高氨氮重污染河流廢水的生物接觸氧化工藝研究

1、高氨氮重污染河流廢水的生物接觸氧化工藝研究論文摘要：以懸浮填料和火山巖為生物載體,研究了單級(jí)好氧生物接觸氧化工藝和缺氧/好氧兩級(jí)生物接觸氧化工藝對(duì)模擬高氨氮重污染河水的處理效果。在進(jìn)水COD 濃度為150-350mg/L，NH -N為18-36mg/L，總水力停留時(shí)間為8h條件下，兩種工藝都能有效去除模擬河流污水中的有機(jī)污染物，COD 的平均去除率分別到達(dá)82%和92%。前置缺氧區(qū)的缺氧/好氧兩級(jí)生物接觸氧化工藝較單級(jí)生物接觸氧化具有更強(qiáng)的NH -N去除能力，二者在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中對(duì)NH -N平均去除率分別為83%和32%。硝化潛力實(shí)驗(yàn)說(shuō)明兩級(jí)生物接觸氧化工藝中好氧生物膜的氨氧化速率到達(dá)4.50

2、 x10 g/(g-h)，而單級(jí)生物接觸氧化工藝的好氧生物膜氨氧化速率僅為1.09x10 g/(g-h)。通過(guò)前置缺氧反響區(qū)能夠強(qiáng)化好氧生物接觸區(qū)對(duì)氨氮的去除能力，并有效降低接觸氧化工藝能耗。論文關(guān)鍵詞：生物膜,生物接觸氧化,氨氮,河流,硝化能力中國(guó)圖書(shū)分類號(hào)：X522白洋淀是我國(guó)北方最大的草型湖泊，近年來(lái)其污染越來(lái)越嚴(yán)重，對(duì)于其污染治理也越來(lái)越多的引起國(guó)家的重視。府河作為白洋淀最大的入淀河流，是白洋淀污染物的主要來(lái)源之一。府河上游污染物主要以有機(jī)物為主，隨著沿途各種點(diǎn)源面源污染物的輸入導(dǎo)致下游河水中氨氮的濃度嚴(yán)重超標(biāo)，許多年份平均濃度已超過(guò)20mg/L，氨氮污染問(wèn)題亟待解決。國(guó)內(nèi)外已有很多研

3、究利用人工濕地技術(shù)處理氨氮濃度較高的鄉(xiāng)村入河污水，該技術(shù)雖然氨氮去除效果良好，但占地面積較大。另外也有研究利用水生植物對(duì)污染河流的進(jìn)行原位修復(fù)，但對(duì)于類似府河的重污染河流，由于水生植被對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境比擬高的要求，難以形成穩(wěn)定的植被。生物接觸氧化工藝作為一種污染河流原位修復(fù)方法，近年來(lái)備受關(guān)注。其具有環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，但現(xiàn)有的生物接觸氧化工藝普遍存在對(duì)氨氮有效去除需要的水力停留時(shí)間長(zhǎng)，容易受水中有機(jī)物抑制，耐受氨氮負(fù)荷沖擊能力弱以及能耗巨大等缺點(diǎn)。因此，針對(duì)類似府河的高氨氮重污染水體，有必要進(jìn)一步探索與其適用的生物接觸氧化工藝。本文以一種新型的組合球形填料為主要載體，比擬了單級(jí)好氧生

4、物接觸氧化與缺氧/好氧兩級(jí)生物接觸氧化工藝對(duì)污染河水中有機(jī)物及氨氮的去除效果，旨在探索一套適用于重污染河流的高效、低耗的原位生物接觸氧化工藝。1.材料與方法1.1試驗(yàn)裝置兩套生物接觸氧化反響器使用有機(jī)玻璃制成，為保證各段填料基質(zhì)與進(jìn)水的充分接觸，反響器采用隔板式構(gòu)造。反響器的規(guī)格為80cmx31cmx35cm，有效容積為72L。反響器A采用單級(jí)生物膜接觸氧化工藝，反響器B采用缺氧/好氧兩級(jí)生物膜接觸氧化工藝。兩種工藝填料和區(qū)間的布置如圖1和圖2所示。圖1.單級(jí)生物接觸接觸氧化反響器反響器A填料布置圖Fig1.LayoutdiagramofcarrierinBiologicalcontactox

