上向流曝气生物滤池去除氨氮效果及影响因素分析_李思敏

1、上向流曝气生物滤池去除氨氮效果及影响因素分析李思敏1, 刘 强1, 秦卫峰2, 张志军2(1.河北工程大学城市建设学院,河北邯郸056038; 2.邯郸市市政污水处理有限责任公司,河北邯郸056002摘 要: 在滤速为0.8m /h 、曝气量为25L /h 的条件下,研究了水温、COD 容积负荷、NH +4-N 容积负荷对上向流曝气生物滤池(UB AF去除城市污水中NH +4-N 效果的影响。结果表明,水温是影响UB AF 去除NH +4-N 效果的主要因素,水温较高时UB AF 对NH +4-N 的去除效果较好,但低温时其对NH +4-N 去除率的影响较大;当COD 容积负荷较高时,其对NH

2、 +4-N 的去除有明显的抑制作用,且低温条件下其对NH +4-N 去除率的影响较高温条件下显著;在NH +4-N 容积负荷相对较高而水温较低时,NH +4-N 容积负荷对NH +4-N 去除率的影响相对较大。 关键词: 曝气生物滤池; 氨氮; 水温; 容积负荷中图分类号:X703 文献标识码:C 文章编号:1000-4602(200903-0102-04Infl uenci ng Factors of Amm onia N itrogen R e moval by Up -fl owB iol ogical A erated FilterLI S-i m i n 1, LIU Q iang

3、1, Q IN W e-i feng 2, Z HANG Zh-i jun2(1.College of Urban Constr uction,H ebei Un i v ersit y of Eng i n eering,H andan 056038,China;2.H andan M unici p al Waste w ater T rea t m ent Cor p oration,H andan 056002,China Abstract : A t the filteri n g rate of 0.8m /h and the aeration rate o f25L /h ,th

4、e effect ofw ater te m -perature ,COD and NH +4-N vo l u m e l o ad on NH +4-N re m oval by the up -flo w biolog i c al aerated filter (UBAFw as stud ied .The results sho w thatw ater te m perature is the m a i n factor affecti n g a mm on ia n itro -gen re m ova.l The h i g her the w ater te m pera

5、ture is ,t h e h i g her the NH +4-N re m oval rate is .H ow ever ,there is greater i m pact on NH +4-N re m ovalwhen the te m perature is lo w .W hen the COD volum e l o ad o f ra w w ater is h i g h ,the re m ova l o fNH +4-N is si g nificantl y i n h i b ited ,and the infl u ence on the NH +4-N r

6、e m ova l rate is grea ter when the te m perature is l o w .W hen the NH +4-N volum e l o ad o f ra w w ater is h igh ,and w ater te m perat u re is lo w,the infl u ence o f the NH +4-N vo l u m e load on the NH +4-N re m ova l rate by UBAF is mo re apparen.tK ey w ords : b iolog ical aera ted filte

7、r ; a mm on i a n itrogen ; w ater te m perature ; volum e load 基金项目:河北省重大科技支撑项目(07276713D 上向流曝气生物滤池(UBAF采用气水同向流,延长了气水接触时间,提高了氧的利用率,集物理截留和生物降解于一体,具有出水水质好、处理效率高、占地少、投资小等优点14。笔者对UBAF 在滤速为0.8m /h 、曝气量为25L /h 条件下的运行数据进行了汇总分析,探讨了温第25卷 第3期2009年2月 中国给水排水CH I NA W ATER &WA STE WAT ERV o.l 25No.3Feb .200

8、9度、C OD 容积负荷、NH +4-N 容积负荷对UB AF 去除城市污水中氨氮效果的影响。1 试验装置与方法111 填料UB AF 采用页岩陶粒填料,其性能参数如表1所示。表1 陶粒填料的性能参数T ab .1 P roperti es of cera m s i te m edia项目粒径/mm 密度/(g #c m -3孔隙率/%比表面积/(m 2#m -3Si O 2/%A l 2O 3/%F e 2O 3/%数值351.52557839806268182269112 试验装置2座UB AF 的结构相同,均由有机玻璃制成,其中1号UB AF 如图1所示。图1 试验装置F ig .1

9、Schem ati c d i agra m o fU BAF滤池高为2000mm,直径为200mm,承托层高为250mm ,填料层高为1250mm,保护高度为500mm ,在滤料层250、500、750、1000mm 处分别设取样口。在滤层下方设穿孔曝气管,为微生物的生长提供氧气,保证出水中的DO >2m g /L 。底部设反冲洗供气管、放空管、穿孔配水管,1号、2号UB AF 采用串联运行。113 原水水质原水取自某污水厂氧化沟进水端配水井,其水质如表2所示。表2 原水水质T ab .2 Q ua lity o f ra w wastewa ter项 目水温/ep H COD /(m

