生物活性炭滤池修复地表水的研究

Word版本，下载可自由编辑生物活性炭滤池修复地表水的研究采纳自行设计的生物滤池反应器去除地表水中的氮，考察了HRT、水力负荷和氨氮负荷对生物滤池出水水质的影响。结果表明:系统TN去除率随水力负荷的增强而下降，氨氮去除率无显然变化，水力负荷小于1.2m3/(m2-d)，TN去除率达到54%以上;在进水氨氮质量浓度为14.52～17.44mg/L条件下，HRT为10h时，生物滤池对氮去除效果较好;当HRT为6h，进水氨氮负荷增强到0.048kg/(m3-d)以上，氨氮和TN平均去除率分离为96%和31%。随着许多地表水水质日益恶化，水中C/N低，N、P含量高的特点尤为突出。目前脱氮是水处理的讨论热点，大量的生活污水、工业废水中携带含氮污染物排入受纳水体，对地表水举行深度脱氮具有一定的难度。

地表水中的氨氮过高不但会消耗水中溶解氧，还可能诱发富养分化。目前受污染地表水的生物脱氮办法大多采纳生物膜法，其中生物滤池是有代表性的工艺。本文针对我国地表水水质普遍低碳高氮的特点，采纳生物活性炭滤池处理污染地表水，利用添加甲醇为碳源强化生物滤池的脱氮效能，同时以颗粒活性炭为填料的生物滤池中，利用物化吸附和生物作用等途径将氮素去除。

1实验部分

1.1实验装置

设计反应器结构如图1所示，由有机玻璃加工而成，反应器容积10L，其中反应器底部约4L，中间部分6L。反应器底层以直径为1～3cm的鹅卵石作为承托层，厚度为10cm，上层以直径为4.0mm颗粒活性炭作为填料，长度为4～10mm的柱状颗粒活性炭，厚度为25cm。

图1生物处理工艺

1.2实验用水水质

本实验所处理的水取自A城市内河河道。表1为河水水质监测数据，结果显示水质等级为劣Ⅴ类。

1.3分析项目及办法

CODMn:酸性高锰酸钾法;氨氮:纳氏试剂分光光度法，参照GB7479—87《水质铵的测定纳氏试剂比色法》;亚硝酸盐氮:N-(l-萘基)-乙二胺光度法，参照

表1实验期间对A河道断面的监测数据

GB7493—87《水质亚硝酸盐氮的测定分光光度法》;硝酸盐氮:紫外分光光度法;TN:过硫酸钾氧化紫外分光光度法，GB11894—89《水质总氮的测定碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法》;TP:钼酸铵分光光度法，GB11893—89《水质总磷的测定钼酸铵分光光度法》。

2结果与研究

2.1不同水力负荷对去除氮的影响

水力负荷与HRT是一对相关联的参数，水力负荷大则水力停歇时光短，反之则长。对于反应器而言，填料上的微生物与污水中的基质举行作用需要一定的接触反应时光作保证。另一方面，水力负荷对控制生物膜厚度、改善传质等方面也有一定的作用。

反应器内不同微生物群落趋向于分布在其各自具有最大竞争优势的区域，水力负荷增强，原先保持的平衡将被打破。假如水力负荷过高，有机负荷也增强，异养的硝化细菌生长比较占优势，反硝化细菌处于劣势，不利于脱氮反应的举行。邱立平等的讨论表明在不同进水负荷条件下，曝气生物滤池总氮去除可达60%。因此确定相宜的水力负荷，对提升生物滤池的处理性能有着重要的意义。

实验条件:温度为19～21℃，ρ(NH3－N)=15.24～17.96mg/L，ρ(TN)=19.36～22.17mg/L，外加碳源。图2为水力负荷对氮的去除。由图2可知:随着水力负荷的逐渐增强，出水氨氮浓度没有显然的变化，而随着水力负荷增强，出水TN浓度逐渐增大，TN去除率下降。

