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生物膜法在生活廢水處理中的分析

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生物膜法是一種具有五大優(yōu)勢(shì)的生化處理技術(shù)，其不僅投資成本、運(yùn)行費(fèi)用低的特點(diǎn)，同時(shí)還具有產(chǎn)生的剩余污泥少、效率高以及適用于城市生活小區(qū)的特點(diǎn)，故被廣泛用于各種生活廢水和工業(yè)廢水的處理中。本研究擬運(yùn)用生物膜法對(duì)生活廢水進(jìn)行處理，現(xiàn)對(duì)具體的處理方法及處理效果總結(jié)如下。

生活廢水；生物膜法；實(shí)驗(yàn)

前 言

生活廢水主要是指人們?nèi)粘Ｉ钪挟a(chǎn)生的各種廢水混合體，主要包括雜用污水、家庭污水以及公共建筑場(chǎng)所污水等。生活廢水中所含有的污染物主要包括了三大類型，主要為：有機(jī)物、懸浮固體以及無(wú)機(jī)物。生活廢水的水質(zhì)相對(duì)較為穩(wěn)定，并且其污染物的濃度相對(duì)較低，但往往并不包含有毒有害物質(zhì)與重金屬離子。相較于工業(yè)廢水，生活廢水中COD的濃度相對(duì)較低，通常控制在250-1000mg/L范圍內(nèi)。由于生活廢水中有機(jī)污染物的含量相對(duì)較高，若將其直接排入到水體中，必然會(huì)導(dǎo)致水中的大量溶解氧被迅速的消耗，使得水中的有機(jī)污染物迅速轉(zhuǎn)變?yōu)楦瘮顟B(tài)，并因此產(chǎn)生還原性氣體，致使水中大量的動(dòng)植物因缺乏氧氣而死亡，同時(shí)還可致使水體變得黑暗渾濁，發(fā)出難聞的氣體，嚴(yán)重影響生態(tài)平衡。在生活廢水處理中，多以去除有機(jī)化合物與固體懸浮物為主，但這種處理方法已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)當(dāng)前的水體環(huán)境。

一、材料與方法

（一）實(shí)驗(yàn)廢水

生活廢水的取自本市廢水處理廠。生活廢水水質(zhì)中，氨氮（NH3-N）濃度為30.8mg/L；化學(xué)需氧量（COD）濃度為290mg/L；陰離子表面活性劑（LAS）濃度為11.6mg/L；懸浮固體（SS）濃度為290mg/L；pH為7.6。

（二）裝置與方法

本研究運(yùn)用生物接觸氧化工藝來(lái)進(jìn)行生活廢水的處理。實(shí)驗(yàn)中所采用的反應(yīng)器呈現(xiàn)為圓柱形，容器的整體升高為500mm，有效容積為16.48L，反應(yīng)器主要由有機(jī)玻璃加工處理而成，這樣有利于觀察反應(yīng)過(guò)程中微生物膜的變化及生長(zhǎng)情況。在反應(yīng)器的底部分別設(shè)置了兩個(gè)砂濾曝氣頭，通過(guò)對(duì)空氣壓縮的方式來(lái)確保反應(yīng)器中DO濃度，在反應(yīng)器的上部設(shè)置了專門的取樣口，而底部則設(shè)置了專門的排泥排水口。

（三）實(shí)驗(yàn)方法

本實(shí)驗(yàn)主要運(yùn)用活性污泥掛膜法，將pH控制在6～8范圍內(nèi)，將DO控制在2～3mg/L范圍內(nèi)。菌種來(lái)自人工自制污泥，將自制污泥置入到污水中進(jìn)行攪拌，再將其倒入到反應(yīng)器中，悶曝一日，進(jìn)行30min沉降處理，去除上清液和底部黑泥，留取中間3L左右的泥水混合物。每24h從中取出4～5L污水，再向其中加入劑量相同的新鮮污水；行7、8d培養(yǎng)，可觀察到填料表面有一層薄薄的生物膜。根據(jù)反應(yīng)器的具體情況，對(duì)反應(yīng)器中的溶解氧進(jìn)行控制，并保證接觸氧化池中DO控制在2～6mg/L范圍內(nèi)，每日對(duì)工況進(jìn)行調(diào)節(jié)。隨著實(shí)驗(yàn)時(shí)間的推移，觀察發(fā)現(xiàn)生物膜的厚度逐漸增加，且出現(xiàn)明顯的新膜生長(zhǎng)，老膜脫落，此時(shí)對(duì)反應(yīng)器中水樣進(jìn)行測(cè)定，NH3-N去除率超過(guò)了25%，LAS去除率超過(guò)了40%，SS去除率超過(guò)75%，COD去除率超過(guò)了50%。

（四）觀察方法

1.生物膜培養(yǎng)馴化階段：通過(guò)人工掛膜的方法，對(duì)塑料球填料的掛膜情況進(jìn)行考察，在試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，對(duì)微生物的變化情況進(jìn)行觀察；到馴化階段，則在不同進(jìn)水量的情況對(duì)水中的NH3-N、LAS、SS、COD去除情況進(jìn)行測(cè)定。

2.最佳參數(shù)確定。

①水力停留時(shí)間：分別進(jìn)行2.0h、4.0h、6.0h、8.0h、10.0h、12.0h水力停留，觀測(cè)NH3-N、LAS、SS、COD去除情況。

