【谷騰環保網訊】摘要：懸(xuan)浮(fu)(fu)(fu)載體(ti)有效(xiao)比(bi)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)積（ESSA）的(de)測(ce)(ce)(ce)定(ding)(ding)，對于(yu)準確設(she)(she)計懸(xuan)浮(fu)(fu)(fu)載體(ti)投加量(liang)至關重(zhong)要。采用生物法(fa)測(ce)(ce)(ce)定(ding)(ding)ESSA，以行(xing)(xing)業公認的(de)K3型(xing)(xing)懸(xuan)浮(fu)(fu)(fu)載體(ti)作為參比(bi)，將待測(ce)(ce)(ce)懸(xuan)浮(fu)(fu)(fu)載體(ti)與K3置(zhi)于(yu)相同條(tiao)件下掛膜(mo)培(pei)養(yang)至穩(wen)定(ding)(ding)，通過穩(wen)定(ding)(ding)期各懸(xuan)浮(fu)(fu)(fu)載體(ti)的(de)處理(li)性(xing)(xing)能并參比(bi)K3的(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)負(fu)荷(he)來測(ce)(ce)(ce)算ESSA。對于(yu)市面(mian)(mian)(mian)常見(jian)的(de)6種不(bu)(bu)同類(lei)型(xing)(xing)懸(xuan)浮(fu)(fu)(fu)載體(ti)，在(zai)(zai)低負(fu)荷(he)培(pei)養(yang)條(tiao)件下，符合(he)行(xing)(xing)標(biao)產品(pin)的(de)標(biao)號ESSA與實(shi)測(ce)(ce)(ce)值偏(pian)差不(bu)(bu)大，而非行(xing)(xing)標(biao)產品(pin)具(ju)(ju)有5.0%以上(shang)的(de)負(fu)偏(pian)差；在(zai)(zai)高負(fu)荷(he)培(pei)養(yang)條(tiao)件下，各類(lei)產品(pin)均存在(zai)(zai)一定(ding)(ding)偏(pian)差，主(zhu)要原因是(shi)生物膜(mo)增厚，擠占了有效(xiao)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)積。采用生物法(fa)測(ce)(ce)(ce)定(ding)(ding)懸(xuan)浮(fu)(fu)(fu)載體(ti)有效(xiao)比(bi)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)積，具(ju)(ju)有準確可靠(kao)、可重(zhong)現性(xing)(xing)強、結合(he)實(shi)際水質等特(te)點，更(geng)(geng)具(ju)(ju)有工程(cheng)實(shi)際意義。對于(yu)常規(gui)的(de)市政污水處理(li)，低負(fu)荷(he)下的(de)測(ce)(ce)(ce)定(ding)(ding)結果(guo)更(geng)(geng)具(ju)(ju)備工程(cheng)價值，如(ru)果(guo)條(tiao)件允許，采用實(shi)際污水培(pei)養(yang)更(geng)(geng)接近工程(cheng)結果(guo)；而對于(yu)高負(fu)荷(he)進水，設(she)(she)計時應考慮設(she)(she)置(zhi)安全系數(shu)，防止ESSA不(bu)(bu)足。懸(xuan)浮(fu)(fu)(fu)載體(ti)的(de)ESSA越大，應用時負(fu)荷(he)彈(dan)性(xing)(xing)越大，可為污水廠持續提(ti)標(biao)、提(ti)量(liang)提(ti)供生物基礎。新型(xing)(xing)懸(xuan)浮(fu)(fu)(fu)載體(ti)的(de)開發(fa)，應朝著ESSA更(geng)(geng)大的(de)方向(xiang)發(fa)展，需綜合(he)平衡(heng)懸(xuan)浮(fu)(fu)(fu)載體(ti)流道、流化及(ji)整(zheng)體(ti)形狀。

