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移动床生物膜反应器是近年来出现的一种革新型生物膜反应器,它吸收了传统的流化床和生物接触氧化法两者的优点。既能解决固定床反应器需定期反冲洗、流化床需使载体流化的问题,也解决了淹没式生物滤池堵塞需清洗滤料和更换曝气器的复杂操作等问题。同时,微生物附着生长在生物载体上,可以维持较长的生物固体停留时间,为世代时间长、增殖速度慢的硝化菌群的生存提供了良好的生存环境。而同步硝化反硝化是近年来发现的一种新的脱氮工艺,该工艺在节省资金、能源及简化生物除氮技术等方面具有很大优点。它的最大特点是实现了硝化和反硝化的一体化,在反应过程中可以有效利用废水中有机碳源进行反硝化;反硝化反应增加的碱度补充硝化反应减少的碱度,使系统内的pH值相对稳定;另外,硝化反应和反硝化反应可在相同的条件和系统中进行,简化了操作的难度。本文在前人研究基础上,将同步硝化反硝化技术和移动床生物膜反应器相结合,并对其影响因素、脱氮过程特性以及微生物特性进行了研究。
试验研究了溶解氧、碳氮比、温度、pH值和ORP等因素对移动床生物膜反应器中同步硝化反硝化的影响。研究结果表明,溶解氧在2.0~3.0mg/L之间时,均可以获得比较稳定的脱氮效果,这时候的硝化反硝化趋于平衡,能够获得最佳的脱氮效果。通过对碳氮比的研究发现碳氮比在10~12之间可以获得稳定脱氮效果,TN平均去除率达到87%左右,氨氮平均去除率在95%左右。COD去除效果也达到92%左右。通过对温度、pH值和ORP以及生物膜厚度的研究还表明移动床生物膜反应器中同步硝化反硝化的最适宜温度范围是25℃~30℃,最佳pH值范围为7.8~8.0,最佳ORP范围为-40~-100mV。
试验研究了移动床生物膜反应器中同步硝化反硝化的脱氮过程特征和微生物特性。结果表明移动床生物膜反应器内同步硝化反硝化过程的主要特征是,在反应器0~4小时系统运行初期,硝化反应和反硝化反应同时进行,这段时间内氨氮和TN的去除都处于比较快的阶段。在反应器4~7小时系统运行中期,主要发生的是硝化作用,反硝化作用几乎停止,氨氮去除率继续上升,总氮去除作用停滞。在反应器7~12小时系统运行后期,反硝化作用占主导地位,硝化作用停止,氨氮去除作用停止,总氮去除率开始继续上升。通过对微生物的研究发现,生物膜内部微生物相极其丰富,生长着大量的细菌、真菌,还有大量的钟虫、草履虫和累枝虫等原生动物。移动床生物膜反应器同步硝化反硝化处理实际生活污水时,可以取得良好的COD和氨氮去除效果,对TN也有一定的去除能力,去除率在52.39%左右。