交替式曝氣生物濾池組合系統(tǒng)生物除磷試驗(yàn)研究.pdf

1、本研究來源于國家十五攻關(guān)課題(2004BA604A01)。淹沒式固定膜生物濾池具有良好的碳氧化能力。通過提供不曝氣/曝氣交替的環(huán)境條件,可以在生物濾池中富集聚磷菌實(shí)現(xiàn)生物除磷過程。相關(guān)報(bào)道顯示,目前生物膜在生物除磷過程中的應(yīng)用尚處于試驗(yàn)研究階段。在生物膜反應(yīng)器中,微生物富集的磷必須通過反沖洗途徑從系統(tǒng)中移出,反沖洗的頻率和程度決定了磷的去除效果與能耗。富磷生物膜的移除是生物膜除磷性能的關(guān)鍵性限制因素。本研究開發(fā)了由間歇曝氣生物濾池(in

2、termittent aerated bio filter,IABF),結(jié)合前置厭氧濾池和后置好氧濾池組成的生物除磷系統(tǒng),用于處理生活污水。IABF反應(yīng)階段是組合生物膜系統(tǒng)除磷的主體,是本文的研究重點(diǎn)。IABF采用了本研究提出的ACF運(yùn)行方式(aerobic continuous feedingregime,ACF),即在厭氧階段結(jié)束時(shí)排出富磷反應(yīng)液,在好氧階段連續(xù)進(jìn)水連續(xù)出水。采用這種有別于傳統(tǒng)反沖洗的方法去除生物膜中富集的磷,使得I

3、ABF的運(yùn)行不依賴于反沖洗操作,從而改善了生物濾池的除磷性能,延長了反應(yīng)器的運(yùn)行周期。試驗(yàn)研究的主要結(jié)論如下:①試驗(yàn)期間,進(jìn)水濃度變化范圍較大,系統(tǒng)水力負(fù)荷在1.68～8.39m3m-2d-1之間變化,出水COD濃度為8～84mg/L,平均值為35mg/L;出水TP濃度為0.15～0.84mg/L,平均值為0.48mg/L;原污水碳氮比在3.3～6.5之間,平均值為4.3,出水氨氮平均濃度為4.2mg/L,出水總氮平均濃度為40.6mg

4、/L。將系統(tǒng)出水回流至前端厭氧池,回流比為1:1時(shí),與無回流時(shí)相比,系統(tǒng)對氮的去除率從36.8％提高到51.9%。研究表明,在試驗(yàn)范圍內(nèi),本系統(tǒng)運(yùn)行性能穩(wěn)定,能夠迅速適應(yīng)運(yùn)行負(fù)荷的變化,具備良好的抗沖擊性能。利用前置厭氧濾池對生活污水進(jìn)行預(yù)處理,厭氧降解污水中的大分子有機(jī)物以及被厭氧池濾層截留下來的顆粒物有機(jī)成分,可以改善污水水質(zhì),有效提高揮發(fā)性脂肪酸含量,厭氧池產(chǎn)酸速率隨水力負(fù)荷的增加而增大。②本研究建立A、B兩套并行的IABF系統(tǒng),

5、考察了運(yùn)行負(fù)荷對除磷性能的影響。A-IABF在水力負(fù)荷1.68～8.39m3m-2d-1、有機(jī)負(fù)荷0.96～4.10gCODL-1d-1條件下,出水COD平均濃度64mg/L,平均去除率為73.6%;出水TP平均濃度0.47mg/L,平均去除率為84.7%,階段性低進(jìn)水濃度條件下TP去除率出現(xiàn)下降。B-IABF在控制的污染物負(fù)荷率下運(yùn)行穩(wěn)定,出水COD平均濃度為69mg/L,平均去除率為73.4%;出水TP平均濃度為0.36mg/L,平

6、均去除率為86.1%。③IABF在ACF運(yùn)行方式下,厭氧階段與好氧階段相對獨(dú)立。好氧階段碳、磷的負(fù)荷率與其削減速率之間呈線性正相關(guān)。間歇曝氣循環(huán)周期的變化對有機(jī)物的降解以及磷酸鹽的削減與轉(zhuǎn)化沒有明顯影響。好氧連續(xù)流階段填充柱內(nèi)有機(jī)物和磷酸鹽的削減分別集中在0～0.06m和0.06～0.56m區(qū)域,由此可以推斷在IABF中沿水流方向存在著微生物不同種群的分布。④與序批運(yùn)行方式相比較,除了低濃度條件外IABF在ACF方式下釋磷速率與進(jìn)水中揮

7、發(fā)性脂肪酸含量的關(guān)聯(lián)度不大,而與好氧階段吸磷速率呈正相關(guān)。ACF方式下生物膜好氧階段的磷轉(zhuǎn)化量隨好氧磷酸鹽負(fù)荷的增加而增大,生物膜厭氧階段與好氧階段的磷轉(zhuǎn)化量之間存在著關(guān)聯(lián)關(guān)系。這表明,ACF方式下好氧階段的可獲取磷源及其攝入在更大程度上影響著厭氧釋磷過程。生物膜組成分析結(jié)果表明,IABF中可能存在一定比例的聚糖原菌。試驗(yàn)中觀察到B-IABF生物膜中糖原含量及轉(zhuǎn)化量較A-IABF的高,也許是由于存在較高比例聚糖原菌造成的。⑤根據(jù)長運(yùn)行周

8、期內(nèi)IABF液相及生物膜相磷的分布情況,磷在生物膜內(nèi)的積累程度與進(jìn)水濃度、負(fù)荷率和連續(xù)運(yùn)行天數(shù)等有關(guān)。較長的運(yùn)行周期、較高的負(fù)荷率會在填充柱內(nèi)不同區(qū)域出現(xiàn)不同程度的磷的累積。試驗(yàn)結(jié)果表明,IABF在ACF運(yùn)行方式下采用長運(yùn)行周期操作是可行的。與傳統(tǒng)生物膜除磷系統(tǒng)相比,反沖洗頻率大大下降,可以顯著降低反沖洗能耗。⑥階段性低濃度條件下A-IABF和B-IABF的運(yùn)行性能存在差異。B-IABF在較低且穩(wěn)定的負(fù)荷條件下運(yùn)行性能穩(wěn)定。而A-IAB

9、F中PHB和糖原儲量顯著降低,在高水力負(fù)荷條件下吸磷速率明顯下降,生物膜中磷的凈累積量較高,所以,低濃度、高負(fù)荷條件下的持續(xù)運(yùn)行導(dǎo)致了A-IABF除磷性能的下降。⑦組合生物膜系統(tǒng)的磷平衡和水量平衡分析表明,在水力負(fù)荷為4.65m3m-2d-1及間歇曝氣循環(huán)周期6h條件下,進(jìn)入系統(tǒng)的磷有47.5%進(jìn)入?yún)捬醺涣滓旱幕瘜W(xué)處理環(huán)節(jié)。采用七水硫酸亞鐵為藥劑,在厭氧富磷液的pH范圍內(nèi),Fe/初始OP摩爾比為1.3～1.7:1時(shí)可以取得較好的處理效果