采用自行設(shè)計(jì)的生物濾池反應(yīng)器清除地表水中的氮?dú)�，考察了HRT、水力負(fù)荷和氨氮負(fù)荷對(duì)生物濾池水質(zhì)的影響。結(jié)果表明，系統(tǒng)TN去除率隨水力負(fù)荷的增加而下降，氨氮去除率沒(méi)有明顯變化，水力負(fù)荷在1.2m3/(m2-d)以下，TN去除率達(dá)到54%以上的供水氨氮的質(zhì)量濃度為14.52~17.44mg/L條件下，HRT為10h時(shí)，生物濾池對(duì)氮去除效果好的HRT為6h時(shí)，供水氨氮負(fù)荷增加到0.048kg/(m3-d)以上，氨和TN平均去除率為96%和31%隨著許多地表水水質(zhì)日益惡化，水中C/N低，N、P含量高的特點(diǎn)尤為突出。目前脫氮是水處理的研究熱點(diǎn)，大量的生活污水、工業(yè)廢水中攜帶含氮污染物排入受納水體，對(duì)地表水進(jìn)行深度脫氮具有一定的難度。

地表水中氨氮過(guò)高不僅會(huì)消耗水中溶解氧，還會(huì)誘發(fā)豐富的營(yíng)養(yǎng)化。目前污染地表水的生物脫氮方法大多采用生物膜法，其中生物濾池是代表性的工藝。本文針對(duì)我國(guó)地表水水質(zhì)普遍低碳高氮的特點(diǎn)，采用生物活性炭過(guò)濾池處理污染地表水，通過(guò)添加甲醇增強(qiáng)生物過(guò)濾池的脫氮性能，同時(shí)以粒子活性炭為填充材料的生物過(guò)濾池，通過(guò)物化吸附和生物作用等方法去除氮。

1試驗(yàn)部分

1.1試驗(yàn)裝置

設(shè)計(jì)反應(yīng)器結(jié)構(gòu)如圖1所示，由有機(jī)玻璃加工而成，反應(yīng)器容積為10L，其中反應(yīng)器底部約為4L，中間部分為6L。反應(yīng)器底層以直徑為1~3cm的玉石為支撐層，厚度為10cm，上層以直徑為4.0mm的粒子活性炭為填充材料，長(zhǎng)度為4~10mm的柱狀粒子活性炭，厚度為25cm。

圖1生物處理技術(shù)

1.2試驗(yàn)用水水質(zhì)

本試驗(yàn)處理的水取自a市內(nèi)河道。表1是河水質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)果表明水質(zhì)等級(jí)為劣質(zhì)v類(lèi)。

1.3分析項(xiàng)目和方法

CODMn:酸性高錳酸鉀法氨氮:納氏試劑分光度法，參照GB7479-87《水質(zhì)銨測(cè)定納氏試劑比色法》亞硝酸鹽氮:N-(l-凝基)-乙二胺光度法，參照

表1試驗(yàn)期間對(duì)A河斷面的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

GB7493-87《水質(zhì)亞硝酸鹽氮的測(cè)定分光度法》硝酸氮:紫外分光度法TN:通過(guò)硫酸鉀紫外分光度法，GB1894-89總分光度法

2結(jié)果與討論

2.1不同水力負(fù)荷對(duì)除氮的影響

水力負(fù)荷與HRT是一對(duì)相關(guān)的參數(shù)，水力負(fù)荷大時(shí)水力停留時(shí)間短，反之長(zhǎng)。反應(yīng)器需要保證填充材料上的微生物和污水中的基質(zhì)的作用。另一方面，水力負(fù)荷在控制生物膜厚度、改善傳質(zhì)等方面也有一定的作用。

反應(yīng)器內(nèi)不同的微生物群落傾向于分布在各自競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)最大的地區(qū)，水力負(fù)荷增加，原始平衡被打破。水力負(fù)荷過(guò)高，有機(jī)負(fù)荷也增加，異養(yǎng)的硝化細(xì)菌生長(zhǎng)占優(yōu)勢(shì)，硝化細(xì)菌處于劣勢(shì)，不利于脫氮反應(yīng)的進(jìn)行。邱立平等的研究表明，在不同的供水負(fù)荷條件下，曝氣生物濾池的總氮去除可達(dá)60%。因此，確定合適的水力負(fù)荷對(duì)提高生物濾池的處理性能具有重要意義。

試驗(yàn)條件:溫度為19~21℃，α(NH3-N)=15.24~17.96mg/L，α(TN)=19.36~22.17mg/L，增加碳源。圖2是水力負(fù)荷對(duì)氮的去除。由圖2可知，隨著水力負(fù)荷的逐漸增加，出水氨氮濃度沒(méi)有明顯變化，而隨著水力負(fù)荷的增加，出水TN濃度逐漸增大，TN去除率下降。

圖2水力負(fù)荷對(duì)氮的去除

水力負(fù)荷為0.94~1.24m3/(m2-d)時(shí)，TN去除率為54.3%~61.9%的水力負(fù)荷為1.40~1.71m3/(m2-d)時(shí)，TN去除率沒(méi)有明顯變化，TN去除率為27.3%~34.2%的水力負(fù)荷為1.87m3/(m2-d)時(shí)，TN去除率下降到15%左右。水力負(fù)荷過(guò)大，TN去除效果降低，選擇合適的水力負(fù)荷，在工程實(shí)際上起著重要的作用。

