两段上向流曝气生物滤池脱氮性能的研究

1、两段上向流曝气生物滤池脱氮性能的研究论文导读:：图2.水温对UBAF脱氮性能的影响。水力负荷对UBAF脱氮性能的影响。按气水比3：1运行。论文关键词：上向流曝气生物滤池，水温，水力负荷，COD容积负荷，NH4+-N容积负荷，气水比曝气生物滤池 最小值 169.5 39.96 21.73 21.73 7.45 8 最大值 388.7 74.87 59.47 59.47 7.86 28 平均值 309.9 56.75 41.02 41.02 7.57 17.5 2.结果与讨论2.1温度对UBAF脱氮性能的影响当滤速为0.8m/h，气水比为2:1，且系统稳定运行时，不同温度下反响器对氨氮、总氮的去除

2、效果情况如图2所示。图2.水温对UBAF脱氮性能的影响Fig.2. Influence of temperature on UBAF denitrification水温是影响微生物生长和生物代谢活性的主要因素。从图2可知，当水温小于10时，UBAF对NH4+-N和TN的平均去除率分别为69.19%、 25.35%，出水NH4+-N和TN的浓度分别为11.8mg/L、40.32mg/L；水温1020时，UBAF对NH4+-N和TN的平均去除率分别为80.15%、33.68%，出水NH4+-N和TN的浓度分别为7.48mg/L、41.09mg/L；水温大于20时，NH4+-N的去除率明显升高，平均

3、去除率为89.16%，对TN的平均去除率为38.75%，出水NH4+-N和TN的浓度分别为4.93mg/L、37.68mg/L。这说明，水温对UBAF去除NH4+-N和TN具有很大的影响，水温越高，UBAF硝化和反硝化效果越好；反之，那么越差。而且，在低温条件下，UBAF对NH4+-N和TN的去除率都比拟低，水温变化对脱氮效果影响最大；常温时，NH4+-N和TN的去除率升高，水温变化对脱氮效果影响较小；较高水温时，NH4+-N和TN的去除率明显升高COD容积负荷，水温变化对曝气生物滤池脱氮效果影响最小。这是因为大多数硝化菌适宜的生长温度是2530之间,当温度低于25或者高于30硝化菌生长减慢，

4、水温低于15时，反硝化速率明显降低。此外，硝化细菌的繁殖速度要比异养菌低几个数量级，在低温条件下繁殖速度更低，影响硝化效果，导致UBAF对NH4+-N的去除率下降；反硝化菌的增殖速率降低，代谢速率也降低，相应的TN去除率也下降。2.2水力负荷对UBAF脱氮性能的影响在气水比为2:1，水温为1625，进水NH4+-N浓度28.56mg/L57.29mg/L，TN浓度44.2mg/L75.36mg/L时，水力负荷对UBAF去除TN的影响如图3所示。图3.水力负荷对UBAF脱氮性能的影响Fig.3Influence of hydraulic loading on UBAF denitrificati

5、on由图3可知，当水力负荷由0.8m/h增加至1.2m/h时，UBAF对NH4+-N的平均去除率由87.48%降为84.94%，下降了2.54%，对TN的平均去除率由36.40%降为32.38%，下降了4.02%；水力负荷由1.2m/h增至1.8m/h时，UBAF对NH4+-N的平均去除率为78.70%，下降了6.24%，对TN的平均去除率为26.67%，下降了5.71%。可见，水力负荷对UBAF的脱氮性能影响较大，随着水力负荷加大，UBAF对NH4+-N和TN的去除率逐渐降低，而且降幅越来越大。分析认为，一方面是由于硝化细菌的世代期较长，而随着水力负荷的增大，生物膜的迅速更新，这样不利于硝化

