對(duì)氮素去除的影響
適度厚度生物膜:有利于實(shí)現(xiàn)同步硝化反硝化。生物膜表面的好氧環(huán)境適合氨氧化細(xì)菌將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和硝酸鹽,而在生物膜內(nèi)部的缺氧環(huán)境中,反硝化細(xì)菌可將硝酸鹽還原為氮?dú)?,從而達(dá)到較好的脫氮效果。
生物膜過厚:會(huì)使內(nèi)部缺氧區(qū)域擴(kuò)大,好氧硝化區(qū)域相對(duì)縮小,導(dǎo)致硝化反應(yīng)不完全,氨氮去除率下降。同時(shí),過厚的生物膜可能會(huì)使反硝化過程中產(chǎn)生的氮?dú)怆y以排出,在生物膜內(nèi)形成氣泡,影響生物膜結(jié)構(gòu)和微生物的代謝活動(dòng),進(jìn)而降低反硝化效率。
生物膜過?。河捎谌狈ψ銐虻娜毖鯀^(qū)域,反硝化作用受限,無法將硝化產(chǎn)生的硝酸鹽完全還原,導(dǎo)致總氮去除效果不理想。
對(duì)磷去除的影響
對(duì)磷去除的影響
適度厚度生物膜:聚磷菌在生物膜中能夠較好地生長(zhǎng)和代謝。在好氧條件下,聚磷菌過量攝取污水中的磷并儲(chǔ)存于細(xì)胞內(nèi),通過排放剩余污泥可實(shí)現(xiàn)除磷。此時(shí)生物膜的結(jié)構(gòu)和微生物群落有利于聚磷菌的生存和發(fā)揮作用,磷的去除效果較好。
生物膜過厚:會(huì)使生物膜內(nèi)部的傳質(zhì)受限,好氧區(qū)域的溶解氧難以到達(dá)深層,影響聚磷菌在好氧條件下對(duì)磷的攝取。同時(shí),過厚的生物膜可能導(dǎo)致污泥停留時(shí)間延長(zhǎng),聚磷菌在厭氧環(huán)境下釋磷后,無法及時(shí)在好氧環(huán)境中過量吸磷,從而降低除磷效果。
生物膜過?。何⑸锪可伲哿拙鷶?shù)量也相對(duì)不足,對(duì)磷的攝取能力有限,無法有效去除污水中的磷,導(dǎo)致出水磷含量超標(biāo)。
生物膜厚度與 MBBR(移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器)工藝的處理效果密切相關(guān),存在著復(fù)雜的相互影響關(guān)系,具體如下:
對(duì)有機(jī)物去除的影響
適度厚度生物膜:生物膜厚度適當(dāng)時(shí),其內(nèi)部微生物種類豐富,存在好氧、缺氧和厭氧區(qū)域。好氧層微生物可快速分解污水中的易降解有機(jī)物,而在缺氧和厭氧區(qū)域,一些難降解有機(jī)物也能通過反硝化等過程得到進(jìn)一步處理。此時(shí),生物膜對(duì)有機(jī)物的去除效果較好,能使出水的化學(xué)需氧量(COD)和生化需氧量(BOD)維持在較低水平。
生物膜過厚:會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部傳質(zhì)阻力增大,氧氣和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)難以擴(kuò)散到生物膜深層,使內(nèi)層微生物因缺乏營(yíng)養(yǎng)和氧氣而活性降低,甚至死亡。同時(shí),代謝產(chǎn)物也難以排出,積累在生物膜內(nèi),抑制微生物的代謝活動(dòng),進(jìn)而降低有機(jī)物的去除效率。
生物膜過薄:意味著微生物量不足,對(duì)有機(jī)物的吸附和分解能力有限,無法充分利用污水中的有機(jī)底物,導(dǎo)致有機(jī)物去除效果不佳,出水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)。
對(duì)氮素去除的影響
生物膜厚度對(duì) MBBR 工藝處理效果的影響具有兩面性,具體關(guān)系如下:
厚度適宜時(shí)提高處理效果
增生物量:適宜的生物膜厚度可以為微生物提供更大的附著面積,使更多的微生物在填料表面生長(zhǎng)繁殖。微生物量的增加意味著有更多的活性位點(diǎn)參與污染物的降解和轉(zhuǎn)化過程,從而能夠更地去除污水中的有機(jī)物、氮、磷等污染物,提高處理效果。
形成良好的微生物生態(tài)系統(tǒng):一定厚度的生物膜內(nèi)部會(huì)形成從外到內(nèi)不同的微環(huán)境,如好氧區(qū)、缺氧區(qū)和厭氧區(qū)。這種分層結(jié)構(gòu)有利于不同類型微生物的生長(zhǎng)和協(xié)作,例如好氧菌在好氧區(qū)降解有機(jī)物和進(jìn)行氨氮的硝化作用,而厭氧菌在厭氧區(qū)進(jìn)行反硝化脫氮和磷的釋放等過程,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)污染物的協(xié)同去除,提高 MBBR 工藝的處理效果。
脫氮效果好:MBBR 工藝中,由于填料的存在,使得反應(yīng)器內(nèi)的水流狀態(tài)較為復(fù)雜,形成了局部的缺氧和好氧環(huán)境。這種環(huán)境有利于硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)和繁殖,能夠在同一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)硝化和反硝化過程,從而提高了對(duì)污水中氮元素的去除效果。通過合理控制工藝參數(shù),可以使出水的總氮含量達(dá)到較低的水平,滿足嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。
運(yùn)行管理方便:MBBR 工藝的設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單,主要包括反應(yīng)器、曝氣系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)等。曝氣系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)的操作較為簡(jiǎn)便,且不易出現(xiàn)堵塞等問題。同時(shí),由于無需污泥回流和復(fù)雜的污泥處理系統(tǒng),減少了運(yùn)行過程中的維護(hù)工作量和管理難度,降低了人工成本和運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。
占地面積?。河捎?MBBR 工藝具有較高的處理效率和容積負(fù)荷,在處理相同規(guī)模污水時(shí),所需的反應(yīng)器容積相對(duì)較小,因此占地面積也比傳統(tǒng)的污水處理工藝小。這對(duì)于土地資源緊張的地區(qū)來說,具有重要的現(xiàn)實(shí)意義,可以有效節(jié)約土地成本,提高土地利用率。
調(diào)節(jié)曝氣參數(shù)
控制曝氣量:曝氣量會(huì)影響溶解氧濃度和氣泡對(duì)生物膜的沖刷作用。溶解氧過高,微生物代謝旺盛,生物膜生長(zhǎng)過快;溶解氧過低,微生物活性受抑制,不利于生物膜的正常生長(zhǎng)。同時(shí),合適的曝氣量產(chǎn)生的氣泡沖刷作用可促使老化生物膜脫落。需根據(jù)污水的性質(zhì)和微生物的需求,通過曝氣設(shè)備控制曝氣量,使反應(yīng)器內(nèi)溶解氧濃度保持在 2 - 4mg/L 左右。
優(yōu)化曝氣方式:采用間歇曝氣或脈沖曝氣等方式,可在一定程度上控制生物膜的生長(zhǎng)。間歇曝氣可以使反應(yīng)器內(nèi)交替出現(xiàn)好氧和缺氧環(huán)境,有利于不同功能微生物的生長(zhǎng)和代謝,同時(shí)在曝氣停止期間,水流剪切力減小,生物膜有一定的穩(wěn)定生長(zhǎng)時(shí)間;脈沖曝氣則是通過周期性地改變曝氣量,產(chǎn)生較強(qiáng)的水力沖擊,促使生物膜表面老化部分脫落。