5、idationprocessreactor(ReactorA)圖2.缺氧/好氧兩級(jí)生物接觸氧化反響器反響器B填料布置圖Fig2.Layoutdiagramofcarrierinanoxic/aerobictwo-stepcontactoxidationprocessreactor(ReactorB)接觸氧化反響器A采用聚乙烯懸浮球形填料，該球形填料為本實(shí)驗(yàn)室自行裝配，主要構(gòu)造為多孔聚乙烯球內(nèi)置適量齒輪形顆粒懸浮填料，其特點(diǎn)是整個(gè)填料比外表積得到了增大，而且掛膜成功后能夠懸浮在水中，填料直徑為80mm，非常適合于河流污染的原位修復(fù)。反響器B中，第一區(qū)段布設(shè)缺氧接觸氧化床，采用天然礫石和火山巖兩種

6、填料布置而成，為防止內(nèi)部短流，如圖2所示采用交錯(cuò)布置，顆粒比擬小的火山巖布置在右下局部，顆粒較大的天然礫石布置在左上局部。第二區(qū)段好氧接觸氧化區(qū)布置與反響器A中相同的球形懸浮填料。兩座反響器中，缺氧區(qū)填料的填充率為30%，好氧區(qū)填料的填充率為40%。曝氣裝置的布置如圖1和圖2所示，在反響器的好氧區(qū)兩側(cè)底部布置條形曝氣頭，試驗(yàn)過(guò)程中采用氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)控制曝氣量，缺氧區(qū)不設(shè)置曝氣頭。1.2啟動(dòng)與運(yùn)行兩套試驗(yàn)裝置接種來(lái)之北京高碑店污水處理廠A/O工藝污泥回流池污泥。接種污泥后，前三天采用序批式運(yùn)行，正常進(jìn)行曝氣，每天更換一次反響器中的水。之后后采用連續(xù)流方式進(jìn)水運(yùn)行，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行，兩套裝置中生物

7、膜厚度逐漸增加，最后到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)，鏡檢生物膜觀察發(fā)現(xiàn)大量的原后生動(dòng)物，且各采樣點(diǎn)水質(zhì)COD，NH-N，TN等主要指標(biāo)根本穩(wěn)定，說(shuō)明系統(tǒng)掛膜成功，啟動(dòng)根本完成。此后改變進(jìn)水主要污染物濃度，開(kāi)始正常運(yùn)行。反響器啟動(dòng)成功后，采用連續(xù)流運(yùn)行方式，每個(gè)反響器的總水力停留時(shí)間為8h，兩級(jí)式生物接觸氧化反響器兩個(gè)區(qū)段的水力停留時(shí)間分別為4h。根據(jù)本課題組對(duì)府河水質(zhì)的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以及相關(guān)部門提供的府河多年背景數(shù)據(jù)，采用人工配水模擬府河水質(zhì)，其主要成分如表1所示，并添加一定量的微量元素。表1.人工模擬廢水根本組分Table1.Maincontentsofartificialwastewater 組分 質(zhì)量濃度/

8、mg-L 組分 質(zhì)量濃度/mg-L 葡萄糖 141.1/182.9/234.3 KH PO -2H O 15.2 淀粉 61.1/74.3/92.4 CaCl -2H O 10.0 NH Cl 68.8/107.0/137.6 MgSO 8.0 KNO 15.0 蛋白胨 10.0 Na HPO -12H O 26.7 腐殖酸 10.0 在運(yùn)行過(guò)程中分三階段提升人工模擬廢水COD，氨氮的負(fù)荷，考察反響器對(duì)污染物的去除情況。三個(gè)階段進(jìn)水COD理論值分別為150、250、350mg/L，NH-N理論值分別為18、28、36mg/L，TN理論值分別為：24、34、42mg/L，其它指標(biāo)在運(yùn)行的各個(gè)階段

