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生物膜反应器在反渗透预处理中的应用
摘要：考察了一种新型生物膜填料-Biofilter在反渗透预处理中的应用。实验结果表明，在水力停留时间（HRT）很短的情况下（6 h），该填料对COD的处理效果可达90%以上，对TN也有一定的处理效果，且出水SS可控制在100 mg/L以内，无需二沉池，处理成本低。
关键词：生物膜反应器 填料 中水回用
随着我国经济的快速发展，各行各业对于水的的需求越来越大，然而水污染日益严重，对生产和生活构成了很大的威胁。其中，生活废水以其产量大、组成成分复杂、常规处理方法难以去除其污染物等特点而成为中水回用中的难题。
大连热电股份有限公司北海热电厂中水回用项目的目的是解决购买城市自来水作为工业用水的资金压力以及发电成本的上升等问题，目标是建立一个规模400 t/h的中水回用装置，将大连市春柳河污水处理厂排放水进行反渗透深度处理，作为北海热电厂冷却水及锅炉补给水的源水。而反渗透成功的关键是其前期的预处理工作。本试验是在实验室中做的预处理小试试验的一部分。
生物膜法是根据土壤自净原理发展起来的水处理法，它和活性污泥法同属于好氧生物处理方法[1]。与传统的生化水处理技术相比，生物膜法具有以下特点：附着于填料表面的微生物对废水水质、水量的变化有很强适应性；管理方便，操作简单；能构成稳定的生态系；不造成二次污染[2]。本文利用日本NET公司研制的Biofilter作为生物膜填料，对其在反渗透预处理中的应用效果进行了考察。
1 试验装置与方法
试验装置
试验装置如图1所示，反应器材质为有机玻璃， L，采用溢流出水方式控制反应器液位，填料以S形固定在支架上，浸没在反应器中，填料的下方设三根微孔曝气管和两个砂头，为微生物提供必要的溶解氧的同时，在反应器中形成湍流使溶液冲刷填料表面。由恒温器控制生物膜反应器的温度在25 ℃。
图1 试验装置(部分)
1-生物膜反应器; 2-上层清液出水口; 3-出水口;4-曝气口；5-进水口；6-进水计量泵；7-空气转子流量计；8-夹子； 9-量筒； 10-进水箱；11-气泵
生物膜填料
Biofilter为日本NET化工公司生产的一种新型生物膜填料，该填料的材质为聚乙烯酯，外形为网状，内部有十字支撑，强度好，有良好的可伸展性， g/cm3，由于该填料有很强的挂膜能力，且挂膜密度大，故长满生物膜后的比重大于1。
图2 Biofilter填料照片
试验用水
试验用水为人工配制模拟大连市春柳河污水处理厂二沉池出水。选用蔗糖为碳源，尿素为氮源配水，COD∶N为10∶1，并投加少量的MgCl2、CaCl2、NaCl和KCl以提供微量元素，使用NaHCO3调节pH约为7。初始进水的COD值为200 mg/L左右，当处理效果稳定一周后逐步增大进水COD的浓度，每次在原水COD浓度的基础上增大100 mg/L。
分析方法
溶解氧DO、pH、流量，MLSS、MLVSS、进出水及上清液的CODCr、NH4＋-N、NO2－-N、NO3－-N及TN和出水悬浮物SS(滤纸法)的检测方法按照《水和废水检测分析方法》[3]。
污泥驯化
活性污泥取自大连市春柳河污水处理厂回流污泥池，其MLVSS/；污泥颜色发黑，有H2S的臭味。首先将取来的污泥反复淘洗，去掉上层漂浮物和下层大块沉积物，留下颗粒细小的污泥；然后空曝气若干小时，利用内源呼吸作用，使异氧菌自身消耗并去掉有毒物质；最后，把污泥倒入塑料桶中进行间歇培养。
由于普通活性污泥以异氧菌为主，硝化菌数量极少，必须要进行驯化培养，才能满足正常硝化的需要。另外，硝化菌为高度好氧菌，专性化能自养，生长缓慢，产率低，对环境条件反应敏感，所以驯化培养的时候要特别注意控制反应条件。用NaHCO3控制pH在7~8，温度维持在25℃左右。连续曝气，每隔一天换一次水。排水时，停止曝气，污泥沉淀后，倒出上清液的三分之二，换以新配制的水。经数次后，污泥外观颜色转为棕褐色，在显微镜下，可观察到污泥絮体密实，菌胶团透明度高，原生动物较多，主要为钟虫和累枝虫，这说明污泥的驯化培养过程结束。
载体挂膜
所谓载体挂膜就是将培养好的污泥移入反应器中，使菌胶团和少量的细菌截留附着在载体表面，这些