多孔柔性载体处理低浓度污水的效能研究

李晓君 尹军 宋铁红
吉林建筑工程学院城市建设系

　　本法采用一种自行研制的多孔柔性载体，在进行充分曝气的同时，使气、水、载体保持三相混合流化状态和良好接触，从而提高处理效率。

1 试验方法

1.1 检测指标
　　主要检测指标有COD_Cr(自控高压消化法)；载体生物膜厚度(体积面积折算法)；生物膜脱氢酶活性；DO(碘量法)；生物显微镜检。
1.2 试验方法
　　反应器是一有机玻璃柱，内径10cm，有效高度51cm，有效容积4L，反应器底部设有曝气盘，盘中间的曝气孔径最大，沿半径方向曝气孔径逐渐减小，这样就形成了气、水、填料沿反应器中央上升，然后向四周翻落的循环流态。反应器内多孔柔性载体的填充比是25%，载体形状为边长10 mm的正方形，孔隙率是82%，载体挂膜后的相对体积质量接近于1，试验中的污水处理流程如图1所示。

　　每天人工配制的污水经高位水箱定量地流向反应器，原水和空气均由反应器的底部进入。出水和少量的生物污泥由反应器上部流至沉淀池经固液分离后排出。
　　试验采用某煤气废水生物处理厂的回流污泥作为接种污泥，使载体排尽空气饱吸活性污泥后放置于反应器中通水、通气开始运行。3d后进行TTC--脱氢酶定性检测分析，载体呈红色，说明已具有生化活性。运行约10 d，载体表面的生物膜密实光滑，具有相当的污水净化能力，表明挂膜完成。

2 试验结果与分析

2.1 进、出水COD值变化曲线
　　试验过程的进、出水COD值历时曲线如图2所示。

　　由图2可见，当进水COD在150～350 mg/L左右时出水水质较稳定，COD可控制在100 mg/L以下。
2.2 COD容积负荷与去除率关系
　　COD容积负荷与去除率关系曲线如图3所示呈直线关系，且COD去除率随COD容积负荷的增大而下降。

　　由图3可见，当COD容积负荷＜4.61kgCOD/(m³·d)时去除率可达71.4%以上，效果较理想。
2.3 有机物降解机理探讨
　　为考察反应器载体中的微生物对有机物的降解过程，对反应器进行了静态污水处理试验。在1～5 h的范围内，测定了不同反应时间出水COD浓度，如图4所示。

　　由图4可见，多孔柔性载体在流化状态下有机物降解曲线与活性污泥中的生物降解规律十分相似，存在着明显的吸附降解段，所不同的只是吸附时间稍长。这说明该法去除有机物的机理与活性污泥法一致，其去除过程主要是通过载体中微生物的作用完成，载体本身并没有直接的贡献。

3 载体的生物特性分析

　　试验中采用的多孔柔性载体具有较大孔隙率和良好柔性，表面粗糙度较大，特别适于微生物附着生长。由于该载体体积质量适宜(挂膜后与活性污泥相似)，富有弹性，因此在流化运行条件下载体表面生物膜密实光滑，外观呈乳白色。
3.1 生物膜厚度
　　通过体积—面积折算法计算出了载体生物膜厚度，其数据如表1所示。

　　 据有关资料介绍^[1]，当生物膜厚度为50～150μm时，其对废水中有机物的利用率直线上升；而从150～250μm开始，该速度提升缓慢。试验中载体的生物膜平均厚度虽达298μm，但处理效果还是比较理想的。
3.2 生物相
　　载体的生物膜镜检表明，微生物包括细菌、放线菌、霉菌、球衣菌等原生动物及小型后生动物。生物膜结构主要由丝状菌构成膜的网络结构，细菌以菌胶团的形式填充其中。
3.3 生物膜的脱氢酶活性
　　生物降解主要是在酶的参与下完成的，其中脱氢酶占有重要的地位。脱氢酶的活性可以用来说明微生物的活性，同时生物膜的脱氢酶活性与水中营养物浓度成正比且与生物耗氧速度呈很好的相关性。
试验中的脱氢酶活性与载体体积关系如图5所示。

　　对图5所示曲线进行线性回归，得折算脱氢酶活性与载体体积的线性回归方程：Y=31.44X+246.22，其中相关系数r=0.9941。此方程说明脱氢酶活性与载体体积之间呈很强的线性相关性。

4 结论

　　① 采用新型多孔柔性载体在流化状态下处理污水时，当COD容积负荷＜4.61 kgCOD/(m³·d)时，COD去除率可达71.4%以上。
　　② 多孔性载体在流化状态下降解污水中有机物的规律与活性污泥法十分相似，存在着明显的吸附降解段，所不同的是吸附时间稍长。
　　③ 通过对载体中生物膜脱氢酶活性的测定结果可知，脱氢酶活性与载体体积成正比，呈较强的线性相关性。
　　④ 多孔柔性载体生产工艺简单，价格低廉，具有较高的应用研究价值。

参考文献

　　1 尹军等.流化式生物膜法处理含酚废水的效能?环境科学，1996；17(7)

　　作者通讯处：李晓君 130021 长春市红旗街27号 吉林建筑工程学院给排水室
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