9、都保持不變，進(jìn)水pH值為7.2-8.0。單級(jí)好氧接觸氧化工藝的好氧區(qū)曝氣量約為4-6L/min，兩級(jí)生物接觸氧化工藝的好氧段曝氣量為1.5-3L/min，缺氧段不曝氣，整個(gè)反響器所需要的曝氣量相對(duì)于前者大大減小。兩個(gè)工藝好氧區(qū)DO質(zhì)量濃度控制在5-8mg/L，缺氧區(qū)DO質(zhì)量濃度低于0.8mg/L。溫度控制在室溫18-27范圍內(nèi)。1.3生物膜的硝化潛力分析從生物接觸反響器不同功能區(qū)段分別取一定量掛膜填料。用蒸餾水輕輕洗滌三遍，參加到500ml的錐形瓶中，參加200mL反響液，其中NH-N濃度為20mg/L。反響液配方為：NHCl76.4mg/L，NaHCO1.5g/L(無(wú)機(jī)碳源)，NaCl30m

10、g/L，KHPO50mg/L，KCl14.0mg/L，MgSO-7HO20.0mg/L，CaCl-2HO18.5mg/L，微量元素0.2ml/L，pH7.2。采用微小曝氣頭進(jìn)行充氧，控制DO質(zhì)量濃度在5mg/L以上，與生物接觸氧化工藝中DO值吻合。試驗(yàn)在20恒溫箱中進(jìn)行，定時(shí)取樣測(cè)定NH-N，NO-N及NO-N及TP濃度變化。試驗(yàn)完成后采用堿式浸泡法洗脫填料外表附著生物膜，用蒸餾水洗滌后過(guò)濾烘干稱重，測(cè)定每個(gè)錐形瓶中反響的生物膜總質(zhì)量。平均氨氧化速率計(jì)算公式為：式中r表示生物膜硝化速率,g/(g-h)，C表示h時(shí)間點(diǎn)水體中NH-N濃度，C表示反響h時(shí)間點(diǎn)水體中的NH-N濃度，X表示反響裝置內(nèi)生

11、物膜濃度,mg/L。1.4采樣與分析反響器運(yùn)行過(guò)程中從兩座反響器各區(qū)段后隔板間隙出水中分別取水樣分析COD，NH-N、NO-N、NO-N、TN等指標(biāo)，反響器出水以沉降區(qū)水質(zhì)為準(zhǔn)。COD采用重鉻酸鉀消解法測(cè)定，其它常規(guī)指標(biāo)都是采用美國(guó)SEALAA3型流動(dòng)分析儀測(cè)定，TN的測(cè)定采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中方法消解。溶解氧濃度和溫度都采用HACHSens-ion6型便攜式溶氧儀測(cè)定；pH采用德國(guó)SatariousPB-10pH計(jì)測(cè)定。2.結(jié)果與討論2.1兩種生物接觸氧化工藝的對(duì)CODcr的去除情況分析兩套生物接觸氧化工藝反響器A和B從2021年2月21日開(kāi)始啟動(dòng)運(yùn)行，連續(xù)取樣監(jiān)測(cè)。經(jīng)過(guò)21d系統(tǒng)成功啟動(dòng)，之后開(kāi)始

