絲瓜絡懸浮填料移動床處理生活廢水研究

劉 晗

（東莞理工學院城市學院，廣東 東莞 523419）

懸浮填料移動床工藝兼具移動床生物膜反應器（MBBR）和生物接觸氧化法（BCO）兩者的優(yōu)點，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團、填料易堵塞的缺點，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器內自由流動，懸浮生長的活性污泥和附著生長的懸浮生物膜協(xié)同凈化污水[1]。

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

1 材料與方法

1.1 實驗材料

1.1.1 絲瓜絡填料

實驗選用天然的絲瓜絡，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。將干燥后的絲瓜絡放入直徑為9cm聚乙烯空心填料球中，制備成絲瓜絡填料，見圖1。

1.1.2 模擬生活廢水水質

圖1 絲瓜絡填料

實驗采用東莞理工學院城市學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整水中的COD、氨氮、總磷，模擬生活廢水的水質見表1。

表1 模擬生活廢水水質

1.1.3 實驗研究裝置

1 組MBBR 反應器，采用L×B×H=600mm×400mm×340mm 的長方體有機玻璃，反應區(qū)有效容積為70 L，該裝置下部進水，上部出水，池底設有排泥管。

1.2 實驗方法

1.2.1 實驗裝置的啟動

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

圖2 絲瓜絡填料掛膜前后對照

生物膜馴化階段 絲瓜絡懸浮填料掛膜初見成效后開始進入馴化階段，此階段通過模擬配制生活污水，保持連續(xù)進水量，進水量約為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 周時間，此時生物膜逐漸成熟，呈黃褐色，經鏡檢發(fā)現(xiàn)有大量的輪蟲、累枝蟲、鐘蟲等出現(xiàn)，這些表明實驗裝置啟動成功[2]。

1.2.2 水質指標及測試方法

本實驗在水污染控制工程實驗室內進行，進水水質指標見表1。在連續(xù)進水階段，每日二個時間點（9:00、17:00）取水樣，并測定各項主要指標。本實驗采用連華科技的5B-1（F）型COD快速測定儀、5B-3（B）型COD 多元速測儀，SS測定儀進行水質指標的檢測與分析。

2 實驗裝置運行效率及分析

2.1 HRT 運行參數分析

實驗裝置運行參數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HRT 為5h 時，COD 去除率達91.64%。

2.2 COD 的去除效率

從圖4 可知，實驗裝置在連續(xù)運行期間，調節(jié)HRT 為4h，COD 平均去除效率為82.95%。在進水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COD 去除率的影響

圖4 連續(xù)運行期間COD 去除效率

從圖5 可知，實驗裝置在連續(xù)運行期間，氨氮平均去除效率為74.19%。在進水氨氮濃度在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，而形成的硝化產物又成為生物膜內層厭氧反硝化的底物，從而提高了脫氮效率[3]。

圖5 連續(xù)運行期間氨氮去除效率

2.4 TP 的的去除效率

從圖6 可知，實驗裝置在連續(xù)運行期間，總磷去除效率波動較大，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現(xiàn)。本實驗裝置主要依靠附著在絲瓜絡懸浮填料上的生物膜來凈化水質，產泥量少，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 結論

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

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