用好氧微生物處理污水的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)是要保證有足夠的氧氣供微生物氧化水中的有機(jī)物。為保證氧氣供應(yīng)，一般采用向污水中充氧的方法。生物膜在氧化有機(jī)物的過程中，由于溶解氧的濃度梯度方向與有機(jī)物的濃度梯度方向一致，造成生物膜的底部出現(xiàn)厭氧層，導(dǎo)致生物膜脫落而混入處理水中。因此，要設(shè)二沉池進(jìn)行膜水分離。? 若想獲得一種高效、經(jīng)濟(jì)、緊湊的生化處理系統(tǒng)，關(guān)鍵是找出一個能“靜靜”地將氧氣溶解到水中的方法，而微孔膜和選擇性透氣膜材料的出現(xiàn)與推廣使得解決這個關(guān)鍵問題成為可能，這就是所謂的無泡充氧法。無泡充氧法即用疏水性的微孔膜或選擇性透氣膜材料將液、氣兩相相互隔離，根據(jù)Henry定律，氣體可借助于氣、液間的分壓差透過微孔之間的氣、液界面或選擇性透氣膜而溶入或溶出液體。這一過程中沒有肉眼可見的氣泡產(chǎn)生，氧氣自然也可借此充入水中完成充氧過程。 根據(jù)上述分析，筆者設(shè)計了一個將反應(yīng)器與沉淀池合并的試驗裝置，進(jìn)行了污水凈化試驗。
1 材料與方法 1.1 材料 聚偏氟乙烯中空纖維，外徑0.8mm，內(nèi)徑0.5mm，微孔最大孔徑0.2μm，開孔率80%，由天津紡織工學(xué)院提供。 1.2試驗裝置? 試驗其中反應(yīng)器用玻璃量筒改制而成，內(nèi)徑60.3mm，有效容積1.27L。中空纖維組件兼充氧及生物膜載體雙重功能。該組件用塑料片做成支架將中空纖維盤繞其上制成。中空纖維組件間水平間隔5mm，上下層間隔5mm，交錯布置。膜總表面積為416cm2，總體積為504cm3(相當(dāng)于生物膜載體堆積體積)，折算成比表面積為82.5m2/m3，空隙率97%。試驗在室溫下進(jìn)行。 1.3 試驗水質(zhì) 原水為唐山市西郊污水廠一沉池出水，其水質(zhì)為：CODCr＝100～300 mg/L，BOD5＝50～150 mg/L，SS＝100～150mg/L，pH＝7.0～7.3。
2 試驗過程 試驗分為對中空纖維特性的測試
3 試驗結(jié)果 3?1 去除有機(jī)物和SS 用本法處理污水前后BOD5、CODC
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表1中可以發(fā)現(xiàn)，本工藝對BOD5、CODCr和SS的去除率分別達(dá)到89.5%～92%、78.7%～83%和90%～94%。 3.2 出水中的原生動物 通過顯微鏡觀察，發(fā)現(xiàn)在出水端生物膜上有大量的草履蟲和游仆蟲。另外，出水中也可觀察到微小的水生生物游動。 3.3 脫除氨氮的效果 從試驗的26d開始測定進(jìn)、出水的氨氮和亞硝酸鹽濃度(見表2)。由于本工藝的特點是生物膜幾乎不脫落，所以泥齡較長，且隨著泥齡的增長，硝化效果開始顯現(xiàn)出來。?表２ 氨氮和亞硝酸鹽的測試數(shù)據(jù) 泥齡.jpg)
4 討論 4.1 去除有機(jī)物 在本工藝中的中空纖維實際上是生物膜的載體，微生物種群在本工藝中的分布與常規(guī)的生物膜法和活性污泥法不同，所以在降解污染物的能力方面有其獨特之處。? 首先分析生物膜的特點。常規(guī)的生物膜法有機(jī)物和溶解氧由生物膜同一側(cè)進(jìn)入膜內(nèi)部，所以在生物膜的表面好氧微生物生長條件較內(nèi)部深處要好得多。在表面旺盛生長的微生物消耗了大部分溶解氧，使生物膜內(nèi)部處于供氧不足甚至無氧狀態(tài)，于是從生物膜表面至底部出現(xiàn)了供氧充足、缺氧和無氧區(qū)域，各區(qū)域內(nèi)分別對應(yīng)生長的是好氧、兼性和厭氧微生物。這就帶來了以下問題：首先，如果污水中有機(jī)物濃度過大則表面旺盛生長的微生物將使生物膜生長過厚，從而堵塞載體或濾料間的空隙；其次，因為厭氧細(xì)菌產(chǎn)生的代謝物質(zhì)的作用，導(dǎo)致生物膜脫落；另外，為了保證給微生物足夠的溶解氧，一般采用污水流速較快或曝氣的方法，這也易使生物膜脫落水中，所以要在其后設(shè)一個沉淀池將其分離。? 在本工藝中污水的有機(jī)物和氧氣分別從生物膜的兩側(cè)進(jìn)入，即二者的濃度梯度方向是相反的。這對分解水中的有機(jī)物很有好處，如在生物膜的最外層有機(jī)物濃度最大但溶解氧濃度最小，而在生物膜的底部則恰好相反，這樣好氧微生物的兩個生長控制因子得以相互協(xié)調(diào)和抑制，其結(jié)果是使生物膜協(xié)調(diào)5 結(jié)論 ①用本工藝處理城市污水，可以在一個反應(yīng)器內(nèi)使BOD5、CODCr和SS的去除率分別達(dá)到92%、83%和94%。 ②本工藝去除氨氮的效果良好，去除率可達(dá)60%。? ③本工藝有特殊的微生物生長環(huán)境和種群分布，使各類具有特殊降解污染物能力的微生物都有良好的生長環(huán)境，并且可以將生物膜厚度自動維持在一定范圍內(nèi)而無堵塞問題，所以運行管理非常簡單。? ④本工藝產(chǎn)生的剩余污泥非常少。 ⑤本工藝采用的無泡充氧方法可使污水處理過程在密閉條件下進(jìn)行，對環(huán)境幾乎沒有影響。
參考文獻(xiàn)： ［1］任南琪，周大石，馬放.水污染控制生物學(xué)［M］.黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社，1993.? ［2］井出哲夫，等.水處理工程理論與應(yīng)用［M］.張自杰，劉馨遠(yuǎn)，等譯.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1996.?
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