第1期 郭素红等：厌氧陶粒附着膜膨胀床启动及运行实验研究 ,17 了600 120r 160 (a) (b) 去除率 4000 进水 0 8 40 容积负荷 2 出水 20 0L- 0 W 0102030405060708090 运行时间d 运行时间d 图3反应器二次启动工艺运行结果。()COD质量浓度：(b)容积负荷及COD去除率 Fig-3 Results of reactor operation during the second start-up:(a)COD concentration:(b)volumetric loading rate and COD removal efficiency 2.3陶粒生物膜反应器工艺特性 第62天，负荷15kgm-3d1,高负荷冲击致使污 (1)水力负荷对反应器运行的影响，在生物膜 泥颗粒部分解体，粒径相对变小，出水悬浮物显著增 颗粒反应器的启动和运行过程中，水力负荷起着重 多，反应器内污泥质量浓度有所下降 要作用，从运行结果可知，当水力负荷达0.18m· 了16r h时，才形成颗粒污泥.在启动期间，由于选择压 “前新 12 污泥质量浓度、 30 及传质的作用，要求适当的水力负荷才能促成分散 8 20 污泥的颗粒化，但过高的水力负荷又会导致轻质的 4 容积负荷一一 分散污泥流失过多，使反应器无法启动.在稳定运 行期，适当的水力负荷起淘洗选择作用，颗粒污泥将 00102030 405060 7000 行时间d 变得更加密实，可承受更高的水力负荷冲击，高水 力负荷条件下培养的颗粒污泥有更强的耐冲击能 图4第【阶段实验污泥质量浓度和容积负荷随运行时间变化 力，同时由于水力负荷冲击造成解体的颗粒污泥在 曲线 Fig.4 Curves of the mass concentration and volumetric loading 适宜的条件下易于恢复， rate of sludge to time during the second stage (2)容积负荷对水处理效果的影响，如图3(b) 所示，CDD去除效果与COD容积负荷变化存在着 2.4.2陶粒生物膜颗粒活性变化 严密的相关性，陶粒反应器运行的第Ⅱ阶段的COD 第Ⅱ阶段实验污泥活性变化如图5所示，接种 去除率均随着容积负荷的变化经历同样的变化规 污泥活性、第20天（容积负荷4.0kgm3d1)、第 律.在启动成功后，随着容积负荷的升高，COD去 39天（容积负荷7.5kgm3d)、第71天（容积负 除率顺次经历稳定运行期、缓慢下降期、急速下降期 荷14kgm一3d一)反应器内污泥活性（以单位时间 三个阶段后，系统最终会走向崩溃.在一定的COD 内每克VSS去除的C0D量计)平均值依次为0.82， 容积负荷范围内，若反应器内污泥足以保障基质代 1.37,2.13和2.24gd-1.可见，1一20d期间，污泥 谢的进行，改变负荷并不影响其处理效果；进一步提 活性随着容积负荷的提高而增大，比接种污泥增加 高负荷，基质代谢效果随之降低，但系统运行仍然稳 67%;20~39d期间，污泥活性再次提高55%：39~ 定.若COD容积负荷超过反应器的处理能力，系统 71d期间，负荷提高87%，污泥活性只增长5%. 运行稳定性将遭破坏，基质去除率急剧下降， 2.5 2.4陶粒生物膜反应器污泥特性 2.0 2.4.1反应器运行过程中污泥量变化 第Ⅱ阶段反应器内污泥质量浓度随时间的变化 0.5 情况如图4所示.反应器内污泥质量浓度呈先下降 20 后上升的趋势：启动初期，反应器内主要是沉降性能 运行时间d 较差的分散污泥，污泥流失速率大于其增长速率，故 污泥质量浓度随时间降低；第20天，随着颗粒污泥 图5陶粒生物膜颗粒污泥活性变化 在反应器底部形成，沉降性能有很大提高，可承受更 Fig.5 Activity of granular sludge with time 高的水力负荷，加之随后进入提负荷阶段，充足的营 厌氧颗粒污泥接种后，在基质改变的工艺运行 养物质使污泥增长速率提高，污泥生长速率大于流 前期，其主要代谢菌群的数量及比例都发生较大变 失速率，因而反应器内污泥质量浓度呈正增长态势， 化，而高负荷稳定运行时，随着负荷的变化其主要图3 反应器二次启动工艺运行结果．