 填料

為了取得良好的實(shí)驗(yàn)效果，本次研究采用具有特殊性質(zhì)的竹炭作為填料，同時(shí)把填充率保持在 12%，竹炭的產(chǎn)生有嚴(yán)格的環(huán)境要求，竹材受熱后在一定的反應(yīng)后進(jìn)而分解產(chǎn)生，這種特殊的反應(yīng)過程給竹炭帶來了特殊的結(jié)構(gòu)和作用，竹炭的微觀結(jié)構(gòu)與展開的碳納米管類似，這就使得竹炭的內(nèi)部具有強(qiáng)烈吸附性的孔隙結(jié)構(gòu)，同時(shí)展開面積大，可以達(dá)到360m2/g，竹炭的種種特性促使人們把它用來作為污水處理的材料，因?yàn)槠涮厥獾膬?nèi)部結(jié)構(gòu)可以為微生物提供較大的附著面積，且附著條件良好，可以吸附大量的生物，同時(shí)對(duì)于多種生物都可以產(chǎn)生吸附作用，基于這些特點(diǎn)，使得相關(guān)系統(tǒng)極大地提高了對(duì)有機(jī)污染物降解的能力，因而使之具有良好的實(shí)驗(yàn)效果。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

實(shí)驗(yàn)反應(yīng)器采用升流式設(shè)計(jì)，在反應(yīng)器的底部設(shè)有特殊的裝置，可以使空氣和污水由此進(jìn)入反應(yīng)器，空氣和污水在反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行一定的相互作用和反應(yīng)，氣體由反應(yīng)器頂部排出，反應(yīng)后的廢水則經(jīng)過蠕動(dòng)泵進(jìn)入下一個(gè)操作階段，為了控制反應(yīng)所需的空氣，使用空氣壓縮機(jī)把空氣通過流量計(jì)進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，可以保證對(duì)空氣的良好控制和掌握，在反應(yīng)器內(nèi)空氣和污水進(jìn)行充分的混合，為接下來的處理做好準(zhǔn)備，此時(shí)竹炭處于流化狀態(tài)，污水在反應(yīng)器內(nèi)部停留一段時(shí)間，進(jìn)行相應(yīng)的作用和反應(yīng)，此時(shí)實(shí)驗(yàn)過程已經(jīng)接近尾部，反應(yīng)過后的廢水可以通過濾池頂部排出。為了達(dá)到良好的實(shí)驗(yàn)效果，本次反應(yīng)器采用外徑為11厘米內(nèi)徑為10厘米的透明玻璃柱，玻璃柱的高度為34厘米，經(jīng)過計(jì)算可知玻璃柱的內(nèi)部截面積為78.5平方厘米。反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)有對(duì)應(yīng)的導(dǎo)流筒，導(dǎo)流筒的規(guī)格與反應(yīng)器保持一致。

2.試驗(yàn)過程

實(shí)驗(yàn)過程采用連續(xù)進(jìn)水的方式，為了保證實(shí)驗(yàn)效果，流速一般保持在一個(gè)恒定的水平或者逐漸提高流速，先把大的竹炭敲碎，進(jìn)而選出適量的竹炭，然后把這些竹炭放入水中浸泡三天，等到竹炭下沉到底部，不在漂浮在上部。把反應(yīng)器的有效容積通過科學(xué)方法計(jì)算出來，然后開展掛膜，為了保證實(shí)驗(yàn)效果，把高度控制在28cm，直徑保持在10cm，根據(jù)反應(yīng)器的規(guī)模進(jìn)行填料，填料保持在12%，把預(yù)先備好的竹炭加入反應(yīng)器，并加入對(duì)應(yīng)的水量。完成相關(guān)步驟和掛膜，還要把 10g的特殊菌粉溶進(jìn)反應(yīng)器內(nèi)部的水中，做好這些后把相關(guān)物質(zhì)進(jìn)行悶曝，時(shí)間為一天，為了提高實(shí)驗(yàn)效果，要注意把氣體和水體的比例保持在36.4:1的水平，這么做有利于恢復(fù)微生物的活性。