作者(zhe)簡介：張亞莉(li)，高級工(gong)程師(shi)，主要從事市(shi)政給排水設計工(gong)作。

移動床生物(wu)膜反(fan)應(ying)器（MBBR）是污(wu)水(shui)廠提標改造(zao)或新建的(de)(de)常(chang)規工藝之(zhi)一，國內應(ying)用(yong)規模已超過(guo)2 500×104m3/d，其中市政污(wu)水(shui)領域應(ying)用(yong)規模已超過(guo)2 000×104m3/d。懸(xuan)(xuan)(xuan)浮(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)載(zai)(zai)體(ti)(ti)是MBBR的(de)(de)核心(xin)設(she)備之(zhi)一，其主要(yao)功(gong)能是為(wei)微生物(wu)的(de)(de)附著提供(gong)(gong)場所。單位體(ti)(ti)積懸(xuan)(xuan)(xuan)浮(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)載(zai)(zai)體(ti)(ti)能夠(gou)為(wei)微生物(wu)掛膜提供(gong)(gong)保護(hu)且傳質(zhi)傳氧良(liang)好(hao)的(de)(de)部分被稱(cheng)為(wei)有效比(bi)表面(mian)(mian)積（ESSA），是計算(suan)懸(xuan)(xuan)(xuan)浮(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)載(zai)(zai)體(ti)(ti)最終(zhong)投加(jia)量的(de)(de)關(guan)鍵參數。懸(xuan)(xuan)(xuan)浮(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)載(zai)(zai)體(ti)(ti)的(de)(de)有效比(bi)表面(mian)(mian)積與(yu)總比(bi)表面(mian)(mian)積（TSSA）不同，在實(shi)際(ji)(ji)應(ying)用(yong)中，由于懸(xuan)(xuan)(xuan)浮(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)載(zai)(zai)體(ti)(ti)本身的(de)(de)構造(zao)和(he)系統的(de)(de)水(shui)力特性，導致其某些(xie)部位并不能富集生物(wu)膜。一般ESSA/TSSA為(wei)0.6～0.8，與(yu)具體(ti)(ti)懸(xuan)(xuan)(xuan)浮(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)載(zai)(zai)體(ti)(ti)產品相關(guan)。若(ruo)采用(yong)TSSA替(ti)代(dai)ESSA，則可(ke)能面(mian)(mian)臨(lin)懸(xuan)(xuan)(xuan)浮(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)載(zai)(zai)體(ti)(ti)投加(jia)量不足(zu)的(de)(de)風險，影響出水(shui)水(shui)質(zhi)的(de)(de)穩定(ding)性。為(wei)此，從(cong)懸(xuan)(xuan)(xuan)浮(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)載(zai)(zai)體(ti)(ti)實(shi)際(ji)(ji)應(ying)用(yong)角度出發(fa)，以表面(mian)(mian)負(fu)荷為(wei)評(ping)定(ding)基準，研究了ESSA的(de)(de)生物(wu)測(ce)(ce)定(ding)方法，并評(ping)估了低負(fu)荷和(he)高負(fu)荷培養(yang)條件下(xia)結果的(de)(de)差異性，以期為(wei)懸(xuan)(xuan)(xuan)浮(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)載(zai)(zai)體(ti)(ti)ESSA的(de)(de)測(ce)(ce)定(ding)提供(gong)(gong)新思(si)路，為(wei)懸(xuan)(xuan)(xuan)浮(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)載(zai)(zai)體(ti)(ti)的(de)(de)選型提供(gong)(gong)依據。

01 MBBR工藝設計與有效比表面積

與傳統活性(xing)污(wu)(wu)泥法采用容(rong)積負(fu)(fu)荷或(huo)污(wu)(wu)泥負(fu)(fu)荷作(zuo)為設(she)計參數(shu)(shu)不同(tong)，MBBR工藝采用表面負(fu)(fu)荷（Ls），即單位(wei)有效(xiao)表面積的(de)(de)(de)懸浮(fu)載體(ti)每天能夠處理的(de)(de)(de)污(wu)(wu)染(ran)物量(liang)作(zuo)為設(she)計參數(shu)(shu)。根(gen)據污(wu)(wu)染(ran)物去除量(liang)和表面負(fu)(fu)荷進(jin)行設(she)計，得出總有效(xiao)表面積（TESA），以(yi)此參數(shu)(shu)作(zuo)為招投標依據。不同(tong)類(lei)型的(de)(de)(de)懸浮(fu)載體(ti)，TESA相同(tong)時，由(you)于(yu)ESSA不同(tong)，導(dao)致(zhi)體(ti)積不同(tong)，這種方(fang)式有利(li)于(yu)規避特定專(zhuan)利(li)產品，有利(li)于(yu)MBBR細分領域的(de)(de)(de)發展(zhan)。根(gen)據所選懸浮(fu)載體(ti)的(de)(de)(de)ESSA，可(ke)最終獲得懸浮(fu)載體(ti)的(de)(de)(de)體(ti)積或(huo)質量(liang)，便于(yu)驗收(shou)。

