悬浮载体生物膜工艺

悬浮态微生物』堡塑堕堕堕墨可逆附着——不可逆附
着一固着态微生物生长、固定化。
这些过程受到很多因素的影响。 （１）悬浮态微生物的浓度。悬浮态微生物的浓度对悬浮 载体挂膜有着直接的影响。相对于固着在载体上的微生物 来说，悬浮态微生物能够自由移动，很容易接触到营养物质， 在对营养物质的争食中占明显的优势。因此，为了加快悬浮 载体挂膜速度、促使固着态微生物的快速繁殖，应在填料上 截留一些固着态微生物后，将呈悬浮态的微生物排除，以保 证固着态微生物获得良好的生存条件，使固着态微生物不断 从载体表面向外扩展增长，进而形成成熟的生物膜。 （２）接种污泥的活性。接种污泥的活性越高，通过代谢
Ｒｅａｃｔｏｒ，简
特殊要求。
表ｌ 试验所用填料的特性参数
称ＭＢＢＲ）又称悬浮填料移动床工艺。它吸收了传统的流化 床和生物接触氧化法的优点，是将悬浮生长的活性污泥法和 附着生长的生物膜法相结合的一种工艺。国外应用ＭＢＢＲ 工艺对生活污水、工业废水进行的小试、中试及生产性研究 均取得了较好的效果。目前世界各地有１００多个基于此技 术的污水处理厂已经投入使用…１。近年来。我国学者采用 ＭＢＢＲ工艺处理工业废水方面的研究也较多，但基本上处于 试验性研究和中试阶段Ｃ２，３Ｊ。 悬浮载体生物膜工艺的核心是将密度接近水的悬浮填 料直接投加到曝气池中作为微生物的活性载体，依靠曝气池 内的曝气和水流的提升作用使填料处于流化状态，让微生物 与有机物有充分的接触机会。与传统的活性污泥法的污泥 培养和常规的生物膜法的半软性填料的挂膜不同，悬浮载体 生物膜工艺的挂膜，既要保证有一定量的游离活性污泥，更 要保证悬浮填料上有一定厚度的生物膜。 １试验部分 １．１试验所用的填料 试验所用的填料是自行设计的一种圆筒状改性聚乙烯 载体，特性参数如表ｌ，曝气时只需较小的气量即可全池流 化，且有良好的亲水性，有利于生物膜的早期生长。该填料 具有良好的通气性、过水性，对曝气池的布气、布水设备没有
摘要悬浮载体挂膜需经历微生物在载体表面可逆吸附一不可逆吸附一固着态生长的过程。试验研究发现，悬浮载
体挂膜效果受载体性质、环境因素、接种污泥活性及悬浮微生物浓度等多种因素影响．而控制较低的悬浮态微生物浓度，保 证固着态微生物的优势生长，是挂膜能否成功的关键。在适宜的温度和操作条件下，经历２０ ｄ左右时间可完成悬浮载体挂 膜。 关键词悬浮载体生物膜挂膜悬浮微生物
图１
（４）环境因素。环境因素主要包括ｐＨ值、水温和水力流 态。一般好氧微生物最适宜的ｐＨ值是６．５—８．５。微生物媒 促反应的最佳温度是２０—３０℃之间。在这个温度范围内， 微生物的生理活动旺盛，微生物繁殖速度快，有利于挂膜。 为利于微生物在载体表面的附着生长及悬浮载体自身的流 态化，要求控制曝气量和搅拌强度，将水力紊动程度控制在 微生物一载体的结合所能承受的范围内。
上。
２．４挂膜过程中污水氨氮变化 挂膜过程中污水氨氮随时间的变化如图３所示。
ｗａａｔｅｗａｔｅａ＇ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｂａｓｅｄ
Ｓｃｉｅｎｃｅ
Ｏｎ
ｅｏａｇｕｌａ—
ａｎｄ
ｍｏｖｉｎｇ
ｂｅｄ ｂｉｏ—ｆｉｌｍwenku.baidu.comｐｒｏｃｅｓｓｅｓ．Ｗａｔｅｆ
ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，
述
褥 链
稍