12、變化水質(zhì)分階段運(yùn)行，穩(wěn)定運(yùn)行反響器中的好氧生物膜的VSS/SS比到達(dá)0.8以上。整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中生物接觸氧化反響器對(duì)COD的去除情況見(jiàn)表2。表2.兩種生物接觸氧化工藝各階段對(duì)COD的去除情況Table2.TheremovalofCODbythetwobiologicalcontactoxidationreactors 工程 運(yùn)行階段 日期 取樣數(shù) 平均水溫 / 進(jìn)水平均濃度 /mg-L 出水平均濃度 /mg-L 平均去除率 /% 反響器A COD 啟動(dòng)期 1-21天 6 18.1 235.691 (22) 69.152 (27.4) 70.7 第一階段 22-75天 14 20.3 154.99

13、5 (30.7) 32.382(13.0) 78.2 第二階段 76-124天 17 22.9 241.589 (40.6) 41.619 (13.5) 82.6 第三階段 125-184天 10 26.7 349.268 (28.4) 48.982 (11.4) 85.9 平均 246.651 40.994 82.2 反響器B COD 啟動(dòng)期 1-21天 6 18.1 235.691 (22)a 25.191 (25.2) 89.3 第一階段 22-75天 14 20.3 154.995 (30.7) 9.341(9.3) 93.7 第二階段 76-124天 17 22.9 241.589

14、(40.6) 19.981(8.3) 91.4 第三階段 125-184天 10 26.7 349.268 (28.4) 28.207 (10.4) 91.8 平均 245.386 19.176 91.6 a括號(hào)內(nèi)為標(biāo)準(zhǔn)偏差。 反響器A和反響器B對(duì)COD的去除率在啟動(dòng)完成后都趨于穩(wěn)定，反響器A在進(jìn)水COD值為150、250、350mg/L的三個(gè)階段中對(duì)COD的平均去除率都在80%左右，而B(niǎo)反響器在三個(gè)階段中對(duì)COD的平均去除率都維持在90%以上。A反響器出水COD濃度在20-50mg/L之間，B反響器出水COD濃度為10-30mg/L。兩種工藝都能夠有效去除進(jìn)水中的有機(jī)污染物。反響器A曝氣量較

15、大，在試驗(yàn)過(guò)程中監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，整個(gè)反響器中基質(zhì)混合均勻，好氧區(qū)中COD濃度根本相同。而反響器B運(yùn)行過(guò)程中，缺氧區(qū)不曝氣，進(jìn)水與火山巖和礫石基質(zhì)充分接觸后進(jìn)入好氧區(qū)，整個(gè)反響器對(duì)COD的去除如圖3所示。圖3缺氧/好氧兩級(jí)生物接觸氧化系工藝對(duì)COD的去除情況(AStartupperiodBPhaseoneCPhasetwoDPhasethree)Fig3TheremovalofCODbyAnoxic/AerobictwostepbiologicalcontactoxidationprocessB反響器的第一級(jí)缺氧反響區(qū)出水中，大局部的COD已被去除。三個(gè)運(yùn)行階段中，缺氧反響區(qū)對(duì)COD的去除率分別為81

16、%、83%和78%。第二級(jí)好氧區(qū)在三個(gè)運(yùn)行階段中對(duì)COD的平均去除率分別為12%、8%和13%。這說(shuō)明在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中，B反響器的進(jìn)水中大局部的有機(jī)污染物都在第一級(jí)缺氧區(qū)被降解去除。2.2兩種生物接觸氧化工藝對(duì)NH-N的去除情況分析經(jīng)過(guò)三個(gè)星期的啟動(dòng)，兩種工藝系統(tǒng)對(duì)NH-N的降解能力逐漸穩(wěn)定。此后考察了不同有機(jī)物負(fù)荷以及NH-N負(fù)荷對(duì)系統(tǒng)去除NH-N效率的影響。反響器A中單級(jí)生物接觸氧化工藝經(jīng)過(guò)啟動(dòng)期前一個(gè)星期的適應(yīng)，對(duì)NH-N的去除率開(kāi)始逐漸上升。如圖4所示，在經(jīng)過(guò)三個(gè)星期的啟動(dòng)之后，NH-N的去除率開(kāi)始逐漸穩(wěn)定在40%左右。在運(yùn)行過(guò)程的三個(gè)階段中，隨著進(jìn)水NH-N和COD負(fù)荷的變化，單級(jí)接