在(zai)(zai)(zai)CJ/T 461—2014標(biao)準(zhun)中(zhong)規定(ding)(ding)了部分產品(pin)的(de)(de)(de)ESSA，并(bing)(bing)建議采用幾(ji)何測(ce)(ce)(ce)量(liang)加(jia)(jia)和法(fa)測(ce)(ce)(ce)定(ding)(ding)懸浮載(zai)(zai)(zai)體(ti)的(de)(de)(de)ESSA。由于懸浮載(zai)(zai)(zai)體(ti)尺(chi)寸(cun)較小，幾(ji)何尺(chi)寸(cun)的(de)(de)(de)誤(wu)差可能(neng)(neng)會(hui)給ESSA帶來更大誤(wu)差，故也有借助顯微鏡進行幾(ji)何尺(chi)寸(cun)的(de)(de)(de)測(ce)(ce)(ce)定(ding)(ding)，以增強(qiang)測(ce)(ce)(ce)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)準(zhun)確(que)性，但仍(reng)(reng)屬(shu)于幾(ji)何測(ce)(ce)(ce)量(liang)加(jia)(jia)和法(fa)范疇(chou)。另外，也有采用懸浮載(zai)(zai)(zai)體(ti)堆(dui)積(ji)密度(du)、材料密度(du)、平(ping)均(jun)壁厚方(fang)式測(ce)(ce)(ce)定(ding)(ding)總(zong)比(bi)表面(mian)積(ji)，稱之為測(ce)(ce)(ce)量(liang)壁厚換(huan)算法(fa)，但平(ping)均(jun)壁厚比(bi)懸浮載(zai)(zai)(zai)體(ti)內(nei)邊角(jiao)尺(chi)寸(cun)更小，測(ce)(ce)(ce)定(ding)(ding)仍(reng)(reng)基于幾(ji)何法(fa)。從實際應用角(jiao)度(du)考慮，以上兩(liang)種計算方(fang)法(fa)均(jun)不能(neng)(neng)準(zhun)確(que)區分ESSA和TSSA。幾(ji)何測(ce)(ce)(ce)量(liang)加(jia)(jia)和法(fa)與(yu)測(ce)(ce)(ce)量(liang)壁厚換(huan)算法(fa)均(jun)可能(neng)(neng)存在(zai)(zai)(zai)一定(ding)(ding)的(de)(de)(de)局限性，只能(neng)(neng)給出懸浮載(zai)(zai)(zai)體(ti)的(de)(de)(de)TSSA上限，并(bing)(bing)不能(neng)(neng)獲得(de)準(zhun)確(que)的(de)(de)(de)ESSA數據(ju)，并(bing)(bing)且缺乏(fa)第三(san)方(fang)的(de)(de)(de)論證。既然表面(mian)負荷是生化(hua)數據(ju)，與(yu)之對應的(de)(de)(de)ESSA測(ce)(ce)(ce)定(ding)(ding)理應采用生物(wu)法(fa)，即在(zai)(zai)(zai)一定(ding)(ding)條(tiao)件下培養(yang)，以標(biao)準(zhun)的(de)(de)(de)懸浮載(zai)(zai)(zai)體(ti)為參比(bi)，通過(guo)對比(bi)最終各懸浮載(zai)(zai)(zai)體(ti)處理性能(neng)(neng)的(de)(de)(de)差別核算各自(zi)的(de)(de)(de)ESSA。

02 試驗方法

2.1 懸浮載體的選取

K3型(xing)懸(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)浮(fu)(fu)(fu)載(zai)(zai)(zai)(zai)體(ti)的(de)ESSA為(wei)(wei)(wei)500 m2/m3，為(wei)(wei)(wei)較早的(de)應用于MBBR工藝的(de)懸(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)浮(fu)(fu)(fu)載(zai)(zai)(zai)(zai)體(ti)，已得到了業界的(de)廣泛認(ren)可。故以(yi)K3型(xing)懸(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)浮(fu)(fu)(fu)載(zai)(zai)(zai)(zai)體(ti)為(wei)(wei)(wei)基準(zhun)，以(yi)硝化性(xing)能(neng)為(wei)(wei)(wei)參(can)考(kao)，選取6種不同(tong)類型(xing)的(de)懸(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)浮(fu)(fu)(fu)載(zai)(zai)(zai)(zai)體(ti)（依次標記為(wei)(wei)(wei)C1～C6），采用生(sheng)物法測定其(qi)ESSA。其(qi)中，C1為(wei)(wei)(wei)威立雅K1型(xing)懸(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)浮(fu)(fu)(fu)載(zai)(zai)(zai)(zai)體(ti)，用以(yi)驗證生(sheng)物法測定懸(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)浮(fu)(fu)(fu)載(zai)(zai)(zai)(zai)體(ti)ESSA的(de)準(zhun)確(que)性(xing)，C2～C6為(wei)(wei)(wei)待檢驗懸(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)浮(fu)(fu)(fu)載(zai)(zai)(zai)(zai)體(ti)。待檢懸(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)浮(fu)(fu)(fu)載(zai)(zai)(zai)(zai)體(ti)中C3為(wei)(wei)(wei)SPR-Ⅱ型(xing)，C4為(wei)(wei)(wei)SPR-Ⅲ型(xing)，C5的(de)外觀(guan)除高度(du)外與SPR-Ⅲ相同(tong)，C2和C6為(wei)(wei)(wei)市場采購的(de)其(qi)他(ta)懸(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)浮(fu)(fu)(fu)載(zai)(zai)(zai)(zai)體(ti)，各類懸(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)浮(fu)(fu)(fu)載(zai)(zai)(zai)(zai)體(ti)的(de)規格見(jian)表1。