２０００，４２（１２）：３３一镐． ［２］王学江．夏四清，张全兴，等．悬浮填料生物膜Ａ／Ｏ法处理石化废 水试验研究．工业水处理，２００１，６（２１）：２６—３１． ［３］李锋，向阳。周增炎．ＭＢＢＲ法处理桃浦工业废水的中试研究．给 水排水．２００１，４（２７）：４７—４９．
襄２ 时问 第ｌ天 第３天 第５天 第７天 第９天 填料表面光洁，附着少量气泡 填料上有薄薄的无色水膜 水膜呈浅土黄色。用水可以冲洗下来 水膜的颜色有所加深，用水冲洗后仍略带浅黄色 手摸水膜有黏滑感，镜检有少量的菌胶团
接种后反应器内悬浮污泥质量浓度（加髑）约为３８０，ｗ，／Ｌ，然
后静置使悬浮的微生物与填料充分接触。第２天（即静置２４ ｈ后）开始曝气并排出混合液７８．５ Ｌ，以排走部分悬浮态的微 生物，使得固着态的微生物得到优势增长并使反应器中的微 生物保持良好的活性，然后加入试验用水７８．５ Ｌ，曝气１２
Ｏｎ
ｐｒｏｃｅｓｓ。ｍｉｃｒｏ一唰ｍｓ
ｉｓ
ｎｍｓｔ ｕｎｄｅｒｇｏ ｔｈｅ
ｔｉｏｎ，ｉｒｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｍｍｏｂｉｌｉｍｔｉｃｔａ ｅｒａｔｉｏｎ ｉ８
ｔｈｅ
ｓｕｒｆａｃｅ
ｏｆ哪删ｏｄ—ｃｌｕ—ｅｒ８．Ｔｈｅ
ｔｈａｔ ｔｈｅ
ｐｎ，ｘｄｕ№ｏｆ ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ
实现固定化后，在悬浮态的微生物浓度较低的情况下，固着 态的微生物逐渐得到优势生长。从第ｌｌ天的镜检可看到固 着在填料上的微生物开始优势生长。到第２０天，挂膜基本 成功。 ２．３挂膜过程中污水ＣＯＤｃｒ变化
万方数据
・２４・
挂膜过程中污水ＣＯＤｅｒ随时间的变化如图２所示。
ＣＯＤｃ。和ＮＨｓ—Ｎ的去除率并不是同步增长的，要使ＮＨ３一Ｎ 达到较高的去除率，需要较长挂膜时间。原因是：①硝化细 菌生长缓慢；②挂膜试验期间，进水的ＣＯＤｃｒ较高，且ＢＯＤ／ ＣＯＤｃｒ较高，这样的环境有利于异养菌生长，只有当异养菌生 长到足以使ＢＯＤ／ＣＯＤｃ，降到较低水平，才能为硝化细菌提供 一个优势增长的环境【引。 ３结论
ａｎｄ
ｏｐｅｒａｔｉｎｇ
ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｓｔａｒｔ—ｕｐ髀
ｐｄｒｒｄｎⅢｂｅ ｅｏｎ甲ｌｅｔｅｄ ｗｉｔｈｉｎ Ｋｅ”ｍｒｄｓ嘎膪ｐｅｌｌｄ。ｄ—ｃ嘶盯
ａｂｏｍ
ｄａｙｓ． ｓｔａｒｔ—ｕｐ田艏ｐｅｎｄ。ｄ
ｍｉｃｒｏ一０１署１ｔ／ｌｉ８１１１５
ｂｌｏ—ｆｉｌｍ
悬浮载体生物膜工艺（Ｍｏｖｉｎｇ
Ｂｅｄ Ｂｉｏ—ｆｉｌｍ
６
能均会影响挂膜效果。由于悬浮载体在水中处于流化状态， 如果载体表面太光滑，不利于微生物的附着生长；载体亲水性 越强，越有利于水中悬浮微生物和有机物往载体表面附着。
７
５
１一温度控制装置；２一搅拌装置；３一ＤＯ测定仪； ４一气体流量计；５一陶瓷微孔曝气器；６一排水口和取样口； ７—悬浮载体；８一液体流量计
本试验所用的接种污泥取自某制药厂的曝气池，对该污 泥进行镜检，发现污泥中含有球菌、丝状菌、大量的游泳型纤 毛类细菌（如肾形虫、草履虫）及少量的钟虫，污泥活性很好。 １．３试验装置 试验装置如图１所示，反应器由有机玻璃制成，内径为 ｎ吼，高为ｌ ｍ，总体积为１９６ Ｌ，有效体积为１５７ Ｌ，沿反应 器不同的高度设有排水１３（兼作取样１２１用）。 １．４分析方法 （１）ＣＯＤｃ，：重铬酸钾法，Ｍｓ一３型微波消解ＣＯＤ测定仪， 华南环境科技开发公司制造。 （２）氨氮：纳氏试剂比色法。 （３）生物膜、生物相：ＸＳＰ一９Ｃ型生物显微镜，上海光学