10、g #L -1NH +4-N /(mg #L -1TN /(mg #L -1T P /(m g #L -1最小值77.2419327.8251 .313.21最大值307.9146354.8486.367.39平均值187.5932245.3765.254.73各项水质指标均按照5水和废水监测分析方法6(第4版中提供的标准方法进行监测。2 结果与讨论211 水温对氨氮去除效果的影响水温是影响微生物代谢活性及其生长的主要因素,大多数微生物的新陈代谢会随着温度的升高而增强,随着温度的下降而减弱。夏季温度较高,生物处理效果最好;冬季温度较低,生物膜的活性受到抑制,处理效果变差。当滤速为0.8m /h

11、 、曝气量为25L /h 且系统稳定运行时,水温对UB AF 去除NH +4-N 效果的影响如图2所示。图2 水温对氨氮去除效果的影响F ig .2 E ffect o f temperature on NH +4-N remova l 从图2可知,当水温为610e 时,UBAF 对NH +4-N 的去除率为58.64%79.39%,平均去除率为69.99%;当水温为1020e 时,UBAF 对NH +4-N 的去除率为74.43%84.70%,平均去除率为80.92%;当水温>20e 时,UBAF 对NH +4-N 的去除率为82.25%92.56%,平均去除率为87.35%。这说明,

12、水温对UB AF 去除NH +4-N 的效果有很大的影响,水温越高则UBAF 去除NH +4-N 的效果越好,反之则越差。低温时水温的变化对NH +4-N 的去除效果影响较大,因为水温<10e 时,硝化菌的活性随温度的下降而下降,其吸收水中DO 的能力比异养菌要差,限制了其生长繁殖;且硝化菌的繁殖速度比异养菌低几个数量级,在低温条件下繁殖速度更慢,影响了硝化效果,从而导致UBAF 对NH +4-N 的去除率下降。212 COD 容积负荷对氨氮去除效果的影响当滤速为0.8m /h 、曝气量为25L /h 且系统稳定运行时,C OD 容积负荷对UB AF 去除NH +4-N 效果的影响如图3

13、所示。由图3可知,当水温为610e 、COD 容积负荷为1.863.47kg /(m 3#d时,COD 容积负荷的www .watergasheat .com李思敏,等:上向流曝气生物滤池去除氨氮效果及影响因素分析第25卷 第3期增加会降低UB AF 对NH +4-N 的去除率;当水温为1020e 、COD 容积负荷为1.482.42kg /(m 3#d时,随COD 容积负荷的降低则UB AF 对NH +4-N 的去除率缓慢上升;当水温>20e 、COD 容积负荷为1.743.54kg /(m 3#d时,COD 容积负荷的变化对NH +4-N的去除效果影响较小。 图3 COD 容积负荷对

14、氨氮去除效果的影响F i g .3 E ffect o f COD vo l u m e load on NH +4-N rem ova l 当COD 容积负荷较高时,其对NH +4-N 的去除有明显的抑制作用。这是因为硝化菌和异养菌同时竞争水中的DO,由于异养菌的繁殖速度较硝化菌快,所以异养菌可以优先利用水中的DO,在营养基质较为丰富的条件下大量繁殖;而硝化菌是一种严格的好氧菌,易受DO 不足、温度下降等因素的影响,导致对NH +4-N 的去除率下降。而在COD 容积负荷较低时,由于水中DO 充分,能同时满足硝化菌和异养菌的生长需要,不会产生明显的竞争,表现为UB AF 对C OD 和NH

15、+4-N 的去除效果都基本保持稳定,这与江萍等5的研究结果相近。水温较高时,C OD 容积负荷对NH +4-N 去除效果的影响较小,低温时影响则较大。这是因为硝化菌的繁殖速度较异养菌低几个数量级,在低温条件下繁殖速度更低,滤料生物膜表面的硝化菌被不断附着生长的异养菌所覆盖,导致硝化效果变差;相反,温度较高时,硝化菌附着生长的速度加快,异养菌无法覆盖附着在生物膜外表的硝化菌,因此硝化效果较好。所以,温度较低时COD 容积负荷对NH +4-N 的去除效果影响较大。213 NH +4-N 容积负荷对氨氮去除效果的影响当滤速为0.8m /h 、曝气量为25L /h 且系统稳定运行时,NH +4-N 容

16、积负荷对UB AF 去除NH +4-N 效果的影响如图4所示。图4 NH +4-N 容积负荷对氨氮去除效果的影响F i g .4 E ffec t of NH +4-N vo l u m e l oad on NH +4-N re m oval 由图4可知,当水温为610e 、NH +4-N 容积负荷为0.220.43kg /(m 3#d时,增加NH +4-N 容积负荷可提高对NH +4-N 的去除率;当水温为1020e 、NH +4-N 容积负荷为0.210.43kg /(m3#d时,降低NH +4-N 容积负荷可提高对NH +4-N 的去除率;当水温>20e 、NH +4-N 容积负