2.2 試(shi)驗裝置

試(shi)驗(yan)(yan)裝置見圖(tu)1，由(you)儲(chu)備液罐、原(yuan)水罐和(he)反應器(qi)組成。7個(ge)反應器(qi)分別記作R1～R7，有(you)效容積(ji)均(jun)為18 L，對應的(de)懸浮(fu)載體分別為K3、C1～C6，懸浮(fu)載體標號總有(you)效表(biao)面積(ji)均(jun)為4.5 m2，懸浮(fu)載體填充(chong)率分別為50.0%、50.0%、50.0%、40.3%、31.3%、31.3%、29.4%。各反應器(qi)均(jun)配有(you)曝氣(qi)系統，以(yi)實現(xian)充(chong)氧并(bing)維持懸浮(fu)載體的(de)流(liu)化，同(tong)時配有(you)在線pH和(he)DO探頭(tou)，以(yi)維持穩定(ding)、相(xiang)同(tong)的(de)試(shi)驗(yan)(yan)條件(jian)。

2.3 試(shi)驗階段(duan)劃分

 試驗分為啟動期(qi)(qi)、低負荷運行(xing)期(qi)(qi)和高負荷運行(xing)期(qi)(qi)3個階段，共運行(xing)112 d，以逐(zhu)步提升(sheng)流量的方式實現系統(tong)的快速啟動。運行(xing)期(qi)(qi)間控制DO>6 mg/L，溫度在20～22 ℃之(zhi)間，其他參數見表2。

03 結果與討論

3.1生物(wu)法測定懸浮(fu)載(zai)體的(de)有(you)效比表面積

反應(ying)(ying)器(qi)在各階段的(de)運(yun)(yun)行(xing)(xing)效果如圖2所(suo)示。反應(ying)(ying)器(qi)采用保(bao)持進水氨(an)(an)氮(dan)濃度(du)恒定、逐步提升(sheng)進水流(liu)量的(de)啟動方式，未接種活(huo)性污泥，自然掛(gua)膜，各反應(ying)(ying)器(qi)的(de)調(diao)控保(bao)持一(yi)致。除(chu)K3外，其余懸(xuan)浮(fu)載(zai)體的(de)ESSA均(jun)為(wei)待(dai)測，故文中所(suo)述(shu)表面(mian)負荷(he)(he)均(jun)以K3為(wei)標準(zhun)進行(xing)(xing)計算。運(yun)(yun)行(xing)(xing)8 d后(hou)(hou)，各系統(tong)出水氨(an)(an)氮(dan)均(jun)實現了快(kuai)速降(jiang)低(di)，R1反應(ying)(ying)器(qi)的(de)氨(an)(an)氮(dan)去除(chu)率達到(dao)(dao)90%以上，硝化表面(mian)負荷(he)(he)達到(dao)(dao)0.26 g/（m2?d）。隨后(hou)(hou)開始提升(sheng)進水流(liu)量，運(yun)(yun)行(xing)(xing)16 d后(hou)(hou)，R1反應(ying)(ying)器(qi)的(de)硝化表面(mian)負荷(he)(he)已(yi)達到(dao)(dao)0.62 g/（m2?d）。運(yun)(yun)行(xing)(xing)40 d后(hou)(hou)進水流(liu)量達到(dao)(dao)140 L/d的(de)目標值。此(ci)時，懸(xuan)浮(fu)載(zai)體掛(gua)膜狀態密實，各反應(ying)(ying)器(qi)出水氨(an)(an)氮(dan)濃度(du)均(jun)穩定低(di)于1.0 mg/L，系統(tong)進入低(di)負荷(he)(he)運(yun)(yun)行(xing)(xing)期。