6、细菌的附着和增殖，而且形成的生物膜厚度较薄，有利于氧传递到生物膜内部COD容积负荷，破坏其内部的厌氧环境，不利于反硝化反响的进行；另一方面，水力负荷增加导致有机负荷随之也增加，在较高的有机物的质量浓度下，降解有机质的异养菌处于绝对优势，抑制了自养性硝化细菌的增殖和活性。2.3有机负荷对UBAF脱氮性能的影响当滤速为0.8m/h，气水比为2:1，水温为1625，且系统稳定运行时，有机容积负荷对UBAF除NH4+-N效果的影响如图4所示。图4.有机负荷对UBAF脱氮性能的影响Fig.4 Influence of organic volumetric loading on UBAF denitrif

7、ication由图4知，有机容积负荷在2.593.39kg/CODCr (m3d)之间变化时，UBAF对NH4+-N和TN的平均去除率为90.71%、33.95%，出水NH4+-N和TN的浓度为3.68mg/L、37.72mg/L；当有机容积负荷在3.474.68 kgCODCr/(m3滤料d)之间变化时，UBAF对NH4+-N和TN的平均去除率为86.97%、26.68%，出水NH4+-N和TN的浓度分别为5.04mg/L、43.53mg/L；当有机容积负荷在4.916.97kgCODCr/(m3滤料d)之间变化时，UBAF对NH4+-N和TN的平均去除率为82.07%、25.53%，出水N

8、H4+-N和TN的浓度分别为7.05mg/L、43.32mg/L。可见，随着系统有机容积负荷的增加，UBAF 对NH4+-N和TN的去除率逐渐下降。可见，当有机容积负荷升高时，有机容积负荷对NH4+-N的去除有明显的抑制作用，此时异养菌降解有机物的区间会沿滤料高度方向上移，异养菌的生存空间亦随之向上拓展，压缩了硝化自养菌的活动空间，而且，由于异养菌的比生长速率要远大于硝化自养菌，在争夺溶解氧和营养基质的竞争中，往往是异养菌优先利用水中的氧，在有机底物较为丰富的条件下大量繁殖，使硝化自养菌的增殖受到限制。有机容积负荷越高时，异养菌对硝化自养菌的抑制就越强烈，从而使得UBAF硝化性能呈现较大幅度的

9、下降。随着有机容积负荷的增加COD容积负荷，系统的硝化性能下降，硝酸盐氮浓度降低，可供反硝化菌用作电子受体的硝酸盐氮减少，反硝化菌的生长受到抑制，使得系统的脱氮性能下降。2.4氨氮容积对UBAF脱氮性能的影响当滤速为0.8m/h，气水比为2:1，水温为1625，且系统稳定运行时，NH4+-N容积负荷对UBAF除NH4+-N效果的影响如图5所示。图5 氨氮容积负荷对UBAF脱氮性能的影响Fig.5 Influence of ammonia nitrogen volumetric loading on UBAF denitrification由图5知，当NH4+-N容积负荷在0.370.45kgN

10、H4+-N/(m3滤料d)之间变化时，UBAF对NH4+-N和TN的平均去除率分别为85.26%、36.76%，出水NH4+-N和TN的平均浓度为4.82mg/L、31.97mg/L；当NH4+-N容积负荷在0.460.52kgNH4+-N/(m3滤料d)之间变化时，UBAF对NH4+-N和TN的平均去除率分别为82.52%、31.03%，出水NH4+-N和TN的平均浓度为6.88mg/L、41.05mg/L；当NH4+-N容积负荷在0.530.58kg NH4+-N/(m3滤料d)之间变化时，UBAF对NH4+-N和TN的平均去除率分别为80.13%、26.44%，出水NH4+-N和TN的平

