對氮素去除的影響
適度厚度生物膜:有利于實現(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,反硝化細菌可將硝酸鹽還原為氮氣,從而達到較好的脫氮效果。
生物膜過厚:會使內(nèi)部缺氧區(qū)域擴大,好氧硝化區(qū)域相對縮小,導致硝化反應不完全,氨氮去除率下降。同時,過厚的生物膜可能會使反硝化過程中產(chǎn)生的氮氣難以排出,在生物膜內(nèi)形成氣泡,影響生物膜結構和微生物的代謝活動,進而降低反硝化效率。
生物膜過薄:由于缺乏足夠的缺氧區(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,導致總氮去除效果不理想。
對磷去除的影響
工藝特點
優(yōu)點
處理能力:容積負荷高,能在較小的空間內(nèi)處理大量污水,對現(xiàn)有污水處理廠升級改造效果顯著,不增加用地面積,僅需對現(xiàn)有設施簡單改造,污水處理能力可增加 2-3 倍,并提高出水水質(zhì)。
耐沖擊性強:沖擊負荷以及溫度變化對 MBBR 工藝的影響要遠遠小于對活性污泥法的影響,當污水成分發(fā)生變化或污水毒性增加時,生物膜對此耐受能力較強,性能穩(wěn)定,運行可靠。
維護管理簡便:攪拌和曝氣系統(tǒng)操作方便,曝氣系統(tǒng)采用穿孔曝氣管系統(tǒng),不易堵塞;攪拌器采用香蕉型的攪拌葉片,外形輪廓線條柔和,不損壞填料,整個攪拌和曝氣系統(tǒng)很容易維護管理。
靈活適應性:可以采用各種池型,而不影響工藝的處理效果;還可以靈活選擇不同的填料填充率,達到兼顧和遠期擴大處理規(guī)模而無需增大池容的要求。
生物池無堵塞:由于填料和水流在生物池的整個容積內(nèi)都能得到混合,從根本上杜絕了生物池的堵塞可能,因此池容得到完全利用。
使用壽命長:耐用的生物填料,曝氣系統(tǒng)和出水裝置可以整個系統(tǒng)長期使用而不需要更換,折舊率低。
無需污泥回流:與傳統(tǒng)的活性污泥法不同,MBBR 工藝中懸浮填料在反應器內(nèi)處于流化狀態(tài),微生物隨著填料一起流動,無需設置的污泥回流系統(tǒng)來維持反應器內(nèi)的微生物量。這不僅簡化了工藝流程,降低了設備投資和運行成本,還減少了因污泥回流帶來的能源消耗和管理難度。
污泥產(chǎn)量低:在 MBBR 工藝中,微生物附著在填料上形成生物膜,生物膜內(nèi)部存在著缺氧和好氧區(qū)域,能夠?qū)崿F(xiàn)同步硝化反硝化等過程,使得有機物的分解更加,微生物的代謝產(chǎn)物相對較少,從而減少了剩余污泥的產(chǎn)量。一般情況下,MBBR 工藝的污泥產(chǎn)量比傳統(tǒng)活性污泥法低 20% - 30%,降低了污泥處理和處置的成本。
生物膜厚度與 MBBR(移動床生物膜反應器)工藝的處理效果密切相關,存在著復雜的相互影響關系,具體如下:
對有機物去除的影響
適度厚度生物膜:生物膜厚度適當時,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物,而在缺氧和厭氧區(qū)域,一些難降解有機物也能通過反硝化等過程得到進一步處理。此時,生物膜對有機物的去除效果較好,能使出水的化學需氧量(COD)和生化需氧量(BOD)維持在較低水平。
生物膜過厚:會導致內(nèi)部傳質(zhì)阻力增大,氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)難以擴散到生物膜深層,使內(nèi)層微生物因缺乏營養(yǎng)和氧氣而活性降低,甚至死亡。同時,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,進而降低有機物的去除效率。
生物膜過?。阂馕吨⑸锪坎蛔?,對有機物的吸附和分解能力有限,無法充分利用污水中的有機底物,導致有機物去除效果不佳,出水水質(zhì)不達標。
對氮素去除的影響
調(diào)節(jié)曝氣參數(shù)
控制曝氣量:曝氣量會影響溶解氧濃度和氣泡對生物膜的沖刷作用。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。同時,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,通過曝氣設備控制曝氣量,使反應器內(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。間歇曝氣可以使反應器內(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和代謝,同時在曝氣停止期間,水流剪切力減小,生物膜有一定的穩(wěn)定生長時間;脈沖曝氣則是通過周期性地改變曝氣量,產(chǎn)生較強的水力沖擊,促使生物膜表面老化部分脫落。
除了前面提到的影響外,生物膜厚度對 MBBR 工藝處理效果還有以下幾方面影響:
對微生物種群結構的影響
厚度適宜:當生物膜厚度適宜時,從生物膜表面到內(nèi)部會形成有梯度的環(huán)境,包括好氧、缺氧和厭氧區(qū)域。這有利于不同種類的微生物生長,如好氧菌、厭氧菌和兼性厭氧菌等,形成復雜且穩(wěn)定的微生物生態(tài)系統(tǒng),各種微生物相互協(xié)作,共同完成對污染物的降解和轉(zhuǎn)化,從而提高處理效果。
厚度過厚:生物膜過厚會導致內(nèi)部環(huán)境變化,使一些對環(huán)境要求較為苛刻的微生物生長受到抑制甚至死亡,從而破壞微生物種群結構的平衡。例如,過厚的生物膜可能使內(nèi)部的好氧區(qū)域縮小,好氧微生物的生長空間受限,進而影響有機物的好氧降解和氨氮的硝化作用。
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