参考文献 ［１］Ｈ ｔＩＸｌｅｇａａｒｄ．Ａｄｖａｎｃｅｄ
ｔｉｏｎ ｃｏｍｐａｃｔ
由图２可见，第１—１０天主要是悬浮态的活性污泥在降 饵有机物，因为污泥的质量浓度低，ＣＯＤｃｒ的去除率很低，只 有１２．６％一５９．８％。第ｌｌ天后，随着生物膜的优势生长， ＣＯＤｃｒ的去除率迅速提高，到第２４天后，尽管进水ＣＯＤｅ：波动 较大，但出水ＣＯＤｃ，稳定在５０ ＩＩｌ罢ｒ／Ｌ内，去除率稳定在９０％以
Ｒｅｓｅａｒｃｈ
０１１
Ｓｔａｒｔ—－ｕｐ ｏｆ Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ—－ｌｘｉｌ＂ＦｉｅＦ ｕ
Ｂｉｏ—－ｆｉｌｍ Ｐｒｏｅｅｍ
（１．缸ｆ№ｏｆ蕊％冽删踟ｔ嗍Ｍ州阮咖阿姗，刚溉Ｐ０舭‰毓妙Ｗｕｈａｎ
ＳＯＮＧ
Ｆｕ—Ｍｇｌ
ＤＯＮＧＹⅢ２
Ｊｕｅ—ｒＤｒ谚
４３００２３）
ａｂ＆∞ｐ－
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｉｎ
ｔｈｅ
ｓｔａｒｔ一叩ｏｆ ａＭｐｅｎｄｅｄ—ＣＳｌｌ＇ｉｅｌ＇ｂｉｏ—ｆｉｌｍ
ｈ，
静置１２ ｈ，重复上述操作到第１０天，从第１１天开始连续曝 气，每隔１２ ｈ换水＂／８．５Ｌ（排出混合液，加入试验用水）。从 第２０天开始按ＳＢＲ工艺运行，运行周期为：进水１０５
Ｌ ０．５
ｈ，缺氧搅拌２ ｈ，静置厌氧２ ｈ，曝气６ ｈ，沉淀１ ｈ，排上清液
１０５ Ｌ ０．５
ｈ，此运行方式持续到第３０天挂膜结束。挂膜期间
第２０天填料内外部膜均变厚．镜检发现丝状菌菌丝很长呈束状，钾虫、累枝虫等原生生物数量增多．且出现了线虫
第２４天膜较厚，内部膜厚约有１—２ ｍｍ．手触有黏滑感，镜检观察到大量的菌胶团．大量的钟虫、累枝虫等原生生物、少量的线虫、轮虫 等后生生物，丝状菌很多，菌丝很长，呈束状
从表２可以看出，第ｌ一５天活性污泥在载体上是可逆 吸附，随着微生物代谢过程中产生的多糖类黏性物质增多， 这些物质犹如“胶水”一般将微生物粘附在载体表面，使得附 着过程逐渐不可逆，不可逆附着的微生物不易被冲刷下来， 到第７天时明显出现不可逆附着。经过不可逆附着并由此
２．２
悬浮载体ＳＢＲ试验装置示意
仪器六厂。
（４）麟：重量法。
２结果与讨论 ２．１影响挂膜效果的因素分析 载体挂膜的过程是微生物在载体表面附着并实现固定 化的过程。一般而言，由以下几个阶段组成：
挂膜过程中填料上生物相变化 接种２５ Ｌ活性污泥至反应器中，投入约７８ Ｌ试验用水
及载体（填充率为５０％），然后加自来水至反应器的有效体 积，曝气约１０ ｗｉｎ使接种的污泥、试验用水与载体充分混合，
＊基金项目：科研院所开发研究专项资金（国科发财字［２００１］２６９号）。
５００
１．２试验用水及接种污泥 本试验所用的污水为某家属区生活污水，其主要水质指 标为：ＣＯＤｃｒ＝１５０—４００
＝１５—４０ ＩＩｌｇ／Ｌ，ＢＯＤ§＝１００—２００ ＩＩｌｇ／Ｌ，ＮＩ－Ｉｓ—Ｎ
Ｔｎ吕／Ｌ，ＴＰ＝１—４ ｍｅ＇Ｌ，ｐＨ值为６．７—７．２。
万方数据
・２３・
作用分泌的多聚糖类物质越多，而多聚糖所具有的黏性作用 可促进微生物与载体的粘附，从而可加快微生物固定化的进 程；同时，微生物活性越高，具有的能量水平越高，越有利于 微生物在向载体表面运动和附着过程中克服或削弱各种不 利因素影响。 （３）载体的性质。悬浮载体的粗糙度及其表面的亲水性