图2水力负荷对氮的去除

当水力负荷为0.94～1.24m3/(m2-d)，TN去除率为54.3%～61.9%;水力负荷为1.40～1.71m3/(m2-d)，TN去除率没有显然变化，此时TN去除率为27.3%～34.2%;水力负荷为1.87m3/(m2-d)时，TN去除率下降为15%左右。水力负荷过大，TN去除效果下降，挑选相宜的水力负荷，在工程实际中有着重要的作用。

2.2不同HRT对氮去除的影响

水力停歇时光(HRT)是影响处理效果的一个重要因素。HRT过大，水力负荷小，工程设备规模和投资费用也随之增大，在满足处理要求的前提下，应尽可能削减HRT。为此，本实验针对不同HRT，设计了3组实验，HRT分离为4，6，10h，生物滤池对水中氮的去除如图3所示。

图3HRT对氮去除的影响

实验条件:温度18.2～21.0℃，ρ(NH3－N)为14.52～17.44mg/L，ρ(TN)为19.65～22.17mg/L，外加碳源。按照实验结果，HRT的削减增强了污染物负荷，由图3可知:HRT大幅降低，出水氨氮浓度没有显然变化，而随着HRT的延伸，TN去除效果显然提升。

HRT由6h降为4h时，TN去除率从26.1%下降到12.5%。当HRT为10h时，出水TN浓度发生了显然下降，此时TN去除率为61.9%。因为工程实际设计中，HRT不宜过大，在此实验条件下，HRT为10h时，生物滤池对氮的去除效果较好。

2.3进水氨氮负荷对氮去除的影响

在进水流量一定条件下，考察氨氮负荷对系统去除效果的影响，有助于了解系统抗氨氮冲击负荷的能力［10］。本实验举行不同氨氮浓度对氮去除效果的讨论。1号与2号为不同批次从A河道取回的水样，两组不同氨氮浓度，举行对照如图4所示。

图4进水氨氮负荷对氮去除的影响

实验条件:HRT为6h，温度为17.8～23.0℃，外加碳源;1号水样ρ(NH3－N)为2.39～3.03mg/L，ρ(TN)为10.48～14.69mg/L，2号水样ρ(NH3－N)为14.52～16.09mg/L，ρ(TN)为19.17～21.17mg/L。

由图4可知:随着进水氨氮浓度的增强，出水氨氮浓度也增强。在1号中，进水氨氮负荷为0.009～0.012kg/(m3-d)时，氨氮去除率达到98%以上，出水氨氮浓度为0.04～0.10mg/L;2号中，进水氨氮负荷增强到0.048～0.065kg/(m3-d)时，氨氮去除率为90%左右，出水氨氮浓度为1.17～1.79mg/L。

本阶段随着进水氨氮负荷的增强，供氧量保持不变，所以负荷的增强造成溶氧的相对不足，而硝化过程是一个好氧过程，因此进水氨氮负荷增强抑制了硝化作用，所以氨氮去除率呈下降趋势。另外，1号出水中亚硝酸盐氮浓度为0.002～0.004mg/L，几乎没有亚硝酸盐氮的堆积;而2号出水中亚硝酸盐氮浓度为0.75～1.13mg/L。

这是因为氨氮浓度较高时，水蔓延到膜表面的氧量和膜内的氧量在一定曝气强度下基本是恒定的，硝化细菌得不足够的溶解氧来氧化中间产物亚硝酸盐氮，因而导致亚硝酸盐氮堆积增多。

由图4可知:1号进水TN浓度为10.48～14.69mg/L，出水TN浓度为4.12～4.71mg/L，TN平均去除率为66.4%;2号进水TN浓度为19.17～21.17mg/L，出水TN浓度为12.80～17.85mg/L，而TN平均去除率仅为19.7%。

2.4、TP的去除

磷是引起地表水富养分化的主要养分物质之一。污染河流中TP超标，由图5可见，通过反应器可去除水体中部分TP。1号、2号分离为不同批次从A河道运回的水样，2号的水质污染状况比1号严峻，可能是因为2号取水之前受到降雨的影响。

图5：TP去除状况

实验条件:HRT为6h，温度为17.8～23.0℃，ρ(TP)为0.93～1.62mg/L，外加碳源。如图5所示:1号进水ρ(TP)为0.93