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移动床生物膜反应器(MBBR)是在生物滤池和流化床的工艺基础上发展起来的,是近年来颇受重视的一种革新型生物膜反应器。它既具有传统生物膜法耐冲击负荷、泥龄长、剩余污泥量少的特点,又具有活性污泥法的高效性和运转灵活性,而且克服了两者的缺点。同步硝化反硝化(SND)与传统的生物脱氮技术相比,节省能耗,减少碳源的投加,可大大降低运行费用,具有很大发展前途。
本试验首先选用了聚乙烯圆柱形填料为MBBR的载体,通过在不同填充率下的静态清水试验,观察了在相应曝气强度下的填料流化状态,测定其充氧性能,最终得出填料的最佳填充率为50%。
接着通过生物膜的连续进水和间歇进水的对比培养及改变运行参数方式来在MBBR内获得良好脱氮性能的生物膜。结果表明:连续式进水培养的生物膜在两个月左右的COD去除率将达到70%左右,氨氮的去除率在30%左右;间歇式进水培养的生物膜在一个月左右的COD去除率能达到将近60%,氨氮去除率在90%左右。并且发现HRT对生物膜的培养有很大的影响,过短的和过长的HRT不利于生物膜的培养,本试验条件下得出培养生物膜的最佳HRT在5h左右。在显微镜下能观测到生物膜上的生物相十分丰富,时常出现累枝虫属、钟虫等,这表明本试验条件下的进水负荷是适中的。
再接着在确定的曝气量下通过控制进水量来调整HRT,以研究HRT对MBBR同步硝化反硝化的影响。研究结果表明:移动床生物膜反应器的COD、氨氮和TN的去除率随HRT的增大而提高,且氨氮和TN去除率的效果更为明显;但HRT过高时,细菌得不到足够的营养部分死亡,污泥浓度下降,破坏了系统中的硝化反硝化的环境,同样使得脱氮效果下降。在实际工程中,延长水力停留时间,反应器的容积将会增大,基建投资就会增加。本实验得出保证有机物去除和脱氮效果最佳的HRT为14h。
然后在确定的HRT下通过控制进气量大小来研究曝气量对MBBR同步硝化反硝化的影响。研究结果表明:一方面是曝气量控制了反应器内水的DO,从而影响COD、氨氮和TN的去除率,COD、氨氮和TN去除率随曝气量的减小而降低,氨氮和TN去除率的效果更为明显。另一方面是曝气量的大小决定了水力剪切作用的强弱,而水力剪切作用是决定生物膜浓度与新旧更替的重要因素,因此曝气量对移动床生物膜反应器内填料上的生物膜的生长和脱落又很大的影响。本试验中在曝气量增加为120L/h时,观察到大量的生物膜的脱落现象。在本实验条件下得出最佳的曝气量为100L/h。
最后,得出在本实验条件下移动床生物膜反应器最佳运行工况是:HRT=14h,曝气量为100L/h,DO在4.5mg/L左右。此时,COD去除率为83.53%,氨氮去除率为78.51%,TN去除率为62.89%。