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北極星水處理網訊:摘要：采用硝化-反硝化生物濾池作為垂直潛流人工濕地處理生活污水的預處理單元。結果表明：試驗期間在缺氧與好氧區(qū)的體積比為1：3的情況下，BAF預處理生活污水的較佳工況為：水力負荷為q=10.91m3/㎡·d、氣水比3：1、回流比R=150%、對CODcr的平均去除率79.91%、氨氮的平均去除率為80.35%、總氮的平均去除率為66.83%及污染物去除率的沿程分布。

關鍵詞：硝化-反硝化生物濾池；生活污水；預處理

引言：硝化-反硝化生物濾池是將傳統(tǒng)的A/O工藝與曝氣生物濾池工藝相結合，在有效降解污水中有機污染物的同時，也能夠滿足對污水生物脫氮的要求，具有負荷高，出水水質好，占地省等優(yōu)點，可用于生活污水生態(tài)處理的預處理環(huán)節(jié)。

一、硝化-反硝化生物濾池原理

1.裝置

采用硝化-反硝化生物濾池工藝預處理生活污水。試驗采用一根高1.8 m直徑90mm的有機玻璃柱，內置1000mm高輕質多孔陶粒填料，承托層以上每隔250mm設一個取樣口，共設4個，設定的缺氧與好氧區(qū)（A/O）的體積比為1：3，曝氣頭位于承托層以上250mm處。

2.材料

用水為由葡萄糖、CH₃COONa、（NH₄）₂SO₄、KH₂PO₄及微量元素配制的模擬生活污水，各項水質指標CODcr為181.4~256.3mg·L-1，NH4+-N質量濃度為28.78~37.60 mg·L-1，TN質量濃度35.42~42.36 mg·L-1。

陶粒填料性質參數(shù)：粒徑為3~5mm，密度1.4~1.6 g/cm3，堆積密度為0.84~0.95g/cm3，比表面積為3.0~4.0㎡/g，孔隙率為20~30%。

3.測試指標和分析方法

主要測試指標有CODcr、NH₄⁺-N和TN，分析方法按照《水和廢水水質監(jiān)測方法》進行。

二、生物濾池預處理生活污水效果及影響因素

生物濾池反應器啟動采用投加活性污泥悶曝，連續(xù)流培養(yǎng)的模式進行，即在反應器啟動時投加一定量的活性污泥作為種泥，先悶曝培養(yǎng)3d，然后連續(xù)進水運行30 d后，測柱內CODcr、氨氮的去除率均都達到70%以上就標志著掛膜成功[7]，啟動完成。

1.水力負荷對BAF處理效果的影響

水力負荷的變化影響著CODCr、氨氮、總氮的去除率，在進水CODCr為192.8～258.2 mg·L-1，氨氮、總氮質量濃度分別為 28.2～36.4、35.2～43.7mg·L-1時，其對應的CODCr平均去除率為79.25 %、78.27%、75.66%，氨氮平均去除率為77.54%、77.84%、73.43%，總氮平均去除率為61.18%、58.10%、54.63%?？梢姡€(wěn)定運行期間，CODcr的去除效果隨著水力負荷的增加，系統(tǒng)對CODcr的平均去除率呈現(xiàn)微弱下降的趨勢。分析認為，隨水力負荷不斷增加，污水在濾池中的水力停留時間縮短，有機負荷也相應增加，部分有機物來不及降解，同時增加了濾層間的過濾速度和水力剪切力，很容易使生物膜被沖脫，影響處理效果[9]?？傮w來說，水力負荷對CODcr的去除效果影響不大，適當提高水力負荷仍舊可取得較佳的去除效果。

2.氣水比對BAF處理效果的影響

氣水比的變化影響著 CODCr、氨氮、TN的去除率，在CODcr進水濃度為188.8～238.6mg·L-1，氨氮、TN的質量濃度分別為29.62～35.6 、36.62～44.6 mg·L-1時，其對應的CODcr平均去除率為75.66 %、81.32%、80.36%，氨氮平均去除率為71.60%、74.24%、82.16%，總氮平均去除率為54.63%、59.98%、47.33%?？梢姡S著氣水比的增加，系統(tǒng)對CODcr的平均去除率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。分析認為，當氣水比由1：1升高到3：1時，水中溶解氧量也隨之增加，促進了好氧微生物的生長，使反應器對CODcr去除能力提高。當氣水比由3：1升高到5：1時，由于水中溶解氧量達到平衡，再加大曝氣不僅不會增加溶解氧量，反而增強了水體的湍流，造成水中溶解氧的解析及填料上生物膜的脫落，降低了固定化微生物的濃度，導致反應器去除污染物的能力下降。

