复合生物反应器处理生活污水
摘要：本研究在接触氧化法基础上，在传统活性污泥法反应器中悬挂填料构成复合生物反应器，并利用该反应器进行了处理生活污水的研究。
研究表明，复合生物反应器对生活污水有较好的去除效果。
当水力停留时间为3h，气水比为2:1，进水负荷为2.72kg/(m3d)时，出水cod、nh3-n、tn和ss达到国家城镇二级污水处理厂一级标准。
关键词：接触氧化，活性污泥，复合生物反应器，生活污水
domestic sewage treatment performance using hybrid bioreactor
yang nai-peng
（xingtai environmental inspection detachment, xingtai 05400, china）
abstract: hybrid bioreactor based on the bio-contact oxidation process, combining both suspended growth-activated sludge and attached growth-biofilm in one bioreactor by addingcarriers into the mixed suspension demonstrated a promising effective treatment of domestic sewage. experimental results showed that when the hydraulic retention time was 3h and air/water ration was 2:1, cod loading rates was 2.72kg/(m3d) , the effluent cod, nh3-n , tn, ss concentration can up to national primary emission standard
of wastewater.
keywords: bio-contact oxidation , activated sludge, hybrid bioreactor, domestic sewage
中图分类号：u664.9+2文献标识码： a 文章编号：
引言
复合式生物反应器(hbr)是近年来颇受关注的新型污水处理工艺[1]，其特点是在活性污泥曝气池中投加填料作为微生物附着生长的载体，进而形成悬浮生长的活性污泥和附着生长的生物膜，共同承担去除污水中有机物的任务[2,3]，与传统活性污泥法(cas)相比，hbr系统一是通过投加生物载体供微生物附着生长，可提高反应器中的生物量，在较高有机负荷下增强了对有机物的去除能力；二是可使丝状菌优先附着生长在载体上，从而改善污泥的沉降性能，防止污泥膨胀，提高系统运行的稳定性[2]；三是世代时间较长的硝化菌优先附着在载体上，使硝化作用不受悬浮生长的固体停留时间(srt)的影响，从而提高系统的脱氮功效[1,3,4]。
本研究在接触氧化法基础上，在活性污泥法反应器中添加悬挂填料，形成悬浮生长微生物（活性污泥）和附着生长微生物（生物膜）的复合生物反应器，进而研究了对生活污水的处理效果。
1 试验材料和方法
1.1 载体
试验中所用载体为某公司生产的亲水性丙烯酸酯纤维制成的柔性填料，由中心支撑线以及固定在上面的细丝（直径3mm）组成。
其中支撑线由四股线紧密编织形成，细丝固定在支撑线中间。
每米填料上大约有200根细丝。
细丝表面具有微毛刺，用以增加填料的比表面积[5]，方便挂膜，并且能吸附众多的小气泡，使气水接触时间增加，提高氧的转移量，保持生物膜的活性。
挂膜后随着水流的推动能在反应器中随水流摆动，不结团、不堵塞，可以加速表面老化膜的更新速度。
1.2 反应器
反应器结构如图1。
由接触氧化池以及沉淀池构成。
其中接触氧化池高为1.0m，有效容积为10l，分为升流区和降流区两部分，由塑料板隔开，填料挂在塑料板上，其容积之比约为1:3，升流区底部装有曝气砂条曝气，同时推动水流上升。
沉淀池容积约为2l。
1.3 试验用水
试验装置放置于中国矿业大学环保楼内，试验用生活污水来自环保楼生活污水，原水水质如表1所示。
表1 试验所用生活污水水质
1.4 试验方法
实验反应器采用连续进水，过程分为启动阶段和稳定运行两个阶段。
启动阶段所用污泥取自清河污水处理厂。
实验开始时，向反应器中加入浓度为5g/l的活性污泥，曝气24小时后小流量（20l/d）进水，同时以回流比为1对污泥进行回流，启动阶段持续两个星期。
待反应器出水稳定后，调整水力停留时间（hrt）为4h，3h，2h，
曝气量（qg）=0.3m3/h。
1.进水泵
2.曝气砂条
3.填料
4.回流污泥泵
图1 反应器示意图
fig. 1 schematic diagram of the experimental system
试验中所测指标cod、nh3-n、tn以及ss均采用标准法[7]测定。
2 试验结果分析
2.1 cod去除效果
不同hrt下对cod处理效果如图2所示。
从图中可以看出摇动载体生物膜反应器对生活污水cod有良好的去除效果。
随着hrt的减小出水值略呈上升趋势，3个阶段出水均值均低于50mg/l，达到国家城镇二级污水处理厂一级标准60mg/l，特别是hrt=4h，3h时出水cod均值为40mg/l，满足城镇污水处理厂污染物排放标准中的一级排放a级标准的50mg/l。
图2 不同hrt下进出水cod之间关系
fig. 2 relation of cod at different hrt
2.2 nh3-n的去除效果
不同hrt下nh3-n处理效果如图3所示。
由图中可以看出摇动载体生物膜反应器具有很强的硝化能力，对氨氮有良好的去除效果。
在hrt=4h，3h，2h，进水均值为35mg/l的条件下，氨氮出水均值小于5mg/l，完全满足城镇污水处理厂污染物排放标准中的一级排放a级标准的5mg/l，氨氮的去除率都在90%以上。
图3 不同hrt下进出水nh3-n之间关系
fig. 3 relation of nh3-n at different hrt
2.3 tn去除效果
复合生物反应器对tn的去除效果如图4所示。
由图上可以看出，在进水tn为30～40mg/l，在三个不同水力停留时间下，气水比为3:1情况下，复合反应器对tn的平均去除率为28%，平均出水值为25mg/l。
由脱氮原理可知，总氮包括氨氮、有机氮和硝态氮等形态，在好氧生化池内氨氮转化为硝态氮只是氮的形态发生了改变，就总氮数量而言并没有减少，只有使硝态氮在厌氧环境下进行反硝化并最终以气态氮的形式从污水中逸出，才能使系统的总氮含量降低。
而在高的do情况下，即使在高浓度的附着型污泥絮体内部也很难形成缺氧区，因而使得微环境反硝化过程受到抑制，总氮的去除并不理想[8]；考虑到接触氧化反应器中溶解氧较高为5～7mg/l，故调整气水比为2:1，在hrt=3h情况下对tn去除效果如图5所示。
当do降至3mg/l时,总氮的去除率有所升高,这是由于随着反应时间的增加以及反应器内溶解氧的降低使反应器内反硝化能力得到
加强,由图中可以看出tn去除效果有了一定的提高，出水均值降到15mg/l左右。