印染废水的升流式曝气生物滤池运行特性及动力学

挂膜结束后，通过单因素实验确定UBAF系统最佳运行条件为：进水温度为20～25℃，pH为7.9～8.6，HRT为12.25h，气水比为10∶1。系统稳定运行过程中，对填料层不同高度进行生物量检测，磷脂是细胞膜的主要成分，其含量较稳定，通过对脂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。

生物量检测结果如表2所示，由表2可以看出：脂磷总量随填料层高度的增加呈逐步递减趋势，其中在5～15cm处，脂磷总量降低明显，这可能是由于滤池底部缓冲区养分充足，游离态微生物（游泳型纤毛虫等）较为活跃，可暂时附着在靠近缓冲区部分的填料上；而15cm处的填料，因稳定运行后，老化生物膜堆积及填料截留作用，使得游离态微生物难以附着。

随着填料层高度增加，填料上生物膜厚度减少成为脂磷总量降低的主要原因。单位质量或体积载体生物量变化规律与脂磷总量一致。

2.2沿程污染物去除规律

在最佳运行工况下，不同填料层高度污染物去除率的变化如图4所示。

随填料层高度的增加，COD、NH3-N和色度的去除率明显上升。值得注意的是，部分指标的去除率在填料层高度为0处呈负值，这是由于该反应器为升流式，填料为悬浮型，滤池底部会保留一部分污泥成分，且菌种较为复杂；另外，接近进水口处，水质波动较大，因此会出现部分出水指标高于进水指标的现象。

0～15cm段色度去除效果明显增加，这可能是由于滤池角落存在厌氧区域，水中大分子染料经厌氧菌水解作用后，降解成小分子，有利于驯化后的特异性微生物对染料分子的生化降解作用，而随着填料层高度增加，生物膜厚度降低，其内层厌氧成分减少，同时，生物吸附作用下降，导致色度去除率增长缓慢。

系统运行稳定后，池体环境养分充足，异养菌占据膜体表面，增殖迅速，COD去除率呈持续增加。在滤池高度0～10cm之间，NH3-N去除率初始值较高，进水端溶解氧及碳源充足，利于氨化菌和硝化菌生长，此外，滤池边缘存有厌氧污泥絮体，这些因素有助于传统脱氮作用及同步硝化反硝化作用发生[15]。

整体而言，COD、NH3-N和色度去除主要集中在填料高度35cm以下，其变化规律符合滤池沿程生物量分布情况，即随着填料高度增加，填料附载生物量及各污染物指标降解速率递减。滤池沿程生物膜形态具有明显差异，如图5所示。图5(a)、图5(b)、图5(c)分别取自填料层高度0～10cm、15～25cm、35～45cm内填料表面生物膜。

图5：UBAF沿程生物膜形态扫描电镜对比

图5(a)靠近进水端，该区域污染物的浓度高，微生物增长迅速，生物膜较厚，表面凹凸交错，呈现出丝状微生物所形成的空间伸展结构，这与该段填料截留悬浮物较多有关[16-17]；图5(b)因底物及溶解氧纵向分布差异不大，图其生物膜结构与进水端相近；然而，随着填料高度的增加，污染物浓度逐渐降低，填料上的生物量逐渐减少，出水端填料生物膜表面相对平缓，出现较大空洞，结构稀疏，如图5(c)所示，说明该反应器对悬浮物的截留作用主要集中在进水端。

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