复合式生物膜反应器中生物膜量_厚度及活性_赵庆良

第32卷第6期哈尔滨建筑大学学报Vol.32No.6 1999年12月Journal of H arbin Universit y of C.E.&Architect ure Dec.1999文章编号:1006-6780(1999)06-0039-05

复合式生物膜反应器中生物膜量、厚度及活性

赵庆良,刘淑彦,王琨

(哈尔滨建筑大学市政环境工程学院,黑龙江哈尔滨150090)

摘要:传统的活性污泥工艺中加入废弃轮胎颗粒作为生物膜载体形成复合式生物膜反应器,在颗粒浓度为40g/L时,稳定运行条件下在轮胎颗粒表面可形成约50mg/g的生物膜量,即在传统曝气池的2000~

3000m g/L悬浮生长污泥的基础上,可增加2000m g/L的附着生物膜量。此时生物膜的厚度为255L m,其活性以比基质耗氧速率(SOU R)表示为40~70m g O2/g#h。

关键词:生物膜量;生物膜厚;微生物活性;复合式生物膜反应器

中图分类号:X703文献标识码:A

Biomass,thickness and activ it y of bio film in h y brid biofilm reactors

ZHAO Q in g-lian g,LIU Shu-y an,WANG Kun

(Sch ool of M un icip al&Environmental E ngineerin g,Harbin University of Civil E ngineerin g&Architecture,Harbin150090,China)

Abstract:The inco r p o ratio n of w aste-tire beads at a concentration of40g/L into conventional activ ated slud g e tank,led to the attachment of50m g/g bio mass on the surface of t y re beads at stead y state.T hus,2000m g/L o f attached-g row th w as av ailable in addition to the existin g2000~ 3000mg/L of suspended-grow th biom ass in the hy br id reactor.Biofilm thickness w as255L m and its activit y w as in the ran g e of40~70m g2/g#h,w hich w as com p arable to that of sus p end-ed-g row th.

Ke y words:biomass;biofilm thickness;bio lo gical activity;hybrid biofilm reactor 在污(废)水生物处理工艺中,单纯的生物膜反应器和与悬浮生长微生物复合在一起的复合式生物膜反应器越来越发挥着不可低估的作用。本研究的目的在于考察一种新型的生物膜载体废弃轮胎颗粒做为附着生长载体时的微生物膜的特性,具体研究内容包括不同构型的复合式生物膜反应器中生物膜的生长过程及附着生长的生物膜量、附着生长生物膜的厚度和附着生长生物膜的微生物活性。本研究的最终成果可用于指导新建污水处理厂或用于改造已有的超负荷运行的污(废)水处理厂。

1试验设施与方法

本研究采用两种类型的复合式生物膜反应器。第一种为内置套筒的圆柱型(图1),容积为24L,用于实验室内处理人工合成污水的研究;第二种呈长方体状,类似于实际应用的曝气池,并设置内隔板防止生物膜颗粒流出(图2),容积为90L,用于实地处理啤酒加工所产生的有机废水。两套复合式生物膜反应器系统中的反应器均由透明的有机玻璃加工而成,以便于能观察到轮胎颗粒在反应器中的流动状态。曝气采用微孔橡胶蛇管,单独使用压缩空气或补充一定量的纯氧以保证生物反应器内溶解氧的浓度在2m g/L左右。系统连续进水及污泥回流均由蠕动泵(Cole Palm er7620型,0-100rpm)来完成并可按设计需要进行流量控制。

粉碎的轮胎颗粒用作本研究中的微生物附着生长载体,其形状不规则,但可近似圆形或卵圆形。经在显微镜下对54个该颗粒的观察测定,其直径在2.25?0.41mm。按平均粒径为2.25m m来

收稿日期:1999-05-24

作者简介:赵庆良(1962-),男,哈尔滨建筑大学博士后.

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哈尔滨建筑大学学报

第32卷图1

实验室研究的复合式生物反应器系统

图2实地研究的复合式生物反应器系统

计算,比表面积为2300m 2/m 3,或每克所提供的表面积为45cm 2。轮胎颗粒主要由天然橡胶和(或)聚丁橡胶、碳黑及其他一些少量添加剂(如氧化锌、抗氧化剂、硫和硬脂酸等)所组成[1],颗粒比重为

1.12。反应器内投加40g /L 的该颗粒时约占反应器总容积的12%。

人工合成污水主要由全脂奶粉(蛋白质34.5%、乳糖45.5%、脂肪9%、矿物质7.2%和水3.8%)配制而成,配比为每升自来水中全脂奶粉1000m g ,(NH 4)2SO 4232m g ,KH 2PO 435.2m g 和N aH CO 3500mg ,COD 的浓度约为1000m g /L 。实地处理的啤酒加工所产生的有机废水进入复合式生物反应器系统的COD 值在1000m g /L 左右。试验期间内经测得的总COD 为357~1850m g /L,平均值为1178m g /L;溶解性COD 值在221~1551m g /L 之间,其平均值为832m g /L 。

轮胎颗粒上附着生长的生物膜量的测定参照文献[2]进行,具体步骤如下:取出一定量的带有生物

膜的轮胎颗粒,放入200mL 的小烧杯中轻轻用去离子水淋洗数遍洗去夹带的悬浮生长的M LSS,然后将洗净的生物膜颗粒转移到已称重的铝箔(W 1,g )中,再放入105e 的烘箱中烘干、冷却和称重(W 2,g );再将干燥的颗粒转移到装有20mL 的1N NaOH 的烧杯中,在恒温水浴(80e )中加热1h,加热过程中伴以搅拌至所有生物膜脱落,然后弃去脱膜碱液并用去离子水淋洗数遍,洗净的轮胎颗粒再转移至已洗净的原有铝箔中,再遵循同样步骤放入105e 烘箱中烘干、冷却和称重(W 3,g)。由W 1,W 2和W 3即可计算出每克轮胎颗粒上生物膜的干重,以m g /g 来表示。

比基质耗氧速率(SOUR)的测定采用配有YS I-5730型DO 探头的溶解氧测定仪(YS I-58型),整个过程在25e 的恒温水浴槽中进行。对于测定悬浮生长的M LSS 的SOUR 来讲,先从反应器中取出一定量的混合液,然后离心分离,将离心后的MLSS 加入装有预曝气充氧的一定COD 浓度(通常为500m g /L)的原水BOD 瓶中,记录DO 随时间的变化情况,再测定BOD 瓶中M LSS 的浓度,便可计算出以MLSS 为基础的SOU R,以m gO 2/g #h 来表示。对于测定附着生长生物膜的SOU R 来讲,先从反应