在(zai)低(di)負(fu)(fu)(fu)(fu)荷(he)運(yun)行(xing)期，各(ge)系統(tong)的(de)(de)(de)實(shi)際進水(shui)(shui)氨氮(dan)(dan)負(fu)(fu)(fu)(fu)荷(he)為(wei)(wei)(wei)9.86 g/d，R1反應(ying)(ying)器的(de)(de)(de)氨氮(dan)(dan)去除(chu)率達到(dao)99.54%，硝(xiao)化(hua)表面(mian)(mian)負(fu)(fu)(fu)(fu)荷(he)為(wei)(wei)(wei)2.18 g/（m2?d）。由(you)于(yu)C1～C6型懸(xuan)浮(fu)載(zai)體(ti)的(de)(de)(de)ESSA均為(wei)(wei)(wei)待測定(ding)指標，故(gu)只核算(suan)(suan)了R2～R7的(de)(de)(de)硝(xiao)化(hua)性能，分(fen)(fen)別為(wei)(wei)(wei)9.82、9.33、9.83、9.81、9.84、9.26 g/d，計算(suan)(suan)得(de)到(dao)的(de)(de)(de)ESSA見圖(tu)3。隨(sui)(sui)后控(kong)制(zhi)進水(shui)(shui)流(liu)量不變，將進水(shui)(shui)氨氮(dan)(dan)濃度提高至100 mg/L，系統(tong)進入(ru)高負(fu)(fu)(fu)(fu)荷(he)運(yun)行(xing)期，實(shi)際進水(shui)(shui)氨氮(dan)(dan)負(fu)(fu)(fu)(fu)荷(he)為(wei)(wei)(wei)14.68 g/d，是(shi)(shi)(shi)低(di)負(fu)(fu)(fu)(fu)荷(he)的(de)(de)(de)1.49倍。在(zai)該階(jie)段，隨(sui)(sui)著進水(shui)(shui)負(fu)(fu)(fu)(fu)荷(he)的(de)(de)(de)提升(sheng)，各(ge)系統(tong)的(de)(de)(de)處理能力(li)也得(de)到(dao)了提升(sheng)。穩定(ding)運(yun)行(xing)期間，R1反應(ying)(ying)器的(de)(de)(de)氨氮(dan)(dan)去除(chu)率達到(dao)99.04%，硝(xiao)化(hua)表面(mian)(mian)負(fu)(fu)(fu)(fu)荷(he)為(wei)(wei)(wei)3.23 g/（m2?d）。同樣核算(suan)(suan)R2～R7的(de)(de)(de)實(shi)際硝(xiao)化(hua)性能分(fen)(fen)別為(wei)(wei)(wei)14.52、13.37、13.62、13.32、14.32、12.82 g/d，計算(suan)(suan)得(de)到(dao)的(de)(de)(de)ESSA見圖(tu)3。可以(yi)看出(chu)，在(zai)低(di)負(fu)(fu)(fu)(fu)荷(he)條(tiao)件下(xia)，除(chu)C2和C6外，其余懸(xuan)浮(fu)載(zai)體(ti)的(de)(de)(de)ESSA測定(ding)結果與標號值(zhi)(zhi)基(ji)本(ben)相符；C2、C6的(de)(de)(de)ESSA相對偏差分(fen)(fen)別為(wei)(wei)(wei)-5.0%、-5.5%。在(zai)高負(fu)(fu)(fu)(fu)荷(he)條(tiao)件下(xia)，懸(xuan)浮(fu)載(zai)體(ti)的(de)(de)(de)ESSA實(shi)測值(zhi)(zhi)均低(di)于(yu)標號值(zhi)(zhi)，C1～C6的(de)(de)(de)ESSA相對偏差分(fen)(fen)別為(wei)(wei)(wei)-0.2%、-8.0%、-6.3%、-8.5%、-1.6%、-11.8%。C1為(wei)(wei)(wei)MBBR工藝較早應(ying)(ying)用的(de)(de)(de)K1型懸(xuan)浮(fu)載(zai)體(ti)，測定(ding)結果顯示，不論是(shi)(shi)(shi)低(di)負(fu)(fu)(fu)(fu)荷(he)還是(shi)(shi)(shi)高負(fu)(fu)(fu)(fu)荷(he)，其ESSA測定(ding)值(zhi)(zhi)基(ji)本(ben)為(wei)(wei)(wei)500 m2/m3，間接(jie)驗證了采用生(sheng)物法測定(ding)懸(xuan)浮(fu)載(zai)體(ti)ESSA的(de)(de)(de)有效性。