17、觸氧化工藝對(duì)NH-N的平均去除率分別為47.9%、22.4%、29.1%。其中，反響器A在第二階段和第三階段對(duì)NH-N的降解率明顯低于第一階段。圖4.單級(jí)好氧接觸氧化工藝對(duì)NH-N的去除情況Fig4TheremovalofNH-Nbyonestepaerobiccontactoxidationprocess反響器B中缺氧/好氧兩級(jí)接觸氧化工藝對(duì)NH-N的去除率從啟動(dòng)期開(kāi)始后一直處于上升趨勢(shì)，到啟動(dòng)期完成后，去除率一度超過(guò)90%。B反響器第一級(jí)缺氧區(qū)去除NH-N的能力較弱，進(jìn)水中NH-N主要在第二級(jí)的好氧區(qū)中被去除，水力停留時(shí)間為4h。在三個(gè)階段運(yùn)行過(guò)程中，反響器B對(duì)氨氮的平均去除率都穩(wěn)定在80

18、%以上,具體情況如圖5所示。在三個(gè)階段的運(yùn)行中，系統(tǒng)出水NH-N平均濃度穩(wěn)定在3.6-5.2mg/L的范圍內(nèi)，并且波動(dòng)較小，與A反響器相比，B反響器在進(jìn)水負(fù)荷發(fā)生變化的三個(gè)運(yùn)行階段中，其對(duì)NH-N的去除一直保持在較高的水平。B反響器缺氧/好氧兩級(jí)接觸氧化工藝在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中(不包含啟動(dòng)期)對(duì)NH-N的平均去除率為83%，比單級(jí)好氧接觸氧化工藝高出51%。圖5.缺氧/好氧兩級(jí)接觸氧化工藝對(duì)NH-N的去除情況Fig5.TheremovalofNH-NbyAnoxic/Aerobictwostepcontactoxidationprocess反響器A在運(yùn)行過(guò)程中，發(fā)生較大變化的參數(shù)主要有溫度，進(jìn)水C

19、OD和NH-N負(fù)荷等要素。其中溫度的變化比擬緩慢，而且在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中溫度是逐漸上升的，不會(huì)對(duì)NH-N的去除產(chǎn)生抑制作用，根據(jù)反響器B在運(yùn)行過(guò)程中始終保持對(duì)NH-N的高降解率可以證明這點(diǎn)，另外也說(shuō)明在本研究范圍內(nèi)的NH-N濃度負(fù)荷的增加沒(méi)有對(duì)NH-N的去除產(chǎn)生明顯抑制作用，Kim等人的研究也證實(shí)了這點(diǎn)。因此，反響器A在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生的對(duì)NH-N降解率下降的現(xiàn)象只可能是COD負(fù)荷的增加引起的。Jokela等利用單級(jí)生物接觸氧化工藝SBCP處理垃圾填埋場(chǎng)滲濾液的實(shí)驗(yàn)研究中也發(fā)現(xiàn)了類似現(xiàn)象。進(jìn)水正常情況下工藝對(duì)NH-N的去除率高達(dá)90%以上，而當(dāng)進(jìn)水中BOD濃度發(fā)生異常突然增高時(shí)，NH-N的去除率急