2.2不同HRT對(duì)去氮的影響

水力停留時(shí)間(HRT)是影響處理效果的重要因素。HRT過(guò)大，水力負(fù)荷小，工程設(shè)備規(guī)模和投資費(fèi)用也大，在滿(mǎn)足處理要求的前提下，應(yīng)盡量減少HRT。為此，本測(cè)試針對(duì)不同的HRT，設(shè)計(jì)了三組測(cè)試，HRT分別為4、6、10h，生物濾池對(duì)水中氮的清除如圖3所示。

圖3HRT對(duì)去氮的影響

試驗(yàn)條件:溫度為18.2~21.0℃，玻璃(NH3-N)為14.52~17.44mg/L，玻璃(TN)為19.65~22.17mg/L，增加碳源。測(cè)試結(jié)果顯示，HRT的減少增加了污染物的負(fù)荷，圖3顯示，HRT大幅度降低，出水氨氮濃度沒(méi)有明顯變化，隨著HRT的延長(zhǎng)，TN去除效果顯著提高。

當(dāng)HRT從6h降至4h時(shí)，TN去除率從26.1%降至12.5%。HRT為10h時(shí)，出水TN濃度明顯下降，TN去除率為61.9%。在工程的實(shí)際設(shè)計(jì)中，HRT不能太大。在這個(gè)試驗(yàn)條件下，HRT為10h時(shí)，生物過(guò)濾器對(duì)氮的去除效果很好。

2.3進(jìn)水氨氮負(fù)荷對(duì)氮去除的影響

在進(jìn)水流量一定條件下，考察氨氮負(fù)荷對(duì)系統(tǒng)去除效果的影響，有助于了解系統(tǒng)抗氨氮沖擊負(fù)荷的能力［10］。本試驗(yàn)進(jìn)行不同氨氮濃度對(duì)氮去除效果的研究。1號(hào)和2號(hào)是從a河道回收的水樣，2組氨氮濃度不同，比如圖4。

圖4進(jìn)水氨氮負(fù)荷對(duì)去除氮的影響

試驗(yàn)條件:HRT為6h，溫度為17.8~23.0℃，加入碳源的1號(hào)水樣性酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)。酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)酒類(lèi)

從圖4可以看出：隨著進(jìn)水氨氮濃度的增加，出水氨氮濃度也會(huì)增加。1號(hào)中，供水氨氮負(fù)荷為0.009~0.012kg/(m3-d)時(shí)，氨氮去除率達(dá)到98%以上，供水氨氮濃度為0.04~0.10mg/L2號(hào)中，供水氨氮負(fù)荷增加到0.048~0.065kg/(m3-d)時(shí)，氨氮去除率為90%左右，供水氨氮濃度為1.17~1.79mg/L。

現(xiàn)階段伴隨著進(jìn)水氨氮負(fù)荷的提升，供氧量保持不變，因此負(fù)荷的提升導(dǎo)致溶氧相對(duì)性不足，而硝化工藝是一個(gè)好氧工藝，因而進(jìn)水氨氮負(fù)荷的提升抑制了硝化作用，因此氨氮去除率呈下降趨勢(shì)。另外，1號(hào)水中亞硝酸鹽氮濃度為0.002~0.004mg/L，亞硝酸鹽氮幾乎沒(méi)有積累的2號(hào)水中亞硝酸鹽氮濃度為0.75~1.13mg/L。

這是因?yàn)榘钡獫舛雀邥r(shí)，水?dāng)U散到膜表面的氧量和膜內(nèi)的氧量在一定曝氣強(qiáng)度下基本一定，硝化細(xì)菌不充分溶解氧，氧化中間產(chǎn)品的亞硝酸鹽氮，亞硝酸鹽氮的積累增加。

圖4顯示，1號(hào)供水TN濃度為10.48~14.69mg/L，供水TN濃度為4.12~4.71mg/L，TN平均去除率為66.4%2號(hào)供水TN濃度為19.17~21.17mg/L，供水TN濃度為12.80~17.85mg/L

2.4、去除TP

磷是引起地表水富營(yíng)養(yǎng)化的主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)之一。污染河流的TP超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)，從圖5可以看出，利用反應(yīng)器可以去除水體的一部分TP。1號(hào)、2號(hào)分別是從a河道運(yùn)輸?shù)乃畼樱?號(hào)的水質(zhì)污染情況比1號(hào)嚴(yán)重，2號(hào)取水前可能受到降雨的影響。

圖5:TP去除情況

試驗(yàn)條件:HRT為6h，溫度為17.8~23.0℃，醋(TP)為0.93~1.62mg/L，增加碳源。如圖5所示:1號(hào)進(jìn)水器(TP)為0.93~1.00mg/L，TP平均去除率為27.0%，此時(shí)出水器(TP)為0.66~0.71mg/L；2號(hào)進(jìn)水器(TP)為1.45~1.82mg/L，TP平均去除率為34.2%，此時(shí)出水器(TP)為1.02~1.14mg/L。該反應(yīng)器主要依靠生物作用來(lái)去除TP。1、2號(hào)出水中TP相對(duì)平穩(wěn)，這表明反應(yīng)器對(duì)去除TP具有一定的穩(wěn)定性。