從圖3還可以(yi)(yi)(yi)看出(chu)，在低(di)負荷(he)(he)條件(jian)(jian)下(xia)，除C1的(de)(de)(de)ESSA測定(ding)值(zhi)(zhi)等(deng)于(yu)(yu)標(biao)(biao)(biao)號(hao)值(zhi)(zhi)，C3、C5的(de)(de)(de)ESSA測定(ding)值(zhi)(zhi)略(lve)高(gao)(gao)于(yu)(yu)標(biao)(biao)(biao)號(hao)值(zhi)(zhi)外，其余(yu)懸(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)浮載(zai)(zai)體(ti)的(de)(de)(de)ESSA測定(ding)值(zhi)(zhi)均(jun)低(di)于(yu)(yu)標(biao)(biao)(biao)號(hao)值(zhi)(zhi)。C2和C6的(de)(de)(de)ESSA測定(ding)值(zhi)(zhi)偏(pian)差(cha)(cha)較(jiao)大(da)(da)，達到了(le)5%以(yi)(yi)(yi)上，而在高(gao)(gao)負荷(he)(he)條件(jian)(jian)下(xia)，該值(zhi)(zhi)繼續擴大(da)(da)到了(le)8%以(yi)(yi)(yi)上，說明(ming)在實(shi)際(ji)應用(yong)過程中，這兩種懸(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)浮載(zai)(zai)體(ti)的(de)(de)(de)ESSA標(biao)(biao)(biao)號(hao)值(zhi)(zhi)存在一定(ding)的(de)(de)(de)誤差(cha)(cha)，應防止(zhi)實(shi)際(ji)應用(yong)時ESSA不(bu)足導致的(de)(de)(de)出(chu)水(shui)超標(biao)(biao)(biao)問題。C3～C5雖(sui)然(ran)在低(di)負荷(he)(he)條件(jian)(jian)下(xia)的(de)(de)(de)ESSA測定(ding)值(zhi)(zhi)與標(biao)(biao)(biao)號(hao)值(zhi)(zhi)相差(cha)(cha)不(bu)大(da)(da)，但在高(gao)(gao)負荷(he)(he)條件(jian)(jian)下(xia)也(ye)出(chu)現了(le)較(jiao)大(da)(da)的(de)(de)(de)偏(pian)差(cha)(cha)，說明(ming)隨著(zhu)(zhu)應用(yong)場景的(de)(de)(de)切換(huan)，各類型懸(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)浮載(zai)(zai)體(ti)能(neng)夠(gou)提(ti)(ti)供的(de)(de)(de)ESSA也(ye)會隨之變(bian)化。對(dui)于(yu)(yu)一般的(de)(de)(de)生(sheng)活(huo)污(wu)水(shui)，進水(shui)氨氮濃度大(da)(da)多低(di)于(yu)(yu)70 mg/L，低(di)負荷(he)(he)條件(jian)(jian)下(xia)的(de)(de)(de)ESSA測定(ding)結果對(dui)于(yu)(yu)常(chang)規生(sheng)活(huo)污(wu)水(shui)更具有工(gong)程價值(zhi)(zhi)。另外可以(yi)(yi)(yi)看出(chu)，在容積負荷(he)(he)相差(cha)(cha)不(bu)大(da)(da)的(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia)，隨著(zhu)(zhu)懸(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)浮載(zai)(zai)體(ti)ESSA的(de)(de)(de)增加(jia)(jia)，其投加(jia)(jia)量（填充率(lv)）降低(di)。采(cai)用(yong)較(jiao)大(da)(da)ESSA的(de)(de)(de)懸(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)浮載(zai)(zai)體(ti)，能(neng)夠(gou)更大(da)(da)范圍內強化系(xi)統的(de)(de)(de)處(chu)理性能(neng)，也(ye)能(neng)夠(gou)為污(wu)水(shui)廠持續提(ti)(ti)標(biao)(biao)(biao)、提(ti)(ti)量提(ti)(ti)供生(sheng)物(wu)(wu)基礎。對(dui)于(yu)(yu)高(gao)(gao)負荷(he)(he)系(xi)統，主(zhu)要(yao)是處(chu)理工(gong)業廢水(shui)，設計(ji)時應增加(jia)(jia)安全系(xi)數，從而彌補高(gao)(gao)負荷(he)(he)條件(jian)(jian)下(xia)懸(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)浮載(zai)(zai)體(ti)ESSA的(de)(de)(de)降低(di)。綜上可知(zhi)，采(cai)用(yong)生(sheng)物(wu)(wu)法(fa)測定(ding)懸(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)浮載(zai)(zai)體(ti)的(de)(de)(de)ESSA具有一定(ding)的(de)(de)(de)實(shi)際(ji)意義。

