生物膜法污水处理工艺中微生物量的对比研究

Posted 2023-01-14 生物

篇首语：鞭打的快马，事找的忙人。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了生物膜法污水处理工艺中微生物量的对比研究相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

摘要：采用生物膜法污水处理工艺，对深圳布吉秀峰工业城污水进行现场中试研究．出水中有机物BODs，COD 及悬浮物去除率一般在80% 以上，曝气生物滤池工艺中的污泥质量浓度2倍于生物接触氧化工艺，曝气生物滤池中的原生动物及后生动物密度比生物接触氧化工艺高出1—2个数量级．试验中曝气生物滤池的去除效果比生物接触氧化工艺稍好，从反应器中污泥质量浓度(p(MLSS))及原生动物、后生动物数量的比较进一步证实这一结论。

关键词：生物膜；反应器中污泥质量浓度；原生动物；后生动物

在小规模分散型污水处理中大量使用生物膜污水处理工艺，比使用活性污泥工艺更有优势，具体体现在：①微生物相方面，各种生物膜工艺中参与净化反应的微生物多样化，微生物的食物链较长，世代时间较长的微生物易于存活，在分段运行中每段都能够形成优势菌种；② 在处理工艺上，各种生物膜工艺对水质水量变化均有较强的适应性，污泥沉降性能良好、易于固液分离，能够处理低浓度的污水，易于维护、节能[1-3]。

生物接触氧化工艺起源于欧洲，其在中国也得到了广泛应用，是生物膜法污水处理工艺中使用较广泛的一种；而曝气生物滤池是近年来研究开发的污水处理工艺，具有有机负荷高、占用土地少、节约投资等优点，在新建污水处理设施中被广泛采用[4-7]。笔者选择生物膜作为主要处理工艺，对比研究生物接触氧化工艺和曝气生物滤池工艺在中试规模上处理实际污水的效果，从2种工艺进、出水水质和污泥质量浓度、原生动物和后生动物密度的角度比较2种工艺的运行效果，进一步认识生物膜法污水处理工艺的规律。

1 装置与方法

1．1 研究对象

深圳布吉秀峰工业城污水处理站位于布吉河流域与沙湾河流域的交界线上．秀峰工业城内有集体宿舍、各类工厂(如食品厂、电子厂、印刷厂、塑胶五金厂、玻璃厂)等．试验污水取自该污水处理站厌氧池出水，通过水泵进人高位水池，由高位水池流人试验装置．该站原有的污水处理设施虽在运行，但出水水质达不到排放要求，进水水质见表1。试验在2005年9月一2006年4月进行，试验正常运行约6个月。

1．2 试验装置

1．2．1 装置

试验采用2种工艺[8]：曝气生物滤池工艺(见图1)和生物接触氧化工艺(见图2)．每种工艺分别由3个钢罐组成，每个钢罐尺寸为 φ0．8 m×2．0 m．曝气生物滤池为自行研制的处理单元，前2个为曝气生物滤池，池体中间放置悬浮填料，填料高度1．2 m，底部为曝气头；第3个为清洗水池，罐内放置反冲洗清水泵及清洗填料，罐体中间放置搅拌浆，由固定在顶部的电机及减速器带动．曝气生物滤池反洗采用搅拌机搅动及水清洗相结合的方法。

生物接触氧化工艺，前2个是生物接触氧化池，内放填料，填料高度1．2 m，底部为曝气头；第3个为沉淀池．

1．2．2 填料[8]

曝气生物滤池的填料为高分子中空悬浮型填料，其具有优良的机械性能和化学惰性[9-10]，相对密度为0．91；尺寸为声φ10 mm×12 111111．采用上向流运行方式。

与砾石、陶粒等沉在水中的填料相比，悬浮填料不需要承托层，且节省空间．采用上向流方式，填料中可以存储更多的污泥，不易堵塞．采用机械一水力联合反冲洗方式，节省动力及用水量。

生物接触氧化池的填料采用弹性高分子填料，由架子固定在生物接触氧化钢罐中。

1．3 试验方法

为比较曝气生物滤池与生物接触氧化池的处理效果，在污水停留时间、曝气量均相同的条件进行对比试验：比较同一工艺中两级处理的效率；比较曝气生物滤池与生物接触氧化池在相同水力停留时间下不同曝气方式的处理效果；比较2种工艺中的污泥质量浓度(p(MESS))及微生物密度：2 种工艺的水力停留时间均为1．2～4．8 h，平均污染负荷为1．0～4．0 kg／(m3·d)。