20、劇下降，BOD上升導(dǎo)致生物膜系統(tǒng)中異養(yǎng)細(xì)菌對(duì)自養(yǎng)的硝化細(xì)菌產(chǎn)生抑制作用。COD及BOD濃度等有機(jī)污染物負(fù)荷對(duì)生物膜硝化能力的抑制作用是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程。根據(jù)Okabe等利用分子生物學(xué)手段對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的研究，當(dāng)好氧生物膜工藝進(jìn)水中有機(jī)物濃度的增加時(shí)，有機(jī)物異養(yǎng)降解細(xì)菌過(guò)度繁殖，填料上附著的生物膜厚度不斷增加，硝化細(xì)菌被包裹在生物膜內(nèi)部。在硝化潛力實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的單位質(zhì)量填料上生物膜的量也說(shuō)明，A反響器中填料上的生物膜量明顯高于B反響器中的填料，鏡檢也反映了A反響器中填料說(shuō)明生物膜更厚。生物膜厚度增加，DO和NH-N、碳源等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的傳質(zhì)阻力也大大增加，硝化細(xì)菌難以有效利用。而處于生物膜外圍的異養(yǎng)有機(jī)物

21、降解細(xì)菌對(duì)DO和營(yíng)養(yǎng)物的競(jìng)爭(zhēng)都處于優(yōu)勢(shì)地位，將會(huì)嚴(yán)重抑制生物膜內(nèi)部氨氧化細(xì)菌(AOB)和亞硝酸鹽氧化細(xì)菌(NOB)的活力。反響器B的缺氧/好氧兩級(jí)接觸氧化工藝中，缺氧段去除了78%以上的COD及25%以下的NH-N，好氧段進(jìn)水有機(jī)物濃度大大降低，但NH-N濃度仍然較高。Terada及王文斌等人的研究證明，這種營(yíng)養(yǎng)環(huán)境能夠抑制生物膜中異養(yǎng)微生物的繁殖，而有利于自養(yǎng)的AOB和NOB細(xì)菌的生長(zhǎng)。異養(yǎng)微生物生長(zhǎng)速度被抑制，接觸氧化工藝的生物膜厚度得到有效控制，生物膜內(nèi)的AOB和NOB細(xì)菌能夠更好地獲取水體中的NH-N、DO以及其它營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，使其數(shù)量增加，生物膜總體的硝化活性也得到增強(qiáng)。反響器B在三個(gè)階

22、段的運(yùn)行過(guò)程中，進(jìn)水COD濃度不斷增大，但由于缺氧區(qū)對(duì)COD的高效去除，缺氧區(qū)的出水中有機(jī)物濃度始終維持在較低的濃度，這樣就不會(huì)對(duì)好氧區(qū)生物膜中的硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用，好氧區(qū)生物膜對(duì)NH-N的去除率始終維持在較高的水平。增加前置缺氧區(qū)的接觸氧化工藝能夠更快速有效地去除模擬河流廢水中較高濃度的NH-N。2.3兩種接觸氧化工藝對(duì)TN的去除情況分析生物接觸氧化氧化工藝在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中對(duì)TN都保持一定的去除率，期間進(jìn)出水與去除率變化如表4中所示。表3兩套接觸接觸氧化工藝進(jìn)出水TN變化情況Table3TheremovalofTNbybothbiologicalcontactoxidationpro

23、cess 工程 運(yùn)行階段 日期 取樣數(shù) 平均水溫/ 進(jìn)水平均濃度/mg-L 出水平均濃度/mg-L 平均去除率/% 反響器A TN 啟動(dòng)期 1-21天 6 18.1 33.587 (2.8) 24.262 (4.7) 26.9 第一階段 22-75天 12 20.1 25.002 (2.8) 16.753 (2.4) 32.6 第二階段 76-124天 15 21.7 35.406 (4.4) 26.522 (5.9) 25.3 第三階段 125-184天 14 26.4 41.344 (4.3) 27.092 (4.7) 34.1 平均 33.835 23.657 30.7 反響器B TN

