印染废水的升流式曝气生物滤池运行特性及动力学

实验所用原水为亚甲基蓝模拟印染废水，其成分及水质如表1所示，其中COD为535.28mg/L±23.16mg/L，NH3-N为65.27mg/L±10.25mg/L，色度为1024倍。挂膜过程中，为快速驯化培养膜内微生物，并增强其抗负荷冲击能力，实验进水水质针对挂膜不同阶段进行适当的稀释与营养成分补充。

表1模拟印染废水组成成分及水质

1.2分析项目及检测方法

1.2.1色度去除率

实验所用亚甲基蓝溶液在最大吸收波长（660nm）处测定溶液吸光度，其色度去除率与吸光度之间遵守朗伯-比尔定律[11]，亚甲基蓝的色度去除率（η，%）可采用式(1)计算。

1.2.2生物量测定

磷脂是细胞膜的主要成分，死细胞中磷脂含量非常低，通过对磷脂中磷的测量可检测生物膜中生物量并间接反映微生物活性变化。实验在反应器不同填料层高度选取滤料，将表面生物膜进行机械剥落，剩余填料利用4mL去离子水冲洗，将生物膜与冲洗水置于250mL具塞三角瓶中，加入CH3OH、CHCl3和H2O的萃取混合液（体积比为10∶5∶2）34mL，用力振摇10min，静置12h。

再向三角瓶中加入CHCl3和H2O各10mL，萃取混合液中CHCl3、CH3OH、H2O体积比为10∶10∶9，水浴轻微沸腾，取出含有脂类组分的下层CHCl3移至50mL具塞刻度试管，水浴蒸干。向试管中加入2mL浓度为5%的K2S2O8溶液，将样品组分中脂磷消解成正磷酸盐，再加水至50mL刻度，以钼酸铵分光光度法测定磷酸盐浓度，进而表示生物量浓度[12]。其中，1nmolP相当于大肠杆菌（E.coli）大小微生物108个[13]。

1.2.3其他项目测定方法

COD采用重铬酸钾法测定（GB11914—1989）；pH采用pH计（PHS-2F，上海雷磁仪器厂）测定；DO采用便捷式溶氧仪（JYD-1A，江苏江分电分析仪器厂）测定；NH3-N采用纳氏试剂分光光度法测定（GB7479—1987）[14]。

2结果与讨论

2.1UBAF挂膜启动

UBAF挂膜过程中污染物的降解情况如图2所示。

图2：UBAF挂膜过程中废水中污染物指标的降解情况

挂膜启动初期（1～6天），污染物各项指标去除效果较好，COD、NH3-N和色度去除率分别保持在75.19%～86.48%、50.87%～71.49%和62.07%～75.12%。这是由于闷曝过程中，接种污泥活性较强，滤池环境适宜微生物生长，微生物大量繁殖，闷曝结束后，池体排空，部分活性污泥附着在填料表面、填料内部及池体下层；另外，由于进水浓度较低，对微生物冲击较小，因此微生物保持较高的活性及生物吸附性能。

运行至第3天，NH3-N去除率呈下降趋势，异养菌的增殖速率较快，而氨氧化菌与硝化菌的世代周期较长、增殖速率慢，在生存环境和溶解氧的竞争中，氨氧化菌和硝化菌较异养菌均处于劣势，氨化与硝化作用受到限制，NH3-N去除效果降低；第二阶段（7～21天）增大进水负荷，系统对污染物降解能力下降，与色度相比，COD和NH3-N去除率下降明显，这说明挂膜初期，系统对色度去除以生物吸附为主，随着进水负荷的增加，一部分微生物死亡，而保留下来的微生物则逐渐被驯化，不断繁殖，污染物降解效果逐渐提升。

第三阶段（22～40天）污染物去除规律与第二阶段相似，滤池连续运行至40天，可观察到填料表面所附载生物膜厚度增加，因吸附废水中亚甲基蓝分子而呈蓝色。取滤池填料层高度35～45cm和0～10cm内填料，对其表面生物膜进行显微镜镜检，分别如图3(a)、图3(b)所示。

图3生物膜显微镜镜检图片

图3(a)中生物膜颜色较浅，呈淡蓝色，可见单独钟虫活动，活性强，说明该部分填料对废水具有降解效果；图3(b)因生物膜较厚，且对亚甲基蓝分子吸附效果较强，呈墨蓝色。该部分填料靠近进水端，有机负荷高，生物相丰富，镜检可检测到表壳虫和红斑瓢体虫等。同时，滤池对COD、NH3-N和色度的去除率分别为80.93%、73.81%和56.79%，生物膜成熟，反应体系稳定，挂膜成功。

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