1．4 分析项目及方法

BOD 5采用稀释接种法测定；CODcr采用重铬酸钾法测定；SS采用滤膜法测定；NH，．N采用纳氏试剂光度法测定；TP采用过硫酸钾消解、钼锑抗分光光度法测定；DO采用溶解氧仪现场测定；原生动物采用浮游生物计数框全片计数法测定．主要仪器包括：XJ一1 CODcr密闭消解装置；分光光度计；远红外快速干燥箱；电子天平；YSI 550A野外便携式溶解氧仪；凤凰ME一1000型光学显微镜；S—R浮游生物计数框等。

2 结果与讨论

2．1 t处理效果

在相同的停留时间、曝气量等条件下，曝气生物滤池及生物接触氧化池出水的ρ(ss)(CODcr)和ρ(BOD5)平均值见表2．从表2可以看出，2种工艺对悬浮物的去除都有较好的效果，且曝气生物滤池比生物接触氧化池稍好，这是因为曝气生物滤池工艺具有过滤的性能决定的．2种工艺的出水p(CODcr)的平均值在60 mg／L以上，曝气生物滤池出水lD(CODcr)好于生物接触氧化池．曝气生物滤池工艺出水p(BODs)平均值为13．6 mg／L，生物接触氧化工艺出水lD(BODs)平均值为16．4 mg／L．曝气生物滤池工艺比生物接触氧化工艺稍好，去除率大约在85%左右。

2．2 污泥质量浓度

一般活性污泥法的污泥质量浓度较低，而生物膜工艺可以达到较高的污泥质量浓度．由图3可见，曝气生物滤池中的污泥质量浓度(以lD(MISS)表示)较高，在曝气生物滤池1中P(MISS)为3～4 g／L，曝气生物滤池2中P(MISS)为4～6 g／L．生物接触氧化池中污泥质量浓度较低，生物接触氧化池1与生物接触氧化池2的P(MISS)基本相同，为2～3 L．一般认为，污泥质量浓度高，容积负荷也高，处理效率高。

从图3可以看出，曝气生物滤池中的污泥质量浓度高于生物接触氧化池，这说明曝气生物滤池工艺起到了对悬浮物的截流作用．试验发现，11月到1月期间温度的变化(27℃ 降至15 ℃)对生物膜反应器中污泥质量浓度影响不大。

2．3 原生动物和后生动物密度

在污水生物处理试验装置中，存在着大量的微生物，包括细菌、藻类、原生动物、后生动物及病毒等．试验装置中微生物的生长繁殖一方面降解了污水中的有机物，另一方面也能反映其中的水质状况。

由于不同种类的原生动物及后生动物对环境条件的要求不同，对环境变化的敏感程度也不同，所以可以利用原生动物的种群生长情况，判断生物处理系统的运转情况及对污水的净化效果。

对污泥中原生动物及后生动物进行镜检计数发现，原生动物有草履虫、累枝虫、钟虫、游仆虫、黎波豆虫，后生动物有轮虫、线虫、甲壳虫(见图4)．从图4可以看出，曝气生物滤池中的微型动物密度较高，比生物接触氧化池高出1～2个数量级。

在2种工艺中都是累枝虫最多，甲壳虫及梨波豆虫最少，说明2种工艺处理环境相似，只是因为生物载体的不同，造成在微生物密度的差异．在曝气生物滤池中微生物的密度依次为累枝虫>钟虫>轮虫>游仆虫>草履虫>线虫>甲壳虫>梨波豆虫，在生物接触氧化池中微生物的密度依次为累枝虫>轮虫>草履虫>钟虫>游仆虫>线虫。

图5为曝气生物滤池及生物接触氧化池中轮虫密度的变化．由图5可以看出，其曝气生物滤池中的密度高于生物接触氧化池1—2个数量级．从图5还可以看出，2种工艺都是第1级反应器中的轮虫密度高于第2级反应器，说明轮虫更适应有机物浓度高的污水水质。

图6为曝气生物滤池及生物接触氧化池中累枝虫密度随时间的变化．由图6可见，曝气生物滤池累枝虫密度比生物接触氧化池高1～2个数量级，可能是曝气生物滤池中的载体比生物接触氧化池中的载体更有利于原生动物的生长．11月到1月期间水温从27℃降至15℃ ，而累枝虫密度的变化并不明显。

3 结论

a．采用生物膜法中的曝气生物滤池及生物接触氧化池对秀峰工业城污水处理站污水有较好的处理效果，BOD 5，CODcr及悬浮物去除率一般在80%以上．曝气生物滤池的处理效果比生物接触氧化池稍好。

b．曝气生物滤池中生物膜量及微生物量明显高于生物接触氧化池，其中污泥质量浓度高1倍左右、微生物密度高1—2个数量级。作者: 向连城，邱光磊，郑丙辉