在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的容器內(nèi)住滿水，把事先準(zhǔn)備好的營養(yǎng)液按照特定的速度完成掛膜培養(yǎng)。在這個(gè)過程中微生物完全附著在填料表面，這些微生物可以發(fā)揮其特殊作用進(jìn)行相關(guān)反應(yīng)，具體來講這些微生物會(huì)吸取處理廢水中的有機(jī)物作為生長(zhǎng)繁殖的營養(yǎng)，這個(gè)過程進(jìn)行到一定階段后，在相關(guān)反應(yīng)的作用下就會(huì)形成一個(gè)生物薄膜。本次實(shí)驗(yàn)采用的液體主要成分如下，葡萄糖960mg/10L,碳酸氫銨930mg/10L，磷酸二氫鉀13.4mg/10L。

掛膜期間，反應(yīng)器內(nèi)部的各種指標(biāo)包括進(jìn)行處理的液體中的有機(jī)物含量、進(jìn)水和出水速度都會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響，因此必須做好相關(guān)指標(biāo)的監(jiān)測(cè)措施和控制措施，保證反應(yīng)的順利開展，當(dāng)COD去除率趨于穩(wěn)定之后，實(shí)驗(yàn)的主要過程就完成了。

本次實(shí)驗(yàn)對(duì)一些具體條件有嚴(yán)格的限制，具體來講包括反應(yīng)器內(nèi)部的水溫保持在18℃左右，竹炭粒徑保持在10—20目，氣體和水體的比例保持在86∶1，水力停留時(shí)間為3h，對(duì)COD的濃度進(jìn)行調(diào)整，具體指標(biāo)分別為100mg/L、200mg/L和400mg/L，進(jìn)而分析不同濃度條件下反應(yīng)器對(duì)水體中污染物的去除效果。

3.試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 去除效果分析

在基礎(chǔ)條件保持一致的情況下，COD的去除效果主要受到容積負(fù)荷的影響，當(dāng)容積負(fù)荷越高時(shí)去除效果越差，通過對(duì)比不同濃度條件下的COD的去除效果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)COD為100mg/L時(shí)效果最好。經(jīng)過處理的水體可以達(dá)到相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)COD的濃度處于最低水平時(shí)，為16mg/L，此時(shí)如果進(jìn)水保持在200mg/L，那么每天的處理效果可以達(dá)到二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，但是當(dāng)進(jìn)水在 400mg/L時(shí)，對(duì)污染物的處理效果則難以達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，去除率只能達(dá)到51.0%。

3.2 對(duì)氨氮的去除效果分析

通過對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析可知，氨氮的處理效果主要受到COD濃度的影響，當(dāng)COD的濃度升高時(shí)，氨氮的處理效果出現(xiàn)下降。但是這個(gè)降低的過程比較舒緩，當(dāng)進(jìn)水COD=100mg/L濃度時(shí)去污效果較好，此時(shí)出水的氨氮水平可以達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。但是進(jìn)水中的氨氮含量較少的情況下，微生物對(duì)氨氮的去除效果一般。

3.3 總氮的去除效果分析

總氮的去除效果主要受到進(jìn)水濃度的影響，當(dāng)進(jìn)水濃度升高時(shí)，總氮的去除效果降低。本次實(shí)驗(yàn)分別采用 100、200、400mg/L的濃度，每次實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示水質(zhì)基本保持穩(wěn)定，而且當(dāng)濃度升高時(shí)水質(zhì)處理效果更好，這個(gè)結(jié)果可以說明反應(yīng)器對(duì)容積的負(fù)荷改變可以很好地適應(yīng)。三個(gè)條件下的出水的總氮含量都能達(dá)到相關(guān)污水處理廠的處理標(biāo)準(zhǔn)。

