序批式生物膜反应器( SBBR) 最早是为解决进
水水力负荷波动过大及防止生长速率小的微生物从
反应器中淘洗出去等问题而提出的
[ 1]
。SBBR 兼具
序批式活性污泥法和生物膜法的优点, 提高了系统
的抗冲击负荷的能力, 同时增加了生物量, 生物相变
的多样化, 益于世代周期较长的微生物( 如硝化菌)
生存, 因此对硝化反应有利。传统全程硝化过程是
由氨氧化细菌将NH
+
4
- N 氧化为N O
-
2
- N 和亚硝酸盐
氧化菌将NO
-
2
- N 氧化为N O
-
3
- N 2 个步骤完成。与
全程硝化相比, 短程硝化是将硝化过程控制在第一
阶段, 这样可以节省曝气能耗、缩短反应时间, 有利
于后续反硝化阶段节省碳源、减少污泥生成量、
减少
反应器有效容积和节约基建费用等, 因此如何实现
与维持稳定的短程硝化成为目前污水生物脱氮领域
的研究热点。载体填料是生物膜工艺的关键, 它直
接影响生物反应的处理效果, 选择适宜的载体填料
具有明显的技术和经济意义。目 前, 国内外对 SB-
BR 的研究主要集中在对工业废水的处理效果上, 针
对填料类型对处理效果的影响及城市生活污水短程
硝化特性研究较少
[ 2- 5]
。
笔者以 SBBR 为研究对象, 采用实际城市生活
污水, 探讨不同种类填料的挂膜启动特征, 同时采用
不同的启动方式, 研究其实现短程硝化的特征。
1 材料与方法
1. 1
试验装置
本研究采用的 SBBR 反应器, 由有机玻璃制成。
上部为圆柱形, 底部呈圆锥 体, 高 500 mm, 直径 20
cm, 有效容积 14 L , 填料挂膜后占反应器有效容积
的 30% 左右。在反应器壁上的垂直方向 设置取样
口, 用以取样和排水; 底部设有排水排泥管; 以黏砂
块作为微孔曝气器, 采用鼓风曝气, 转子流量计调节
曝气量; 由温度控制仪控制反应器内温度; 在线监测
反应器内水温的变化以及反应过程中的 pH 和 DO
浓度。
1. 2
试验水质
试验用水为北京工业大学家属区生活污水, 水
质如表 1 所示。试验过程中, 根据需要投加葡萄糖、
N H
4
Cl, 实现不同的 CO D 和N H
+
4
- N 浓度。
1. 3
填
料
采用悬浮填料和固定的炭纤维填料进行好氧挂
膜比较 , 如 图1 所 示 。悬 浮 填 料 为进 口 海 绵 填 料
表 1 试验用水水质
T able 1
Character istics of the influent wastew ater
项目
数值
CO D/ ( mg
L
- 1
)
127. 8~ 279. 7
BO D
5
/ ( mg
L
- 1
)
99. 2~ 170. 0
NH
+
4
- N / ( mg
L
- 1
)
44. 7~ 66. 5
N O
-
3
- N / ( m g
L
- 1
)
0. 67~ 1. 46
pH
7. 02~ 7. 43
BioCube, 为 10 m m
10 m m
10 mm 的海绵立方
体, 比表面积为 300 m
2
/ m
3
, 填充比为 30% 左右。炭
纤维由日本进口, 以瑞琪填料作骨架支撑, 固定在反
应器中, 填充比为 20% 左右。
图 1 试验所用 2 种填料
F ig . 1
Car bo n fiber media and spo ng e BioCube media
1. 4
检测方法
CO D、N H
+
4
- N 、N O
-
2
- N 、
N O
-
3
- N 、
M L SS 等均采
用国家标准方法测定
[ 6]
; T N 、
总有机碳( T OC) 、总无
机碳( T IC) 通过 M ulti N/ C3000 型 T N/ T OC 分析
仪测定; DO 和温度采用 WT W- level2 型溶解氧仪在
线检测; pH 采用 WT W- pH / Oxi340i 型多参数测定
仪在线检测; 按照 Amann 的操作方法进行荧光原位
杂交技术( FISH ) 分析
[ 7]
。
2 结果与分析
2. 1
挂膜启动
本研究采用接种法来进行生物膜系统的挂膜。
具体操作方法为: 选取硝化性能良好的污泥作为接
种污泥, 与实际生活污水以 1
3( 体积比) 的比例,
加入 到 装 有 填 料 的 SBBR 中, DO 控 制 在 2 ~ 4
mg/ L, 闷曝 24 h 后排空, 然后加入新鲜接种污泥和
生活污水, 再曝气 6 h 为 1 个周期, 每周期末沉淀排
掉上清液, 注入新 鲜生 活污 水闷 曝, 如此进 行 2 d
后, 发现 2 种填料表面都有明显的污泥附着。
从第 4 天 开始, 将污泥完全 排空, 连 续进水运
行。8 h 为 1 个周期, 曝气时间 7 h, 采用瞬时进水,
进水、
排水、
闲置时间 1 h。DO 控制在 2~ 3 mg/ L,
温度为 常温( 20~ 25
) , 监 测出 水 COD , 并 计算
23
彭永臻等
序批式生物膜反应器不同填料挂膜及短程硝化特性研究