Page 154 - 精细化工2019年第10期

·2120· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 36 卷

内溶氧浓度用了 6 s 就达到了最大值，但最大值只 阶段，不同阶段人工污水配方见表 2。实验过程中
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+
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有进水浓度为 0.25 mol/m 时的 12.5%，之后略有下 定时检测 SBR 进出水的 NH 4 -N 和 NO 2 -N 浓度，测
降。说明提高进水浓度可以增大膜内溶氧浓度，使 试方法详见国家标准 [13] 。
好氧反应加快进行，这对强化反应的传质效果是有
利的。从图 4b 可见，随着进水浓度的增大导致溶氧 2 结果与讨论
的浓度沿生物膜厚度方向下降加快，但不同进水浓
2.1 生物膜脱氮性能测试
度条件下溶氧所达到的渗透深度最大值差别不大，
自污水处理厂取得的活性污泥经过滤和清洗后
分别为 0.075、0.083、0.087 和 0.095 mm。当进水中 进行 5 个周期（48 h/周期）的驯化。驯化培养过程
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溶解氧浓度大于 0.08 mol/m 后，随底物浓度的增加
连续地曝气，单个周期结束时采用蠕动泵抽出占总
膜内溶氧的渗透深度最大值变化不大，下降速度明
水体体积 1/5 的上清液，再补充等量的配方污水。
显变大。
第 11 d 将 K1 载体颗粒投入反应器内开始挂膜
1.2 实验测试
培养。在 11~40 d 的挂膜阶段，在人工污水中加入
1.2.1 装置与方法
葡萄糖使异养菌迅速富集并实现迅速挂膜，同时提
为了深入了解好氧氨氧化生物膜内部溶解氧浓
高进水总氮负荷保持 AOB 菌的活性；后半段第 41~
度变化规律，实现对计算模型准确度的验证，实验
74 d 为 AOB 菌富集培养阶段，停止添加葡萄糖而以
室建立了一套序批式流化床生物膜反应器（sequencing
氨氮作为唯一基质营养，使异养菌的活性受到抑制
batch reactor，简称 SBR）的实验装置进行好氧氨氧
而 AOB 菌活性增强，并能附着在由异养菌构成的生
化生物膜挂膜培养实验：包括 SBR、蠕动泵、曝气
物膜上实现活性污泥的挂膜。在 K1 载体表面实现
泵、电加热棒以及温度计和 pH 计等。SBR 为有机
挂膜后系统进入稳定运行阶段。为了加强水力循环
玻璃粘贴加工而成的长方体，壁厚 5 mm，截面尺寸
和 SBR 内传质作用，同时加快载体表面生物膜的生
200 mm×100 mm，高 500 mm，有效容积为 10 L。
长，将 SBR 内原有的絮状污泥排净，仅留下挂膜后
SBR 底部预留进水口和曝气装置。进水口经由蠕动
的 K1 载体继续参与人工污水的脱氮处理过程。由
泵与储水罐相连，曝气装置经由流量计和节流阀与
于排泥后 SBR 内活性污泥浓度降低，本阶段先降低
气泵相连。培养周期设定为 24 或 12 h（进水 0.5 h、
进水氮负荷后再逐渐提高，使系统的脱氮性能逐步
挂膜培养 22.5 或 10.5 h、沉淀 0.5 h 和排水 0.5 h）。
提高，并使 K1 载体上的生物膜厚度逐步增加。
每个周期开始首先经由蠕动泵将人工污水（配方见
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各阶段进出水 NH 4 -N 和 NO 2 -N 浓度的检测结
表 2）泵入 SBR 内，后打开曝气装置对内部水体实
果见图 5。由图可见，在稳定运行阶段结束时，在
现连续均匀曝气培养，经过曝气培养 22.5 或 10.5 h
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进水 NH 4 -N 浓度提高至 200 mg/L 的条件下，出水
后关闭气泵进入污泥沉降期，全部沉降至底部后打
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中 NO 2 -N 浓度为 160.2 mg/L，氨氮-亚硝氮转化率达
开与出水口相连的蠕动泵，抽取上清液，完成一个
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到了 80%以上，而出水中的 NH 4 -N 和 NO 3 -N 浓度
培养周期。实验过程中采用全自动控温电加热棒加
均低于 10 mg/L。说明 SBR 内的生物膜已经由 AOB
热使反应温度保持在(30±2) ℃。在 SBR 内投加碱
占据了主导地位，且具有较高的活性。
性 NaHCO 3 溶液保持反应器内 pH 在 7.8~8.2 之间。
SBR 内加入黑色 K1 颗粒载体（大连宇都环境有限
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公司生产），其直径 10 mm，比表面积 500 m /m ，
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密度 0.95×10 kg/m 3[12] ，装填体积填充率为 40%。

表 2 挂膜实验各阶段时间分配和人工污水配方
Table 2 Time arrangement and matrix concentrations in
operational strategy of AOB
挂膜与富集
驯化 稳定运行
挂膜 富集
时间/d 1~10 11~40 41~74 75~110 图 5 好氧生物膜挂膜培养过程氮浓度的变化
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NH 4-N/(mg/L) 200 50~250 200 50~200 Fig. 5 Variation of nitrogen concentrations in SBR reactor

COD/(mg/L) 0 200~900 0 0
2.2 生物膜厚度变化
1.2.2 运行策略 对不同时期载体取样拍照，结果见图 6。图 6a
实验分为驯化、挂膜与富集培养以及稳定运行 为空白 K1 载体和挂膜培养 30 d 后 K1 载体对比图