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滇池沿岸带城郊、村镇地区污水量增长迅速,目前已成为滇池重要的污染源,如何能够因地制宜、经济高效地处理这些污水是一个亟待解决的问题,而利用沿岸带地形条件,采用人工湿地系统对污水进行处理是一种有效的途径,实验对滇池北岸福保村一带污水进行了调查分析,针对原水有机浓度相对较低,而悬浮物浓度高且水质波动大的特性,研究设计了低溶氧生物膜反应器作为人工湿地预处理设施,以解决人工湿地系统处理负荷低、易堵塞等问题,进一步提高湿地处理效率,增强系统处理功能。
低溶氧生物膜反应器继承了传统接触氧化工艺的特点,在低曝气量运行下完全依靠生物膜进行污染物降解,具有稳定的污染物去除效率。低溶氧条件下反应器内生物膜厚度大大增加,能够有效吸附、溶解和降解原水中的悬浮物,对污染河水及混合污水的SS平均去除率分别为95.8%和88%:反应器对原水SS的冲击负荷具有很好的适应性,出水SS浓度一直保持稳定。反应器的进水COD负荷控制在0.3~0.6kg·COD/(m3·d)时较为经济高效,COD平均去除率可以达到65%以上。另外实验发现在低溶氧条件下,反应器启动初期会出现亚硝酸盐积累现象。在整个运行过程中,系统污泥产量很小,TN的去除主要是通过同步硝化反硝化来完成。
在低溶氧条件下,生物膜有着特殊的生长过程与特性,生物膜厚度和干重主要与溶氧浓度有关。而有机底物浓度及负荷是生物膜污染物降解活性的主要限制性因素,当底物充足时,低溶氧条件仍然能够使微生物保持较高的脱氢酶活性。随着反应器处理负荷的提高,生物膜结构越趋紧密,而负荷减小时,其结构会变得松散,并出现丝状聚合物,“孔洞沟渠”结构增加。与传统生物膜反应器相比,低溶氧对生物膜中异养菌群的数量变化影响不大,而使得更适合缺氧环境生长的兼性菌占据优势,但硝化菌群数量有所减少。
作为预处理设施,低溶氧生物膜反应器可以有效降低原水SS浓度和COD负荷,相应的提高了后续湿地单元的处理能力,避免湿地内部颗粒物的大量积累,保障湿地稳定运行。低溶氧生物膜预处理工艺的设置使碳氧化、氨化以及少量硝化反硝化都会在预处理中完成,强化了后续湿地的硝化功能,充分发挥了湿地内氧利用效率高的特点,使传统的“万能”型湿地系统向“功能”型湿地转变。
低溶氧生物膜反应器的应用使整个人工湿地系统可以在高负荷条件下稳定运行,避免了堵塞现象的发生,提高了湿地的处理效率,拓宽了系统的应用范围,同时也为滇池沿岸带水污染控制提供了新的技术途径。作为低浓度生活污水湿地净化系统的预处理工艺,低溶氧生物膜反应器技术更加经济、有效,并具有很好的生态适宜性。