3.4 總磷的去除效果分析

實(shí)驗(yàn)顯示總磷的去除效果主要受到進(jìn)水濃度的影響，具體來講當(dāng)進(jìn)水濃度升高，總磷的去除效果就會(huì)降低，還有一個(gè)需要注意的地方在于一旦進(jìn)水濃度發(fā)生改變，那么總磷的去除效果會(huì)在隨之發(fā)生較大的改變和波動(dòng)。這是因?yàn)榉磻?yīng)器對(duì)聚磷菌比較敏感，導(dǎo)致在實(shí)驗(yàn)過程中受到強(qiáng)烈影響出現(xiàn)去除效果的波動(dòng)。

4.結(jié)論

4.1 COD的去除效果：本次實(shí)驗(yàn)顯示，進(jìn)水濃度會(huì)直接影響污染物的去除效果，本次實(shí)驗(yàn)中分別采用了100mg/L、200mg/L、400mg/L的進(jìn)水濃度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，當(dāng)進(jìn)水濃度在200mg/L以下時(shí)，去除效果較好，但是當(dāng)濃度升為400mg/L時(shí)，污染處理效果則難以達(dá)到之前的標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)結(jié)果充分說明COD的去除效果隨著容積負(fù)荷的增加而出現(xiàn)降低，為了在具體實(shí)踐中達(dá)到良好的去除效果，只能處理濃度較低的污水。

4.2 氨氮的去除效果：氨氮的去除效果受到進(jìn)水濃度的影響，當(dāng)進(jìn)水濃度升高氨氮的去除效果降低。之所以會(huì)出現(xiàn)這種情況，是因?yàn)樵诜磻?yīng)器內(nèi)部出現(xiàn)了異養(yǎng)菌和自養(yǎng)型硝化菌的生長(zhǎng)不平衡，異養(yǎng)菌的生長(zhǎng)速度超過了自養(yǎng)型硝化菌，這樣的結(jié)果使得反應(yīng)器內(nèi)部的容積負(fù)荷出現(xiàn)一定程度的增高，因而對(duì)氨氮的去除效果造成一定的不利影響。但是一般情況下進(jìn)水的氨氮含量較低，所以不同進(jìn)水濃度的出水氨氮處理效果一般都可以達(dá)到國家污水處理的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 總氮的去除效果主要受到容積負(fù)荷的影響，當(dāng)容積負(fù)荷上升，總氮的去除效果下降。這個(gè)結(jié)論告訴我們要提高反應(yīng)器的總氮去除能力，就要選擇適當(dāng)?shù)娜莘e負(fù)荷，避免因?yàn)槿莘e負(fù)荷過大導(dǎo)致的總氮去除效果不佳。

4.4 總磷的去除效果主要受到進(jìn)水濃度的影響，而且隨著進(jìn)水濃度的變化總磷的去除效果會(huì)出現(xiàn)較大的波動(dòng)，導(dǎo)致這種現(xiàn)象發(fā)生的原因在于反應(yīng)器內(nèi)部的反硝化作用往往受到多個(gè)因素的影響，一旦某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，就會(huì)影響到總磷的去除效果，如果在反應(yīng)器運(yùn)行過程中出現(xiàn)問題，就會(huì)引起整個(gè)污水處理系統(tǒng)的紊亂，從而對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中的聚磷菌的活性，導(dǎo)致反應(yīng)器內(nèi)部的處理結(jié)果出現(xiàn)較大的波動(dòng)。

[1]鄧潔,吳家權(quán),洪英等.進(jìn)水COD濃度對(duì)生物流化床工藝去除效果的影響[J].廣東化工,2015,42(17):42-44.

[2]杜家緒,買文寧,王敏等.生物流化床—高級(jí)催化氧化工藝處理制藥廢水[J].工業(yè)水處理,2016,36(3):97-99.

G322

B

1007-6344（2016）10-0228-01