厭氧浮動生物膜反應(yīng)器處理高濃度有機廢水

1、厭氧浮動生物膜反響器處理高濃度有機廢水摘要：討論了厭氧浮動生物膜反響器處理高濃度有機廢水的性能，結(jié)果說明：在2028溫度條件下，容積負(fù)荷為5.3820.62kgD/(3d)，HRT=23.4h時，D去除率均在90%以上。由上流式厭氧污泥床(UASB)與厭氧過濾器(AF)兩種工藝結(jié)合的反響器近年來應(yīng)用較多，其積累微生物才能強，啟動速度快，運行中填料上附著的生物膜對降解有機物起著相當(dāng)?shù)淖饔茫瑫r可防止濾池堵塞，是一種高效、穩(wěn)定、易于管理的厭氧處理系統(tǒng)。一般將保存了UASB三相別離器的污泥床加填料的裝置稱為污泥床過濾器，將不帶三相別離器的污泥床濾層反響器稱為厭氧復(fù)合床反響器1。本文研究了集AF和UA

2、SB為一體的新型裝置厭氧浮動床生物膜反響器(AFBBR)。因其內(nèi)裝有50%體積的懸浮填料，在處理高濃度有機廢水的運行中，填料浮在上部，形成了一種底部是污泥床，上部是厭氧濾池的體系。在處理高濃度有機廢水試驗中顯示出處理才能大、效率高的特性。1試驗材料與方法2試驗方法2.1掛膜與啟動厭氧生物膜反響器存在的一個突出問題是掛膜困難，啟動時間長。在本試驗中，首先將填料進(jìn)展好氧預(yù)掛膜，利用好氧微生物繁殖快并生成多糖物質(zhì)的性能，在較短時間內(nèi)填料外表形成一層生物膜即膜基，改善了填料的外表性能，有利于厭氧微生物的附著、生長、縮短了反響器的啟動時間2。好氧污泥取自邯鄲市東郊污水廠氧化溝。污泥與填料靜態(tài)接觸24h后

3、，將污泥全部排掉，投加生活污水連續(xù)運行56d后，填料內(nèi)外外表形成一層均勻生物膜。經(jīng)好氧預(yù)掛膜后的填料與5L厭氧污泥靜態(tài)接觸24h，然后將污泥排掉，連續(xù)投加葡萄糖廢水。反響器啟動開始采用的有機負(fù)荷為2kgD/(3d)，水力負(fù)荷為13/3d。23d后，好氧膜脫落，填料外表變黑，1周后發(fā)現(xiàn)填料內(nèi)外表形成一薄層生物膜。將水力負(fù)荷控制在0.53/(3d)，有機負(fù)荷為1kgD/(3d)，經(jīng)過2周培養(yǎng)，膜生長均勻良好，D去除率可到達(dá)70%以上。此后，水力負(fù)荷增到13/3d,進(jìn)水濃度從2000g/L逐漸升至6000g/L，經(jīng)過50d的運行D去除率可到達(dá)90%以上，反響器底部出現(xiàn)大量0.5左右顆粒污泥，AFBB

4、R運行穩(wěn)定。2.2穩(wěn)定運行試驗在此階段考察了進(jìn)水水質(zhì)、HRT、水力沖擊負(fù)荷對運行狀況的影響，此階段的運行結(jié)果見表1。試驗廢水為用葡萄糖合成的污水。表AFBBR試驗運行數(shù)據(jù)進(jìn)水HRTh容積負(fù)荷kgD/(3.d)去除負(fù)荷kgD/(3.d)出水D去除率%QL/dDg/LDg/LpH13.605327.723.795.384.86512.397.0590.4014.036372.023.066.636.41212.066.7996.6713.076893.023.617.016.88129.646.7298.1213.609787.323.799.879.73141.936.6698.5413.871

5、1694.323.3312.0311.33673.966.5794.2414.0014510.323.1115.0713.791229.466.3491.5313.8020220.023.4420.6218.641852.616.4290.424.2514522.076.124.58183.806.6198.747.0514522.045.897.59111.636.4299.2510.0014522.032.3510.77358.696.4897.5318.1014522.017.8719.501936.926.3286.67在改變進(jìn)水水質(zhì)期間，控制HRT根本不變，將進(jìn)水濃度逐步升高。在HR

