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填料是序批式生物膜工艺(SBBR)的核心,其性能的优劣决定着出水水质是否能够达到排放或回用标准。因此,本研究采用三种填料(悬浮球、组合式双孔环和软性纤维束)作为微生物载体,通过一系列平行试验考察不同填料SBBR系统在处理味精废水效能上的差异。这样不仅能够比选出适合该工艺的填料,同样也为味精废水处理技术增添了一条新的思路。
试验结果表明:通过填料的充氧性能试验确定了序批式生物膜系统的最佳填料投加率为30%,此时各SBBR系统的氧利用率达到未投加填料系统的1.5~2.2倍,且继续增加投加率时,氧利用率未明显增加。此外,各填料的充氧性能存在着差异,充氧性能从高到低依次为:悬浮球、组合式双孔环、软性纤维束。
填料的比表面积是评价填料挂膜能力的一个重要的参考指标。在污泥驯化及填料挂膜期间,比表面积更大的组合式双孔环填料(1280m2/m3)与软性纤维束填料(1560m2/m3)对活性污泥中的菌胶团、胞外聚合物等物质有较好的亲和力和吸附能力。
通过分析反应时间对有机物降解、氮素转化的影响,确定了序批式生物膜工艺的最佳运行工况。并在此工况下长期运行以考察各反应器降解有机物、氨氮和抗冲击负荷的能力。结果表明:投加悬浮球(1#系统)和组合式双孔环填料(2#系统)的SBBR系统表现要好于投加软性纤维束的反应器(3#系统)。
试验对各反应器中有机物及氨氮的降解规律进行了对比研究,研究发现,以悬浮球为代表的新型流化填料其提高混合液溶解氧浓度的机理与组合式双孔环、软性纤维束等传统固定式填料不同。系统曝气时,悬浮球呈流化状态,相互碰撞频繁,球形填料内部的扇形叶片对曝气气流进行分割、剪切,将较大的气泡切割成较小的气泡,在曝气量未改变的情况下增加了气泡的比表面积。通过实测反应过程的溶解氧浓度发现,1#系统(投加悬浮球填料)的平均溶解氧浓度均高于2#(投加组合式双孔环填料)和3#系统(投加软性纤维填料),此现象说明在实际运行中,各填料充氧性能的优劣与之前的充氧性能试验(采用自来水)的结果一致。
试验还结合Monod方程及三套反应器有机物的降解规律,确定了各反应器处理味精废水的动力学参数和方程。