11、均浓度为9.17mg/L、47.62mg/L。由此可见， UBAF对NH4+-N的去除率随进水NH4+-N容积负荷的增加而降低。这是因为，硝化细菌属于化能自养菌，比增长速率小、世代周期长、对环境条件变化较为敏感。当NH4+-N容积负荷较高时，高NH4+-N浓度会抑制硝化自养菌的生长，影响UBAF的硝化性能。硝化性能的下降，使可供反硝化菌用作电子受体的硝酸盐氮减少，反硝化菌的生长受到抑制，TN的去除率逐渐的下降，可见，NH4+-N容积负荷的增加会对UBAF系统的脱氮效果产生较为不利的影响。2.5气水比对UBAF脱氮性能的影响在滤速为0.8m/h，水温为1625，当进水NH4+-N浓度在27.89

12、mg/L41.36mg/L时，不同气水比对UBAF去除NH4+-N和TN的影响如图6所示。图6.气水比对UBAF脱氮性能的影响Fig. 6 Influence of air/water ratio on UBAF denitrification由图6可知，当气水比为1:1时，出水中的DO浓度为0.77mg/L1.35mg/L，UBAF对NH4+-N的平均去除率为79.34%COD容积负荷，TN的平均去除率为29.77%；气水比增加至2:1时，出水中的DO浓度为1.76mg/L2.65mg/L，UBAF对NH4+-N的平均去除率为86.83%，上升了7.49%，上升幅度较大，对TN的平均去除率为

13、35.44%，上升了5.67%；气水比增至3:1时，出水中的DO浓度为2.32mg/L3.35mg/L，UBAF对NH4+-N的平均去除率在87.98%，增加了1.16%，对TN平均去除率为33.89%，下降了1.55%。可见，随着气水比的增加，UBAF对NH4+-N的去除率呈上升的趋势。这是因为水中溶解氧充足有利于氨氮的氧化。气水比是控制DO浓度的主要操作条件，DO浓度随气水比增大而增大。根据双膜理论，氧气传递速率的大小由气液两相停滞膜的阻力决定，气水比越大，膜间传质阻力越小，生物膜内溶解氧浓度也越高，相应地提高了好氧微生物的活性和生物降解速率。但当气水比拟大时，溶解氧穿过生物膜较深，生物膜

14、的兼氧及厌氧层薄，内部难以形成缺氧区，大量的氨氮被转化为硝酸盐氮和亚硝酸盐氮，因此反硝化效果较差，TN的去除率比拟低，出水TN浓度较高；而相对气水比拟小时，生物膜内的厌氧层加厚，反硝化效果变好；但当气水比为1:1时，因硝化作用进行的不彻底致使TN去除效果又变差【6】。3.结论和建议水温对UBAF脱氮效果影响较大。当水温小于10时，UBAF对NH4+-N和TN的平均去除率分别为69.19%、 25.35%；水温1020时，UBAF对NH4+-N和TN的平均去除率为80.15%、33.68%；在水温大于20时COD容积负荷，NH4+-N和TN的平均去除率分别为89.16%，38.75%。水温越高，

15、UBAF脱氮效果越好。在水温为1625，气水比为2:1时，当水力负荷由0.8m/h增加至1.2m/h时，UBAF对NH4+-N的平均去除率下降了2.54%，对TN的平均去除率下降了4.02%；水力负荷由1.2m/h增至1.8m/h时，UBAF对NH4+-N的平均去除率下降了6.24%，对TN的平均去除率下降了5.71%。随着水力负荷的升高，UBAF脱氮效果呈下降趋势。气水比对脱氮效果影响较大，在水力负荷为0.8m/h，水温为1625，气水比为1:1时，UBAF对NH4+-N和TN的平均去除率为79.34%、29.77%；气水比增加至2:1时，UBAF对NH4+-N和TN的平均去除率为86.83%、35.44%；气水比增至3:1时，UBAF对NH4+-N和TN的平均去除率为87.98%、33.89%。两段UBAF，对TN去除率效果不佳，为了增加对TN的去除效果，到达?城镇污水处理厂污染物排放标准?(GB18918-2002)中的一级标准，笔者建议增加缺氧滤池进行反硝化，以到达最正确的脱氮效果。参考文献：【3】MorsyleideF.Rosa, et al.Biofilm development and ammonia removal i