弹性填料生物膜法处理模拟废水的研究

器的进水 CODCr的浓度增加至 2189 mg / L 时，因负荷 增加速度已超过系统可承受能力，引起出水中的挥
发酸 VFA 明显增加，厌氧系统对 CODCr的脱除率显 著下降。但 A 反应器比 B 反应器下降的幅度要小， 说明其抗负荷冲击能力较强。
2.3 填料好氧挂膜实验
接种污泥采用广州市猎德污水处理厂的回流活性
控制和水处理药剂开发研究工作。发表论文 30 余篇，申 请发明专利六项。
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类别
亲水填料 A 普通填料 B
规格 （mm × mm）
Φ78 × 60.5 Φ78 × 60.5
环境污染治理技术与设备
表 1 实验所用填料参数
体积 （m3 / 个）
比重
0.000289 0.000289
0.98—1.05 0.90—0.95
然是废水生化处理技术研究的热点之一。 水处理填料是生物膜技术的核心之一，它的性能
对废水处理工艺过程的效率、能耗、稳定性以及可靠 性均有直接关系。在实际应用中，由于目前市场上应 用的填 料 主 要 是 以 粘 土 烧 结 成 的 陶 粒 和 以 聚 丙 烯 （PP）、聚酰胺（PA）、聚脂（PES）、聚氯乙烯（PVC）等塑 料为材料的弹性填料［2］，它们的共同特点就在于挂膜 速度、挂膜量以及膜的紧密度上存在不足［3］。华南理 工大学环境科学与工程系的研究人员在实际工程中 发现，亲水性对填料挂膜性能的影响很大，通过在普 通高分子材料中混入水溶性高分子物，用此材料注塑 成型开发出了一种新型亲水性弹性填料，并申请了专
比表面积 （m2 / m3 堆积）
121.8 121.8
4卷
空隙率 （%）
92.4 92.4
挂膜分好氧反应器和厌氧反应器的挂膜两部分。 不管是厌氧还是好氧反应器，投加污泥后，运行一段时 间，再把反应器内部的污泥排完，只利用已经挂在填料 上的生物进行降解，测量两种填料反应器的 CODCr去除 率差别。在挂膜后，配制营养液，逐渐增加负荷。同时 对厌氧反应器，还测量挥发性有机酸（VFA），以便控制 反应器是否已过度酸化。
亲水性塑料弹性填料生物膜法 处理模拟废水的研究
汪晓军 罗芳旭 何翠萍 林德贤
（华南理工大学环境科学与工程系，广州 510640）
摘 要 通过比较普通塑料弹性填料与亲水性改进后的塑料弹性填料在污水生化处理中的应用效果发现：亲水性改 进的塑料弹性填料在污水的厌氧生化处理中可提高污水处理效率 15% —30% ，在好氧生化处理中可提高污水处理效率 5% —10% ，且亲水性改进大大提高了塑料弹性填料的挂膜速度。
易在亲水性填料 A 上附着并固定下来。但当反应
图 5 运行阶段出水 CODCr与 CODCr负荷关系图
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环境污染治理技术与设备
4卷
进水 CODCr （mg / L）
CODCr负荷 （kg / m3·d）
272
0 . 134
392
0 . 275
456
0 . 320
497
0 . 349
547
0 . 384
装亲水性填料的反应器称为 A 反应器，装普通 填料的反应器称为 B 反应器。
厌氧反应装置由加热系统、反应柱、填料、气体 收集装置、水箱以及计量泵等几个部分组成。
反应柱以有机玻璃为材料，有效高度为 115 cm， 内径为 10 cm，有效容积为 9 . 0 L，各自内部分别装有 15 个填料。
加热系统由调压器、丝线电阻和温度指示仪三 部分构成，温度控制范围为 31—35 ℃。
第 4 卷第 4 期
环境污染治理技术与设备
Vol . 4 ，No . 4
2003年4月
Techniques and Equipment for Environmental Pollution Control
Apr . 2 0 0 3
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污泥，污泥质量浓度为 5000 mg / L。人工模拟废水以无 水葡萄糖作为碳源，氯化铵为氮源，磷酸二氢钾为磷
源，m（CODCr）: m（N）: m（P）= 150 : 5 : 1。将等量接种污 泥 2.5 L 分别加入 A、B 反应器后，40 L / h气量下闷曝 3 d，然后进水。同一流量和 CODCr浓度保持 2 d 进水，以 第 2 d 数据为实验数据。实验结果如表 3 所示。
1 实验方法
实验采用两种对比填料：一是华南理工大学环 境科学与工程系开发的以聚丙烯材料为主改性的亲 水性填料，简称 A 填料；二是形状、体积一模一样的 由聚丙烯材料加工成的疏水性填料，简称 B 填料。 填料参数见表 1。
测定填料的亲水性的方法有接触角测量法、水滴 铺展实验和称重法三种，本实验采用称重法对两种填 料的亲水性进行测定。具体的方法是，先称量两种填 料的原来重量，将它们浸没在水中一段时间后再称量 它们的重量，通过两次称量的差求得填料的含水率。
