生物膜工藝填料粒徑對污染物去除效果的探討

鄧潔 吳家權(quán)

（湖南工業(yè)大學(xué) 湖南株洲 412000）

生物膜法是在反應(yīng)器內(nèi)投入合適的填料作為濾料，使其表面附著微生物，微生物聚集后形成生物膜，棲息在填料上的微生物不斷攝取污水中的氧和有機(jī)物，其中的懸浮固體和膠狀物質(zhì)被微生物吸附，而可溶性有機(jī)物被微生物用作自身繁殖的營養(yǎng)，代謝轉(zhuǎn)化成生物細(xì)胞，并氧化成為最終產(chǎn)物(主要是CO2)[1]。使污水中的有機(jī)性污染物得以降解、去除，從而凈化污水。

1 試驗(yàn)材料、主要設(shè)備

1.1 填料

本研究采用竹炭為填料，填充率為12%，粒徑選擇10～20目，20～30目兩種類型。

實(shí)驗(yàn)表明，竹炭對污水中的色度、濁度、有機(jī)磷、二氯酚等污染物有顯著的凈化和吸附效果。微生物不僅可以布滿竹炭表面，而且可以滲透到竹炭內(nèi)部孔隙，這樣既發(fā)揮生物降解作用，也保證了竹炭的孔隙不被污染物堵塞，發(fā)揮出持久的吸附和降解作用[2]。

1.2 主要設(shè)備

本實(shí)驗(yàn)反應(yīng)器采用升流式設(shè)計(jì)，空氣和污水均由反應(yīng)器底部進(jìn)入，頂部流出。實(shí)驗(yàn)裝置見圖1。

圖1 試驗(yàn)裝置圖

2 試驗(yàn)內(nèi)容、結(jié)果與分析

2.1 掛膜

本實(shí)驗(yàn)采用按照設(shè)計(jì)負(fù)荷進(jìn)行連續(xù)進(jìn)水的啟動方式，在設(shè)計(jì)流速的條件下進(jìn)行連續(xù)流培養(yǎng)[3]。

具體操作：將大塊竹炭敲碎，篩選出足量10～20目和20～30目的竹炭，再將其分別放于盆中浸泡3日，直到竹炭下沉，不再漂浮。掛膜開始之前先測量反應(yīng)器的有效容積，直徑為10cm，高度為28cm，計(jì)算出填料投放的體積，再將浸泡好的竹炭投入反應(yīng)器，加適量水。緊接著開始掛膜，稱取10g菌粉溶于反應(yīng)器后，悶曝24h，保持氣水比在36.4∶1左右，使微生物恢復(fù)活性。

裝滿水后用配置的營養(yǎng)液按照1.54L/h的流量對其進(jìn)行掛膜培養(yǎng)直至穩(wěn)定運(yùn)行為止。本組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)條件為進(jìn)水COD=200mg/L、水溫18℃左右、氣水比86：1、HRT為3h，是以下討論的基本條件。

2.2 對COD 的去除效果

在進(jìn)水濃度為200mg/L的條件下，粒徑為20～30目的去除COD效果比粒徑為10~20目的要好。在粒徑為20～30目的情況下，處理COD=200mg/L濃度廢水時有很好的效果，出水COD達(dá)到了城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB18918-2002）的一級A類標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 對氨氮的去除效果

在進(jìn)水濃度為200mg/L的條件下，粒徑為20～30目的氨氮去除效果優(yōu)于粒徑為10～20目，其出水氨氮濃度達(dá)到了城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB18918-2002） 一級B類標(biāo)準(zhǔn)（8mg/L）。

2.4 對總氮的去除效果：

在進(jìn)水濃度為200mg/L的情況下，粒徑20～30目對總氮的去除效果好于粒徑為10～20目。

2.5 對總磷的去除效果

在進(jìn)水濃度為200mg/L的情況下，粒徑為20～30目對總磷平均去除率高于粒徑為10～20目。

3 結(jié)論

3.1 對COD的去除效果：在粒徑為20～30目時具有更好的處理能力，主要原因是填料粒徑變小，填料的比表面積增大，能夠附著更多微生物分解廢水中的有機(jī)物質(zhì)，從而提高了系統(tǒng)的處理能力?？梢姡降拇笮∈怯绊慍OD去除的關(guān)鍵因素之一。要提高系統(tǒng)的去除能力，可以選用粒徑較小的填料。

3.2 對氨氮的去除效果：粒徑為20～30目對氨氮的去除能力比粒徑為10～20目的要高，即隨著粒徑變小，去除率上升，但上升幅度不大。主要原因是20～30目的粒徑上生物膜形成時間較短，硝化菌在數(shù)量上的優(yōu)勢還不明顯，對硝化過程影響不大。

3.3 對總氮的去除效果：粒徑20～30目對總氮的去除效果好于粒徑為10～20目。主要原因是填料粒徑變小，填料的比表面積增大，能夠附著更多的硝化菌和反硝化菌，加快了脫氮速率，從而提高了系統(tǒng)對總氮的處理能力。

3.4 對總磷的去除效果：粒徑為20～30目對總磷平均去除率較

高，說明填料粒徑越小，對總磷的去除效果越好。

[1]高艷玲.懸浮載體生物流化床反應(yīng)器脫氮試驗(yàn)研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文,2007:102.

[2]張齊生,周建斌.竹炭的神奇功能人類的健康衛(wèi)士[J].林產(chǎn)工業(yè),2007,34(1):3-8.

[3]G.Bacquet,J.C.Joret,F.Roqalla.Biofilm Start-up and Control in Aerated Filter[J].Environment Technology,1991,12:747-756.