②溶解氧：基于最佳水力停留時(shí)間的基礎(chǔ)上，分別將水中的溶解氧量調(diào)節(jié)為2.5mg/L、2.5mg/L、3.0mg/L、3.5mg/L、4.0mg/L、4.5mg/L、5.0mg/L、5.5mg/L、6.0mg/L，觀測(cè)NH3-N、LAS、SS、COD去除情況。

二、結(jié)果與分析

（一）不同進(jìn)水量對(duì)處理效果的影響分析

首先將水力停留時(shí)間設(shè)置為2～12h，溶解氮量控制在4～6mg/L范圍內(nèi)。在保證氧氣充足的情況下，通過(guò)間歇進(jìn)水的處理方法，分別在0.8L/h、1.6L/h與2.4L/h進(jìn)水量下運(yùn)行4天。測(cè)定其NH3-N、LAS、SS、COD去除效果。

當(dāng)進(jìn)水中COD濃度保持在300mg/L左右時(shí)，其進(jìn)水量從0.8L/h到1.6L/h再到2.4h/L，其COD去除率表現(xiàn)為升高、下降、升高變化，在馴化后期COD的去除率達(dá)到了57%，且水質(zhì)較佳。當(dāng)進(jìn)水中NH3-N濃度為35mg/L左右時(shí)，其去除率非常低，對(duì)水量進(jìn)行增加，去除率也隨之增加，且發(fā)現(xiàn)每次對(duì)水量進(jìn)行改變，其去除率會(huì)隨之下降，隨之時(shí)間的增加，去除率又會(huì)再次增加。當(dāng)進(jìn)水中LAS的濃度保護(hù)在12mg/L左右時(shí)，隨著進(jìn)水量的逐漸增加，其去除率也隨之提升，最終達(dá)到48.5%；但可發(fā)現(xiàn)到馴化后期，LAS的去除率呈現(xiàn)為明顯的持續(xù)升高。進(jìn)水中SS的濃度非常高，其去除率也表現(xiàn)為隨之進(jìn)水量的增加而增加。

（二）最佳水力停留時(shí)間

根據(jù)表2來(lái)看，水力停留時(shí)間在6h內(nèi)時(shí)，COD去除率表現(xiàn)為明顯的升高趨勢(shì)，甚至在6h時(shí)達(dá)到了78.7%，但此后逐漸趨于平穩(wěn)，無(wú)明顯升高；NH3-N所表現(xiàn)出的情況與COD相同；當(dāng)水力停留時(shí)間達(dá)到6h時(shí)，LAS的去除率達(dá)到了76.4%，此后無(wú)明顯升高，反而在12h出現(xiàn)顯著下降；隨著水力停留時(shí)間的增加，SS的去除率表現(xiàn)為明顯的增加。通過(guò)上述分析可知，在水力停留時(shí)間相對(duì)較短時(shí)，其對(duì)各污染物的去除效果均較短，這主要是作用時(shí)間較短，有機(jī)物還無(wú)法有效對(duì)其進(jìn)行降解處理，就被水流帶走；但停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)致使有機(jī)負(fù)荷隨之下降，使得微生物無(wú)法獲得充足的營(yíng)養(yǎng)，從而導(dǎo)致其去除效果受到影響。而根據(jù)結(jié)果來(lái)看，當(dāng)水力停留時(shí)間在6h時(shí)，其發(fā)揮的去除效果可達(dá)到最佳。

（三）樣品處理結(jié)果

采用確定的最佳水力停留時(shí)間、溶解氧量，對(duì)本實(shí)驗(yàn)所采集的樣品進(jìn)行處理，結(jié)果顯示，NH3-N濃度從30.8mg/L下降到了9.6mg/L；COD濃度從290mg/L下降到了58.1mg/L；LAS濃度從11.6mg/L下降到了2.7mg/L；SS濃度從290mg/L下降到了28.5mg/L。各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。

三、結(jié)論

生物膜法是生活廢水處理較常使用的一種處理技術(shù)，但要達(dá)到最佳的處理效果，可通過(guò)對(duì)進(jìn)水流量進(jìn)行改變的方式進(jìn)行處理，同時(shí)可對(duì)溶解氧量、水力停留時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其發(fā)揮更好的去除效果。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可得出以下結(jié)論：

1.在反應(yīng)器中，生物膜法可持續(xù)運(yùn)用20d，其生成的生物膜具有較高活性，且呈現(xiàn)為灰褐色，出水水質(zhì)較佳；

2.通過(guò)在0.8L/h、1.6L/h與2.4L/h進(jìn)水量下，分別進(jìn)行4d運(yùn)行，其出水中COD去除率可達(dá)到57.0%，NH3-N去除率可達(dá)到27.2%，LAS去除率可達(dá)到49.0%，SS去除率可達(dá)到81%；

3.通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，6h為最佳水力停留時(shí)間，4.5mg/L為最佳溶解氧量。

4.通過(guò)生活膜法處理后，本實(shí)驗(yàn)所采集的生活廢水其各項(xiàng)指標(biāo)為：NH3-N濃度為9.6mg/L；COD濃度為58.1mg/L；LAS濃度為2.7mg/L；SS濃度為28.5mg/L。

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[2]王慶海.城市生活廢水處理方法探討[J].資源節(jié)約與環(huán)保,2014(3):126.