6、T變化階段，保持進(jìn)水濃度不變，數(shù)次改變水力停留時間。最后突然降低HRT，考察反響器在水力沖擊負(fù)荷下工況的變化。整個試驗在室溫下進(jìn)展，溫度變化范圍2028。3試驗結(jié)果與分析3.1容積負(fù)荷與D去除率負(fù)荷直接反映了食物與微生物之間的平衡關(guān)系，容積負(fù)荷的變化可以通過改變進(jìn)水濃度或水力停留時間來實現(xiàn)。在試驗中，首先保持停留時間根本不變(平均為23.5h)，進(jìn)水D濃度從5327.7g/L逐漸升高到20220.0g/L，相應(yīng)的容積負(fù)荷從5.38kgD/(3d)增到20.62kgD/(3d)，D去除率隨進(jìn)水濃度增加而緩慢下降，最高達(dá)98.5%。之后，將進(jìn)水濃度控制在14522g/L，水力停留時間分別為76.1

7、245.89、32.35、23.11、17.87h，相應(yīng)的容積負(fù)荷從4.58kgD/(3d)增到19.50kgD/(3d)。D去除率隨水力停留時間的變化存在一個分界點，低于此值，D去除率隨水力停留時間減小而迅速下降；高于此值D去除率根本穩(wěn)定。由表1可以看到，在試驗條件下，當(dāng)容積負(fù)荷增高時，AFBBR的去除kgD去除/(3d)增高，顯示了強大的處理才能。3.2水力沖擊負(fù)荷的影響AFBBR表現(xiàn)出較高的抗沖擊負(fù)荷特性。在進(jìn)水濃度為20220g/L時，水力停留時間突然從23.44h降至3h，沖擊時間持續(xù)6h，容積負(fù)荷增加8倍，到達(dá)161.1kgD/(3d)。反響器在遭到?jīng)_擊后運行參數(shù)的變化見表1，D去

8、除率變化見圖2。在沖擊負(fù)荷過后3h，D去除率降到最低33.65%，24h后D去除率恢復(fù)到72%，40h后恢復(fù)到80%以上，說明該反響器具有很大的緩沖才能，抗沖擊負(fù)荷才能強。這與該反響器的特點有關(guān)，該反響器上部懸浮填料起到過濾器的作用，在負(fù)荷沖擊時可以防止大量污泥流失，有利于反響器性能的迅速恢復(fù)。另一方面填料外表生物膜量僅占總生物量的15%，電子顯微鏡下觀察，其主要是甲烷細(xì)菌，因此在沖擊負(fù)荷下產(chǎn)酸菌雖流失多，但繁殖迅速，有利于反響器迅速恢復(fù)正常。另外在反響器遭到?jīng)_擊負(fù)荷后，采取適當(dāng)?shù)臄嚢韬臀勰嗷亓鞔胧┛煞乐狗错懫鲀?nèi)揮發(fā)酸過度積累并穩(wěn)定反響器內(nèi)生物量，有利于反響器性能的迅速恢復(fù)。3.3生物相分析反

9、響器中微生物由兩部分組成：附著生長在填料上的生物膜；懸浮污泥在反響器底部形成的顆粒污泥床。試驗過程中發(fā)現(xiàn)，生物膜主要生長在填料的內(nèi)外表，外外表上幾乎沒有生物膜。這可能與填料外層水流紊動大于填料內(nèi)部，外外表上生物膜受到更大的剪切應(yīng)力有關(guān)。鏡檢發(fā)現(xiàn)生物膜內(nèi)菌種以甲烷八疊球菌屬和桿菌為主，其中甲烷八疊球菌屬占視野的50%60%，沒有發(fā)現(xiàn)絲狀菌，并存在以甲烷八疊球菌屬和桿菌分別占優(yōu)勢的區(qū)域。同位素示蹤已證實消化器中70%以上的甲烷來自乙酸，乙酸型產(chǎn)甲烷細(xì)菌主要為產(chǎn)甲烷索氏絲狀菌和八疊球菌，而當(dāng)乙酸濃度高時，甲烷八疊球菌更具有競爭力，這與該反響器出水揮發(fā)酸濃度較高相一致。反響器的底部存在顆粒污泥床，污泥床高度為30，顆粒粒徑0.50.7，沉降性