17、荷为0.320.42kg /(m 3#d时,NH +4-N 容积负荷的变化对NH +4-N 的去除效果影响非常小。此外,在NH +4-N 容积负荷相对较高而水温较低时,NH +4-N 容积负荷的变化对NH +4-N 去除效果的影响相对较大。水温较高时,生物膜中硝化菌的新陈代谢旺盛、生长快、抗NH +4-N 冲击负荷的能力强,对NH +4-N 的去除效果好,出水水质稳定。NH +4-N 容积负荷越高,对NH +4-N 去除效果的影响越小,反之则越大。水温越低,NH +4-N 容积负荷对NH +4-N 去除效果的影响越大,反之则越小。这是由硝化菌的生长和代谢特性决定的,常温条件下硝化菌抵抗NH +

18、4-N 冲击负荷的能力较低温条件下的高。3 结论¹ 水温对UBAF 去除NH +4-N 的效果影响显著。低温时水温的变化对NH +4-N 去除效果的影响较大。水温越高,UBAF 对NH +4-N 的去除效果越好。º 随C OD 容积负荷的升高,UBAF 对NH +4-N 的去除率呈下降趋势;进水COD 和NH +4-N 的浓度均较高时,UB AF 对NH +4-N 的去除率随COD 容积负荷的增加而降低;较高温度时,COD 容积负荷对UB AF 去除NH +4-N 的影响较低温条件下的小。(下转第108页由图2可以看出,各种细菌的生长曲线均基本符合细菌菌种的纯培养曲线模型(

19、S型生长曲线;培养基中乙酰嘧啶的浓度随着时间的延长而降低。由菌株的生长曲线可知,各菌株的降解能力和生长状况亦有明显的差别:菌株A、D的潜伏期为4 d左右,明显较菌株B、C的潜伏期长。这表明菌株B、C对乙酰嘧啶的适应能力较A、D强,更有利于实现该种细菌在废水处理中的快速启动;菌株C的对数期仅为2d,其他三株细菌的对数期均长达34 d,这说明菌株C的生长能力极强,易实现该菌的扩大再培养;此外,菌株A、C的稳定期都较长,说明其活性时间长,对处理效能的提高提供了保障。从乙酰嘧啶降解程度及趋势上看:初始浓度为50m g/L的乙酰嘧啶,其浓度随时间的延长而减小,但A、B、C三种细菌的降解能力要远大于细菌D

20、;此外,试验进行至第7天,各细菌对乙酰嘧啶的降解量分别为:34.47、27.09、38.52、9.79m g/L,可见菌株A、C对乙酰嘧啶有较好的降解能力。综上所述,实际工程中可扩大培养菌株A、C,以期在强化污水的生物处理、纯种菌高效去除乙酰嘧啶等工艺中,实现污染物在环境中的转化去除。3结论从乙酰嘧啶生产厂废水生物处理工艺的底泥微生物菌群中,分离出了4株能够降解乙酰嘧啶的纯种菌;4株细菌的生长均基本符合S型生长曲线;菌株A、C对乙酰嘧啶的降解能力较强,当乙酰嘧啶的初始浓度为50m g/L时,其对乙酰嘧啶的降解能力分别为34.47、38.52m g/L。参考文献:1冯雷雨,孙力平.生物铁法处理维

21、生素B1生产废水J.中国给水排水,2005,21(12:41-43.2Jones G J,Bourne D J,B lake l ey R L,et al.D eg rada ti ono f the cyanobacte rial hepatotox i n m i crocysti n by aquaticbacteriaJ.N atura l Tox i ns,1994,2(4:228-235. 3P ark H D,Sasaki Y,M aruya m a T,et al.D egradation oft he cyanobacte rial hepato t ox i n m icr

22、ocysti n by a new bac-te ri u m iso l a ted from a hype rtroph ic l akeJ.Env ironT ox i co lW a ter Q ua,l2001,16(4:337-343.4T akenaka S,W a tanabe M F.M i crocystin LR deg rada ti onby P seudomonas aerugino sa al ka line pro teaseJ.Che m-osphere,1997,34(4:749-757.5何宏胜,闻海,周洁,等.筛选菌种酶催化降解微囊藻毒素的特点J.环境科

23、学,2006,27(6:1171-1175.6任华峰,李淑芹,刘双江,等.一株对氯苯胺降解菌的分离鉴定及其降解特性J.环境科学,2005,26(1:154-157.7K am insk i U,Janke D,P rause r H,et al.D egradati on ofan iline and m onochloroanilines by R hodo coccus sp.A n117and a pseudomonad:a co m pa rative studyJ.Z A ll gM i krobio,l1983,23(4:235-246.8东秀珠,蔡妙英.常见细菌系统鉴定手册M.北京:科学出版社,2001.E-ma il:ceda r401163.co m收稿日期:2008-08-22(上接第104页»当NH+4-N