3.回流比對BAF處理效果的影響

在不同回流比條件下，BAF工藝對CODcr的平均去除率呈現(xiàn)先增加再減小的趨勢。當回流比從50%提高至100%時，系統(tǒng)對CODcr的平均去除率由78.70 %升高到81.32%，這表明適當增加回流比對CODcr的去除是有利的，這是因為回流比的增加，系統(tǒng)的水力負荷增加，水力剪切力也隨之增加，可以促進生物膜的更新作用，同時避免懸浮顆粒包裹于生物膜表面，保證了傳質效果，從而保持微生物在系統(tǒng)中有較高的活性。此外，硝化-反硝化生物濾池主要用于脫氮，當回流比增加，回流到硝化-反硝化生物濾池中的NO2--N、NO3--N的量相應增加，此時更多的有機物被反硝化細菌作為碳源進行反硝化去除。當回流比提高至150%時，系統(tǒng)對CODcr的平均去除率下降到78.87%，這是因為提高回流比導致系統(tǒng)水力停留時間縮短，削弱了異養(yǎng)菌生物降解的作用，部分有機物來不及被微生物分解利用便隨水流排出，使CODcr的去除率有所下降。總體來說，提高回流比對有機物的去除影響不大，在不同回流比條件下，有機物的去除率都大于75%以上。

三、硝化-反硝化生物濾池在污水處理中的應用分析

污水經過缺氧區(qū)后，其氨氮的平均去除率為49.56%。分析氨氮在缺氧區(qū)達到較高的去除效率主要原因可知：一是回流水的稀釋作用；二是生物吸附和濾料截留作用；三是回流混合液中的溶解氧使進水中的氨氮發(fā)生了好氧硝化；四是發(fā)生氨氧化作用。當濾層高度500mm時氨氮的平均去除率提高了26.69%，這是因為硝化過程對溶解氧的需求較高，只有當溶解氧濃度較高時硝化菌才會保持較高的活性，在該段區(qū)域內，水中的溶解氧比較高，有機物經缺氧段作為碳源消耗利用后濃度降低，有利于硝化菌的生長，硝化菌成為優(yōu)勢菌種，表現(xiàn)為濾層對氨氮具有很高的去除率。因此，本工藝對于氨氮的去除，從根本上取決于好氧區(qū)的硝化作用，同時好氧區(qū)的硝化是前置反硝化的前提，硝化作用的好壞決定著本工藝反硝化性能的優(yōu)劣。在濾層500~ 1000mm內，氨氮去除率僅增長了4.1%，這是因為在濾層250~500mm內己形成穩(wěn)定的硝化狀態(tài)，所以在后500mm段，氨氮去除率增加有限。

在缺氧區(qū)（0~250mm）總氮的平均去除率為 57.99%，占總去除率的86.78%。在缺氧區(qū)內總氮濃度急劇下降主要有三個方面原因：一是缺氧區(qū)內硝態(tài)氮利用污水中的可生物降解有機物進行反硝化反應，實現(xiàn)脫氮；二是原污水對回流液中的硝態(tài)氮稀釋作用使得總氮濃度急劇下降；三是由于氨氧化作用。在好氧區(qū)（500~1000mm）內，總氮仍有8.84%的去除率，說明在好氧區(qū)發(fā)生了同步硝化反硝化現(xiàn)象，分析可能的原因：在運行過程中由于曝氣不均勻，氣泡沿器壁上升，使濾料層出現(xiàn)局部變黑的情況，在濾料顆粒間的孔隙中形成適合反硝化的缺氧或厭氧環(huán)境。根據(jù)好氧生物膜的構造可知，在生物膜內產生了溶解氧梯度，生物膜表面的溶解氧較高，以好氧的硝化菌為主，而生物膜內部則存在缺氧區(qū)，反硝化菌占優(yōu)勢。

四、結論

有機物經硝化-反硝化生物濾池預處理，進入垂直潛流人工濕地處理后，出水可達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918－2002）的一級A標準。該工藝系統(tǒng)投資和運行成本低，處理效果好。在缺氧段0~250mm濾料層內發(fā)生了明顯的反硝化作用，使總氮得到了有效的去除，而好氧段對總氮也有一定的去除效，說明在好氧狀態(tài)下存在同步硝化反硝化作用。

原標題:硝化-反硝化生物濾池在污水處理中的應用

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