计量泵使用 PULSAFEEDER 隔 膜 泵，美 国 帕 斯 菲达公司生产。
好氧反应装置由反应器柱体、计量泵、鼓风机、 气体流量计组成，好氧反应器温度为室温。
好氧反应器柱体的尺寸为：高 88 cm，直 径 25 cm，有效容积 40 L，每个反应器内分别装 52 个填料。
图 1 填料浸没 10 min 的含水率比较 图 2 填料浸没 1 h 的含水率.2 未检测
184
3.2
207
216
- 4.3 未检测
201
2.9
252
230
8.7
未检测
235
6.7
299
233
22 . 1 未检测
262
12 . 4
318
210
34 . 0
2.5
239
24 . 8
380
233
38 . 7
2.1
263
30 . 8
517
211
59 . 2
4.2
317
着填料浸在水中时间的延长，有机负荷与曝气量的
表 2 厌氧挂膜期间 A、B 反应器对 CODCr去除率的比较
进 水 A 出水 去除率
VFA
B 出水 去除率
（mg / L） （mg / L） （% ） （mmol / L） （mg / L） （% ）
143
241
- 68 . 5 未检测
238
- 66 . 4
（Department of Environmental Science and Engineering，South China University of Technology，Guangzhou 510640）
Abstract The application efficiency of two kinds of elasticity plastic fillers，hydrophilic filler and hydrophobic filler in wastewater treatment process were studied . The experimental results showed that hydrophilic filler was better than hydrophobic filler . The wastewater treatment efficiency was increased 15%—30% in anaerobic and 5%—10% in aerobic process by hydrophilic modification of filler . The hydrophilicity can also increase the biofilm growth speed on the filler surface .
曝气 2 d 后，取出填料，A 填料表面已经粘附了 一些污泥，B 填料表面仍然光滑。
进水和出水的 pH 较为稳定，一般为 6 . 5—7 . 5， 波动幅度不大。
在开始挂膜阶段 B 反应器出水 CODCr总体上比 A 反应器的要低一点，原因是 A 填料中含有亲水性
有机物渗透到水中，增加了 A 反应柱的负荷，但随
泥活性低，需要在中温条件下培养一段时间才能恢
复活性。在本实验控制的温度范围 31—35 ℃ 下培 养 10 d 左右，污泥活性逐步得到恢复。随着反应负 荷的增加，两个反应器对 CODCr的去除率不一样，A 反应器比 B 反应器对 CODCr去除率要高，说明反应 器内填料表面附着的微生物的量不一样，微生物容
利［4］。该新型填料在实际工程应用中已取得比较好 的效果。亲水性作为材料表面的重要特征之一，通过 对填料的亲水性对生物挂膜的研究，理论上可以进一 步认识生物膜法的挂膜机理［5，6］，在实践中，有助于帮
收稿日期：2002 - 07 - 03；修订日期：2002 - 09 - 27 作者简介：汪晓军（1964 ～ ），男，工学博士，副教授，主要从事水污染
2 实验结果
2.1 填料的亲水性实验
将新型亲水性填料与普通填料浸入水中，并从
水中取出后观察，新型填料的表面是一片连续水迹，
而普通填料表面挂着许多水珠。这可以定性说明新
型填料比普通填料具有更好的亲水性能。定量实验
的结果见图 1—图 4 所示。
新型填料在浸泡后的含水率比普通填料要高，
在放置一段时间后，虽然两种填料的持重都在下降，
4期
汪晓军等：亲水性塑料弹性填料生物膜法处理模拟废水的研究
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图 4 填料浸没 24 h 的含水率比较
2.2 填料厌氧挂膜实验 用等量经厌氧驯化后的污泥分别加入厌氧反应
器后，用温度控制器控制两个反应器的温度，使厌氧 反应器内的温度在 31—35 ℃ 之间，这时，开始配制 进水，CODCr浓度每 3 d 提升 20% 左右。进水流量保 持 0 . 5 L / h，模拟污水在厌氧反应器中的水力停留时 间为 18 h。实验结果如表 2 所示。