论文部分内容阅读
对现有污水处理工艺进行原位升级改造，提高其脱氮除磷和持久性污染物(Persistent Organic Pollutants，POPs)去除效能，是目前我国污水处理行业发展中面临的重要的问题，也是改善我国水环境质量的有效手段。移动床生物反应器(Moving BedBiofilm Reactor，MBBR)集合了活性污泥法和生物膜法的主要优势，具有处理效果好、抗冲击负荷能力强和低温运行稳定等特点，可以通过原位改造，有效改善污水处理厂的出水水质，是污水厂提标改造的有效方式。现阶段MBBR工艺研究多集中在悬浮填料构型及其去除率、氮磷的去除机理等方面，有关工艺参数优化、稳态运行以及处理含有四环素等持续性有机污染物废水等方面的研究较少，因此，研究探讨MBBR系统处理复杂进水的工艺性能优化以面对污、废水的冲击成为了新的关注点。 本文以模拟配水为处理对象，通过构建和启动厌氧/好氧-MBBR工艺实验室小试系统，考察厌氧/好氧-MBBR系统去除化学需氧量(Chemical Oxygen Demand，COD)、氨氮和总磷等污染指标的工艺效能及作用规律，研究反应器系统在启动和稳态运行条件下的工艺特性;在反应器稳态运行条件下，在进水中投加一定量和一定种类的抗生素，探讨添加抗生素对厌氧/好氧-MBBR系统的处理效能的影响规律，研究A/O-MBBR系统处理抗生素废水的效能及工艺特性，为进一步推动MBBR工艺在污水厂原位升级改造工程中的应用提供技术参考。 研究结果表明，A/O-MBBR系统具有良好的抗冲击负荷能力和低温运行稳定性，温度、进水COD浓度、进水氨氮浓度及反应器运行水力条件变化对A/O-MBBR系统运行性能的影响较小。 当反应温度由10～15℃逐步上升到30～35℃时，A/O-MBBR系统对COD的去除率没有明显变化，而氨氮的去除率则呈现出先增大后减小的变化趋势，但是变化幅度较小;在20～25℃时，A/O-MBBR反应器表现出最佳处理效能，对COD的去除率为83.34％，对氨氮的去除率为90.46％。在低温条件下，系统仍对COD和氨氮保持了一定的去除能力，运行效果良好。 进水中有机物的浓度由200mg/L增大到500mg/L，氨氮浓度由50mg/L增大到140mg/L时，系统的COD去除率没有明显变化，而氨氮去除率则呈先增大后减小的规律。当反应器中填料投配率为30％，水力停留时间(Hydraulic Retention Time，HRT)为8h，温度为20～25℃，进水COD浓度为350～400mg/L，进水氨氮浓度则为80mg/L时，A/O-MBBR工艺处理出水水质符合《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18919-2002)》一级A标准。 投加抗生素对于A/O-MBBR工艺的处理效能具有一定的抑制作用，反应系统内的微生物受到了一定的影响，污染物去除率随之降低。当进水中投加50μg/L的四环素时，COD的去除率由85.97％下降到76.3％，下降约10％;氨氮的去除率由89.14％降为69.45％，下降约20％;总磷的去除率由74.55％降为54.4％，下降幅度约20％;当进水中四环素的浓度增大到200μg/L时，COD、氨氮和总磷的去除率分别为59％、55.65％和43％，去除率的下降幅度不大。当进水中投加50μg/L的混合抗生素时，COD的去除率由85.97％下降到60.57％，下降约25％;氨氮的去除率由89.14％降为61.57％，下降约28％;总磷的去除率由74.55％降为49.3％，下降幅度约25％;当进水中混合抗生素的浓度增大到200μg/L时，COD、氨氮、总磷的去除率分别为53.94％、49.91％和35.54％，下降幅度并不明显。在抗生素浓度增加的过程中，A/O-MBBR工艺的处理效能不断下降，氨氮和总磷的变化幅度较大，而COD的去除效果则相对稳定。当进水中四环素浓度为50μg/L时，出水的水质满足《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18919-2002)》一级B出水标准;而当进水中混合抗生素浓度为50μg/L时，出水的水质指标中仅氨氮满足《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18919-2002)》一级B出水标准，COD、总磷的浓度符合《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18919-2002)》三级出水标准。 实验结果表明，四环素、土霉素、金霉素均能被A/O-MBBR工艺降解，其中金霉素的降解效率最高，土霉素的去除率最低;在进水中抗生素浓度为50μg/L时，金霉素的去除率为46.02％，四环素为41.79％，土霉素的去除率为38.42％;在整个反应过程中，土霉素去除率的变化幅度最小。A/O-MBBR工艺对抗生素的去除性能要优于常规污水处理系统;但是随着进水中抗生素浓度的不断增加，A/O-MBBR系统对抗生素的去除率不断下降，且下降幅度越来越大。 A/O-MBBR工艺启动达到稳态运行后，污染物去除效率稳定，活性污泥呈现棕褐色，微生物活性良好，污泥沉降比维持在15％左右。然而，当抗生素进入反应器后，活性污泥的颜色首先发生变化。随着抗生素浓度的增加，污泥由棕褐色逐渐变黑，微生物的活性降低，钟虫、纤虫等固着型纤毛虫逐渐减少;当进水中混合抗生素的浓度增大到500μg/L时，悬浮活性污泥中丝状菌大量增殖，污泥结构松散，污泥沉降比可达到50％-60％，污泥活性较差，整个反应器散发出浓重的鱼腥味。此时系统中活性污泥微生物活性大幅下降，对进水中污染物的去除主要来自悬浮填料上附着生物膜的作用。