压缩空气
ｃｏｎｃｃｎｔｒａｔｉｍ
ｏｆ
ｓｔａｎ—ｕｐ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｂｉｏ—ｆｉｌｍ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ａｎｄ
ｐｍｌ玉
ｉｎｆｌｕｍｅｅｄ ｂｙ
ｖａｒｉｏｕｓ
ｆａｃｔｏｂ，ｓｕｄａ∞：洲口ｐｅｍｎｌｍｃｅ．ｅｎｖｉｒａｍⅫｔａｌ ｆａｃｔｏｒｓ，ｓｌｕｄｇｅ
ｇｌｌｃｏ，ｅｄｓ
ｎⅡ∞一０１训８１１１８，ｅｒｅ．＂ｌｈｅ
＋进水ＣＯＤ十出水ＣＯＤ＋去除率
图２挂膜阶段ａ如Ｉｃｒ随时间的变化
时同／ｄ
（１）悬浮载体挂膜需经历微生物在载体表面可逆吸附一 不可逆吸附一固着态生长的过程。 （２）悬浮载体挂膜效果受载体性质、环境因素、污泥活性 及悬浮微生物浓度等多种因素影响，而保证固着态微生物的 优势生长，控制较低的悬浮态微生物浓度是挂膜能否成功的 关键。 （３）在适宜的温度和操作条件下，经历２０ ｄ左右时间可 完成悬浮载体挂膜，挂膜过程中，ＣＯＤｃ，和ＮＨ３一Ｎ的去除率 稳步提高，最终其去除率分别可达９０％和６０％以上。
・２２・
工业安全与环保
Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ
Ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ
２１３０９年第３５卷第９期
Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ
ＥｎｖｉｒＤｍ№“ｔ８ｌ
Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ
２００９
悬浮载体生物膜工艺挂膜 试验研究＊
李芙蓉１ 董有２宋珏容２
（Ｉ．武汉工业学院化学与环境工程学院武汉４３００２３；２．中钢集团武汉安全环保研究院武汉４３００８１）
反应器的温度保持在２０一３２．５℃之间。反应器启动过程中 悬浮载体挂膜情况如表２。
悬浮填料挂膜的情况
悬浮填料挂膜情况
第１１天水膜呈土黄色．用水冲洗后仍呈土黄色，镜检发现菌肢团略为增多 第１５天 部分填料上有黄褐色的斑点 第１８天大部分的填料上呈现黄褐色薄膜，填料内部颜色ｔｅ；＇ｌ－部深，内部的生物膜比外部厚，镜检见大量的菌胶团、丝状菌、少量的漫游 虫和变形虫及少量的钟虫、累枝虫
ｋｅｙ ｆｆ ｔｈｅ ｓｔａｒｔ—ｕｐ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ
ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ
ｍｉｃｒｏ—ｏ删邮ｓｈｏｕｌｄ
ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ
ｂｅ
ｃｏｉｌ－
ｔｒｏｌｌｅｄ ｌｏｗ。ｔｏ ｋｅｅｐ ｔｈｅ ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｄ
ｍｉｃｒｏ—ｍ挚ｎｉ蛐则ｍｐｅｒｉｏｒｌｙ．Ａｔ
２０
ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ ｔｅｎｌｉａｅｍｔｕｉｅ