24、啟動(dòng)期 1-21天 6 18.1 33.587 (2.8) 17.282 (3.0) 48.1 第一階段 22-75天 12 20.1 25.002 (2.8) 14.456 (2.4) 41.5 第二階段 76-124天 15 21.7 35.406 (4.4) 15.615 (4.9) 56.1 第三階段 125-184天 14 26.4 41.344 (4.3) 17.503(3.3) 57.3 平均 33.835 16.214 51.6 a括號(hào)內(nèi)為標(biāo)準(zhǔn)偏差 反響器A對(duì)TN的去除率始終維持在30%左右，反響器B對(duì)TN的平均去除率為50%左右。單級(jí)生物膜接觸氧化工藝對(duì)NH-N去除能力較弱，

25、大量的TN仍然以NH-N形式存在。胡紹偉等利用膜曝氣生物膜反響器處理人工合成廢水的過(guò)程中，當(dāng)進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷過(guò)高，導(dǎo)致載體上微生物增長(zhǎng)過(guò)量時(shí)，也導(dǎo)致系統(tǒng)對(duì)TN的去除率明顯下降，這與本研究得出的結(jié)果根本一致。在兩級(jí)接觸氧化生工藝中，大局部NH-N都能被降解為硝酸鹽，但由于缺氧區(qū)對(duì)有機(jī)物的大量消耗，不能為后續(xù)的反硝化細(xì)菌提供足夠的碳源，反硝化作用難以進(jìn)行，出水中NO-N濃度仍然較高，其對(duì)TN的去除率也始終維持在40%-55%的偏低水平上，而隨著COD負(fù)荷的提升，TN的去除率在第二和第三階段較之前都有局部上升。Li等人研究生物接觸氧化工藝處理滇池流域河流廢水時(shí)也發(fā)現(xiàn)當(dāng)進(jìn)水中COD濃度短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)大幅度下

26、降時(shí)，反硝化作用無(wú)法有效進(jìn)行，TN去除率會(huì)相應(yīng)大幅度降低。兩種工藝在連續(xù)運(yùn)行過(guò)程中對(duì)NH-N去除能力差異明顯，通過(guò)批次試驗(yàn)進(jìn)一步探討生物膜的硝化能力，三個(gè)區(qū)段的生物膜氨氧化能力的如圖6所示，A反響器好氧區(qū)生物膜為A，B反響器缺氧區(qū)和好氧區(qū)生物膜分別為B1、B2。圖6.三種生物膜氧化NH-N速率比擬Fig6.NH-Nremovalratebythreekindsofbiofilm從上圖中可以看出B反響器的缺氧區(qū)生物膜氨氧化能力相比好氧區(qū)生物膜幾乎可以忽略不計(jì)，A反響器中和B反響器好氧生物膜都具有氧化氨氮的能力，如圖中所示，兩級(jí)接觸氧化的好氧生物膜的氨氧化能力要大于單級(jí)接觸氧化工藝中的好氧生物膜。

27、單級(jí)好氧接觸氧化工藝中的生物膜能夠在9h內(nèi)將20mg/L濃度的NH-N去除到檢測(cè)限以下，平均氨氧化速率為1.09x10g/(g-h)。而兩級(jí)接觸氧化工藝中的好氧生物膜在3h就完成了對(duì)氨氮的氧化過(guò)程，平均氨氧化速率為4.50 x10g/(g-h)，是單級(jí)好氧生物膜氨氧化速率的4倍以上，李先寧等人在研究水耕植物過(guò)濾法凈水系統(tǒng)底泥的硝化潛力的試驗(yàn)中，測(cè)定了該凈化系統(tǒng)底泥的最大氨氧化速率為僅4.76x10g/(g-h)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于本實(shí)驗(yàn)生物膜系統(tǒng)的氨氧化速率，這說(shuō)明生物膜接觸氧化工藝能夠極大地提高凈化系統(tǒng)的硝化能力，而其中缺氧/好氧兩級(jí)生物接觸氧化工藝具有更大的優(yōu)勢(shì)。與類似生物接觸氧化工藝的研究相比，本