在不同(tong)運(yun)行期懸浮(fu)載(zai)體的(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)量(liang)(liang)見圖4。可(ke)以看出(chu)，各懸浮(fu)載(zai)體之(zhi)間由于(yu)直(zhi)徑、高度存在差異，其(qi)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)量(liang)(liang)無明顯的(de)(de)(de)(de)變化(hua)規(gui)律(lv)，無可(ke)比性。而對于(yu)同(tong)一(yi)懸浮(fu)載(zai)體，隨著進(jin)水負荷的(de)(de)(de)(de)提高，其(qi)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)量(liang)(liang)均出(chu)現了(le)不同(tong)程度的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加，也就意味著在ESSA一(yi)定的(de)(de)(de)(de)情況下，隨著生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)提高，生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)膜厚度也相應增(zeng)加。如圖5所示（從左到(dao)右生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)膜逐漸增(zeng)厚），生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)膜厚度增(zeng)加帶來的(de)(de)(de)(de)直(zhi)接問題就是流(liu)道(dao)孔徑的(de)(de)(de)(de)降(jiang)低(di)以及實際(ji)ESSA的(de)(de)(de)(de)降(jiang)低(di)。

為簡化描述，將(jiang)懸(xuan)浮載(zai)(zai)體流(liu)(liu)道(dao)抽象為圓形，以(yi)流(liu)(liu)道(dao)直(zhi)(zhi)(zhi)徑2.5 mm、高度10 mm為例，生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)膜厚度每增(zeng)大0.2 mm，流(liu)(liu)道(dao)直(zhi)(zhi)(zhi)徑將(jiang)縮(suo)小0.4 mm，流(liu)(liu)道(dao)周長將(jiang)縮(suo)小16%，直(zhi)(zhi)(zhi)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)觸(chu)的(de)(de)(de)(de)ESSA也將(jiang)縮(suo)小16%。同(tong)時(shi)，流(liu)(liu)道(dao)越(yue)(yue)小，毛細作用越(yue)(yue)顯著，表(biao)面(mian)張力(li)越(yue)(yue)大，對傳(chuan)(chuan)質(zhi)的(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)越(yue)(yue)大，不利于(yu)微生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)代謝。此外，懸(xuan)浮載(zai)(zai)體生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)膜對污染物(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)去除作用依賴于(yu)傳(chuan)(chuan)質(zhi)傳(chuan)(chuan)氧過程(cheng)，而(er)DO及基質(zhi)傳(chuan)(chuan)質(zhi)能(neng)(neng)力(li)有(you)限，若生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)膜增(zeng)厚，雖然(ran)表(biao)觀生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)量增(zeng)加，但由于(yu)內層基質(zhi)供給不足，并不能(neng)(neng)發揮處理效能(neng)(neng)，所(suo)以(yi)這(zhe)部分由于(yu)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)膜增(zeng)厚所(suo)帶(dai)來的(de)(de)(de)(de)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)量增(zeng)長并不能(neng)(neng)提高處理效率。以(yi)上兩個(ge)問題也是導致在高負荷條件(jian)下懸(xuan)浮載(zai)(zai)體ESSA降低的(de)(de)(de)(de)原因。所(suo)以(yi)MBBR工藝(yi)的(de)(de)(de)(de)運(yun)行，應更多地關注(zhu)懸(xuan)浮載(zai)(zai)體的(de)(de)(de)(de)有(you)效表(biao)面(mian)積，尤(you)其是能(neng)(neng)夠滿足微生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)富(fu)集生(sheng)長及良好(hao)傳(chuan)(chuan)質(zhi)的(de)(de)(de)(de)有(you)效表(biao)面(mian)積，從而(er)直(zhi)(zhi)(zhi)接(jie)(jie)(jie)提高處理效果，這(zhe)也是懸(xuan)浮載(zai)(zai)體投加量設計的(de)(de)(de)(de)重要依據。

3.2 懸浮載體ESSA的影響(xiang)因素初(chu)探

為(wei)了(le)提高MBBR工藝的(de)處理效(xiao)能，新型(xing)懸浮(fu)載體的(de)開發應朝(chao)著ESSA更(geng)大(da)的(de)方向發展。結(jie)合表(biao)1和圖(tu)3對懸浮(fu)載體ESSA的(de)影響因素進行分析(xi)。

① 通(tong)道形狀的(de)(de)影響(xiang)：懸(xuan)浮載體K3和C3的(de)(de)直徑、高度、通(tong)道數(shu)都一樣，通(tong)過優化(hua)通(tong)道形狀可以提高其ESSA，同(tong)時，蜂(feng)窩狀受力結(jie)(jie)構(gou)(gou)更優，有利于維系(xi)懸(xuan)浮載體結(jie)(jie)構(gou)(gou)的(de)(de)穩定，確保其使用壽(shou)命。