（a） COD 质量浓度；（b） 容积负荷及 COD 去除率 Fig．3 Results of reactor operation during the second start-up： （a） COD concentration；（b） volumetric loading rate and COD removal efficiency 2∙3 陶粒生物膜反应器工艺特性 （1） 水力负荷对反应器运行的影响．在生物膜 颗粒反应器的启动和运行过程中‚水力负荷起着重 要作用．从运行结果可知‚当水力负荷达0∙18m· h －1时‚才形成颗粒污泥．在启动期间‚由于选择压 及传质的作用‚要求适当的水力负荷才能促成分散 污泥的颗粒化‚但过高的水力负荷又会导致轻质的 分散污泥流失过多‚使反应器无法启动．在稳定运 行期‚适当的水力负荷起淘洗选择作用‚颗粒污泥将 变得更加密实‚可承受更高的水力负荷冲击．高水 力负荷条件下培养的颗粒污泥有更强的耐冲击能 力‚同时由于水力负荷冲击造成解体的颗粒污泥在 适宜的条件下易于恢复． （2） 容积负荷对水处理效果的影响．如图3（b） 所示‚COD 去除效果与 COD 容积负荷变化存在着 严密的相关性‚陶粒反应器运行的第Ⅱ阶段的 COD 去除率均随着容积负荷的变化经历同样的变化规 律．在启动成功后‚随着容积负荷的升高‚COD 去 除率顺次经历稳定运行期、缓慢下降期、急速下降期 三个阶段后‚系统最终会走向崩溃．在一定的 COD 容积负荷范围内‚若反应器内污泥足以保障基质代 谢的进行‚改变负荷并不影响其处理效果；进一步提 高负荷‚基质代谢效果随之降低‚但系统运行仍然稳 定．若 COD 容积负荷超过反应器的处理能力‚系统 运行稳定性将遭破坏‚基质去除率急剧下降． 2∙4 陶粒生物膜反应器污泥特性 2∙4∙1 反应器运行过程中污泥量变化 第Ⅱ阶段反应器内污泥质量浓度随时间的变化 情况如图4所示．反应器内污泥质量浓度呈先下降 后上升的趋势：启动初期‚反应器内主要是沉降性能 较差的分散污泥‚污泥流失速率大于其增长速率‚故 污泥质量浓度随时间降低；第20天‚随着颗粒污泥 在反应器底部形成‚沉降性能有很大提高‚可承受更 高的水力负荷‚加之随后进入提负荷阶段‚充足的营 养物质使污泥增长速率提高‚污泥生长速率大于流 失速率‚因而反应器内污泥质量浓度呈正增长态势． 第62天‚负荷15kg·m －3·d －1‚高负荷冲击致使污 泥颗粒部分解体‚粒径相对变小‚出水悬浮物显著增 多‚反应器内污泥质量浓度有所下降． 图4 第Ⅱ阶段实验污泥质量浓度和容积负荷随运行时间变化 曲线 Fig．4 Curves of the mass concentration and volumetric loading rate of sludge to time during the second stage 2∙4∙2 陶粒生物膜颗粒活性变化 第Ⅱ阶段实验污泥活性变化如图5所示‚接种 污泥活性、第20天（容积负荷4∙0kg·m －3·d －1）、第 39天（容积负荷7∙5kg·m －3·d －1）、第71天（容积负 荷14kg·m －3·d －1）反应器内污泥活性（以单位时间 内每克 VSS 去除的 COD 量计）平均值依次为0∙82‚ 1∙37‚2∙13和2∙24g·d －1．可见‚1～20d 期间‚污泥 活性随着容积负荷的提高而增大‚比接种污泥增加 67％；20～39d 期间‚污泥活性再次提高55％；39～ 71d期间‚负荷提高87％‚污泥活性只增长5％． 图5 陶粒生物膜颗粒污泥活性变化 Fig．5 Activity of granular sludge with time 厌氧颗粒污泥接种后‚在基质改变的工艺运行 前期‚其主要代谢菌群的数量及比例都发生较大变 化．而高负荷稳定运行时‚随着负荷的变化其主要 第1期 郭素红等： 厌氧陶粒附着膜膨胀床启动及运行实验研究 ·17·