28、試驗(yàn)研究的生物接觸氧化工藝在河流原位治理中的應(yīng)用具有更大的實(shí)際意義。周婷等人利用溝渠式生物接觸氧化工藝處理含30-40mg/LNH-N，120-180mg/LCOD的村莊面源模擬廢水的試驗(yàn)研究中，取得了80%以上的NH-N去除率，但廢水在溝渠式接觸氧化系統(tǒng)中的停留時(shí)間長(zhǎng)達(dá)4-5天。Li等人利用分段進(jìn)水的生物接觸氧化工藝處理滇池流域的污染河水，在進(jìn)水NH-N濃度為10-30mg/L，COD濃度為50-180mg/L，水力停留時(shí)間為5.4h，水溫在18-25條件下對(duì)COD和NH-N的平均去除率分別到達(dá)了66.5%和66.2%。王榮昌等人研究懸浮載體生物膜反響器對(duì)清華大學(xué)校園內(nèi)污染河流廢水的修復(fù)，經(jīng)

29、過(guò)25天運(yùn)行，在進(jìn)水COD濃度為70-100mg/L，NH-N濃度為8-20mg/L，水溫為15-20，水力停留時(shí)間為1h的條件下，該反響器對(duì)COD和NH-N的平均去除率分別為56.9%和76.0%。相比之下，本研究中的兩級(jí)式生物接觸氧化工藝對(duì)COD和NH-N都具有最高的平均去除率，另外它還具有能夠適應(yīng)進(jìn)水有機(jī)物濃度負(fù)荷變化，對(duì)NH-N的去除也更加穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。綜上所述，本研究中缺氧/好氧兩級(jí)生物接觸氧化工藝不僅能夠有效地去除模擬河流廢水中的有機(jī)物，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，它還能夠強(qiáng)化生物接觸氧化系統(tǒng)對(duì)氨氮的降解能力，與其它類似生物接觸氧化工藝相比具有更高的COD和NH-N去除率，縮短了氨氮降解的水力停留

30、時(shí)間。另外，缺氧/好氧兩級(jí)接觸氧化工藝?yán)萌毖踹^(guò)程降解有機(jī)污染物，整個(gè)工藝所需要的曝氣量大大減少，在很大程度上減少了能量的消耗。這使得其在實(shí)際的河流原位治理中具有更大的實(shí)用價(jià)值。3.結(jié)論在進(jìn)水COD濃度為150-350mg/L范圍內(nèi)，生物接觸氧化工藝對(duì)能夠非常有效地去除污水中的COD，單級(jí)接觸氧化工藝和兩級(jí)接觸氧化工藝對(duì)COD的平均去除率分別為82%和92%，其中兩級(jí)式接觸氧化工藝中的缺氧區(qū)去除了進(jìn)水中大局部COD。兩級(jí)式接觸氧化工藝中缺氧區(qū)對(duì)進(jìn)水中有機(jī)物的高效去除強(qiáng)化了好氧區(qū)生物膜對(duì)氨氮的氧化能力。該工藝中好氧區(qū)生物膜20時(shí)氨氧化速率為4.50 x10g/(g-h)，相同條件下單級(jí)生物接觸氧

31、化工藝中的好氧生物膜氨氧化速率僅為1.09x10g/(g-h)。在進(jìn)水NH-N濃度為18-36mg/L的范圍內(nèi)，缺氧/好氧兩級(jí)接觸氧化工藝有效地提高了生物接觸氧化工藝對(duì)氨氮的去除率，其對(duì)氨氮的平均去除效率到達(dá)83%，而單級(jí)接觸氧化工藝在同等條件下對(duì)氨氮的去除率僅為32%。另外相比單級(jí)接觸氧化工藝，兩級(jí)接觸氧化工藝需要的耗能更少。參考文獻(xiàn)1 Brix H, Arias C A. The use of vertical flow constructed wetlands for on site treatment ofdomestic wastewater: New Danish guidelin

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