② 通(tong)(tong)道(dao)(dao)數(shu)(shu)(shu)的(de)影響(xiang)：C3和(he)C4的(de)直(zhi)徑、高度(du)、通(tong)(tong)道(dao)(dao)形狀(zhuang)均(jun)一致，通(tong)(tong)過優化分格后，C4的(de)通(tong)(tong)道(dao)(dao)數(shu)(shu)(shu)由(you)C3的(de)19增(zeng)至(zhi)37，在一定程度(du)上(shang)增(zeng)加(jia)(jia)(jia)了ESSA，但并非按照通(tong)(tong)道(dao)(dao)數(shu)(shu)(shu)比例增(zeng)加(jia)(jia)(jia)。通(tong)(tong)道(dao)(dao)數(shu)(shu)(shu)不(bu)能一味地(di)增(zeng)加(jia)(jia)(jia)，如C4的(de)通(tong)(tong)道(dao)(dao)數(shu)(shu)(shu)比C3增(zeng)加(jia)(jia)(jia)了近1倍，但ESSA僅(jin)增(zeng)加(jia)(jia)(jia)了29%；如C4和(he)C6，在通(tong)(tong)道(dao)(dao)數(shu)(shu)(shu)由(you)37增(zeng)至(zhi)64后，懸浮載(zai)體的(de)ESSA并沒有表現出明(ming)顯的(de)增(zeng)長(chang)，這是因為通(tong)(tong)道(dao)(dao)數(shu)(shu)(shu)增(zeng)加(jia)(jia)(jia)，則(ze)通(tong)(tong)道(dao)(dao)變小，傳質傳氧將更(geng)加(jia)(jia)(jia)困難，對(dui)于流(liu)(liu)化要求更(geng)高。試驗(yan)是在相(xiang)同流(liu)(liu)化條(tiao)件下(xia)進行的(de)，故(gu)實測顯示(shi)其ESSA未明(ming)顯增(zeng)長(chang)。流(liu)(liu)道(dao)(dao)越小，越需要較(jiao)強的(de)剪切力條(tiao)件來促使生物膜效果的(de)表達。

③ 高(gao)(gao)度的影(ying)響：對比C4和C5，兩者的通道數量(liang)、直徑和通道形狀均一(yi)致(zhi)，但高(gao)(gao)度不一(yi)樣，這對ESSA的影(ying)響有限；但是，減(jian)少高(gao)(gao)度對于(yu)強化(hua)通道內(nei)的傳質效率(lv)有積極意義(yi)，所以在高(gao)(gao)負(fu)荷條件下，C5的實際ESSA較C4更接(jie)近于(yu)標號值。

 綜上，要想(xiang)實現懸浮載體ESSA的增加(jia)，需綜合平衡流(liu)道、流(liu)化及整體形狀(zhuang)。

04 結論與建議

采用生物(wu)(wu)法實測(ce)(ce)市面(mian)常見的6種不(bu)同(tong)類(lei)型懸浮載(zai)體(ti)，在低負荷(he)(he)條(tiao)件(jian)下，符合行(xing)標產品的標號(hao)ESSA與實測(ce)(ce)值偏差不(bu)大，非行(xing)標產品具有5.0%以上的負偏差；高負荷(he)(he)條(tiao)件(jian)下，各類(lei)產品的ESSA實測(ce)(ce)值均存在一(yi)定偏差，主(zhu)要原因是(shi)生物(wu)(wu)膜增厚，擠占了有效表面(mian)積。

生(sheng)物(wu)法測定懸(xuan)(xuan)浮(fu)載(zai)(zai)體(ti)的(de)有(you)效比表面積，具有(you)準確(que)可靠、可重現性強、結合實(shi)(shi)際水質等特點，更具有(you)工程(cheng)(cheng)實(shi)(shi)踐意義。對(dui)于(yu)常規的(de)市政污(wu)水處(chu)理，低負荷(he)下的(de)測定結果更具有(you)工程(cheng)(cheng)價(jia)值，如果條件允(yun)許，采用實(shi)(shi)際污(wu)水培養(yang)更接近工程(cheng)(cheng)結果；而對(dui)于(yu)高負荷(he)進水，設(she)計時(shi)應(ying)(ying)考(kao)慮設(she)置安全(quan)系數，防止ESSA不(bu)足。懸(xuan)(xuan)浮(fu)載(zai)(zai)體(ti)的(de)ESSA越(yue)大，應(ying)(ying)用時(shi)負荷(he)彈性越(yue)大，可為污(wu)水廠持(chi)續(xu)提標(biao)、提量提供生(sheng)物(wu)基礎(chu)。新型懸(xuan)(xuan)浮(fu)載(zai)(zai)體(ti)的(de)開發，應(ying)(ying)朝著ESSA更大的(de)方向發展，需綜合平衡懸(xuan)(xuan)浮(fu)載(zai)(zai)體(ti)流道、流化及整體(ti)形狀。

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