生物沸石人工濕地-反硝化床深度處理二級出水特性研究.pdf

1、城鎮(zhèn)污水處理廠二級出水具有易于微生物降解的有機(jī)物濃度低、氨氮和TN濃度較高的特點(diǎn)。對其進(jìn)行深度脫氮處理可以減輕受納水體的污染負(fù)荷、補(bǔ)充我國的淡水資源。
　　以湖南省長沙縣某城鎮(zhèn)污水處理廠二級出水為研究對象，基于生物沸石快速吸附-再生動態(tài)平衡技術(shù)構(gòu)建了生物沸石人工濕地現(xiàn)場中試裝置，考察了其對二級出水中氨氮強(qiáng)化硝化的效果、溫度的影響。從生物沸石人工濕地進(jìn)出水氨氮減少量、硝態(tài)氮增加量、TN變化量三個(gè)方面定量分析了氮的主要去除途徑。結(jié)合沸

2、石基質(zhì)硝化反硝化潛力、生物沸石人工濕地ORP時(shí)空分布特征淺析了強(qiáng)化硝化機(jī)理。根據(jù)生物沸石人工濕地出水中硝態(tài)氮的濃度，在實(shí)驗(yàn)室配水開展反硝化床試驗(yàn)，考察了3組不同木屑體積比反硝化床的硝態(tài)氮去除效果，沿程硝態(tài)氮變化，出水有機(jī)物、氨氮、亞硝態(tài)氮變化，以及溫度、水力停留時(shí)間的影響。主要研究結(jié)論如下:
　　1.生物沸石人工濕地強(qiáng)化硝化二級出水中氨氮的效果顯著。在正常運(yùn)行階段，生物沸石人工濕地對氨氮的平均去除率高達(dá)90.5％，出水中氨氮的濃度

3、低于0.5 mg/L。
　　2.溫度對生物沸石人工濕地氨氮硝化率的影響顯著。低溫階段(7℃～13℃)生物沸石人工濕地對氨氮的平均硝化率為50.1％，正常運(yùn)行階段(18℃～34℃)生物沸石人工濕地對氨氮的平均硝化率為134.9％。
　　3.在生物沸石人工濕地377 d的運(yùn)行期間，進(jìn)出水氨氮的減少量和硝態(tài)氮的增加量基本保持一致。氨氮主要是被生物沸石人工濕地內(nèi)的微生物通過硝化作用轉(zhuǎn)化成了硝態(tài)氮。
　　4.生物沸石人工濕地各部

4、位不同運(yùn)行時(shí)間段的ORP值都在300 mV以上，平均值為456 mV，表現(xiàn)出好氧環(huán)境，硝化能力強(qiáng)。在進(jìn)水2h、放空0h、3h和7h時(shí)人工濕地的平均ORP值分別為436.2 mV、457.6 mV、476.9 mV和452.0 mV，進(jìn)水?dāng)y帶的氧和大氣復(fù)氧可以滿足生物沸石人工濕地發(fā)生硝化和有機(jī)物降解反應(yīng)對溶解氧的需求。在埋深15 cm、25 cm和35 cm處人工濕地的平均ORP值分別為538.7 mV、424.1 mV和404.2mV，

5、生物沸石人工濕地的復(fù)氧主要來自大氣擴(kuò)散和進(jìn)水本身的溶解氧。隨著生物沸石人工濕地埋深的增加，大氣擴(kuò)散作用減弱，因此ORP沿深度逐漸降低。
　　5.生物沸石人工濕地沸石的平均硝化潛力和反硝化潛力分別為1.30 mg·kg-1·h-1、11.19 mg·kg-1·h-1。生物沸石人工濕地系統(tǒng)中的硝化潛力和反硝化潛力均表現(xiàn)出明顯的分層現(xiàn)象。表層、中層和底層的平均硝化潛力分別為1.86 mg·kg-1·h-1、1.06 mg·kg-1·h-

6、1和0.98 mg·kg-1·h-1，平均反硝化潛力分別為12.53 mg·kg-1·h-1、11.09 mg·kg-1·h-1和9.94mg·kg-1·h-1。沿水流方向，硝化潛力逐漸降低，反硝化潛力逐漸升高。
　　6.在正常運(yùn)行階段，反硝化床進(jìn)水硝態(tài)氮的平均濃度為9.9 mg/L，1號（木屑體積占比為50％）、2號（木屑體積占比為30％）和3號（木屑體積占比為15％）反硝化床對硝態(tài)氮的平均去除率分別為63.4％、50％和33.

7、9％，平均去除效能分別為6.4 gN·m-3·d-1、5.8gN·m-3·d-1和4.3 gN·m-3·d-1。本實(shí)驗(yàn)條件下，木屑最佳體積占比為50％。
　　7.反硝化床中硝態(tài)氮的濃度沿程降低，硝態(tài)氮沿程降低的幅度與木屑填充量正相關(guān)。木屑填充量越多，提供的電子供體越多，硝態(tài)氮沿程降幅越大。0 cm～20 cm、20 cm～40 cm和40 cm～60 cm三段的單位距離硝態(tài)氮的降低值并不一致，表明硝態(tài)氮在反硝化床中不是被勻速的沿程

8、去除的。
　　8.在啟動階段的第1天和2天，1號、2號和3號反硝化床出水中COD、氨氮、亞硝態(tài)氮濃度極高，最高分別為463.3、397.6和200.3 mgCOD/L，14.72、8.56和3.59mgNH4+-N/L，1.61、1.27和1.20 mgNO2--N/L。主要是木屑在水中自然浸出有機(jī)質(zhì)和氨氮產(chǎn)生的。到第3天，1號、2號和3號反硝化床出水中COD、氨氮、亞硝態(tài)氮濃度迅速降低，后期緩慢降低并穩(wěn)定。
　　9.在正常

9、運(yùn)行階段，1、2、3號反硝化床出水中COD、氨氮、亞硝態(tài)氮的平均濃度分別為17.1、13.9和11 mgCOD/L，0.31、0.25和0.20 mgNH4+-N/L，0.09、0.18和0.10mgNO2--N/L。正常運(yùn)行階段木屑中有機(jī)物和氨氮的釋放速率和微生物對碳源和氨氮的利用速率達(dá)到平衡，出水COD和氨氮的濃度基本穩(wěn)定。亞硝態(tài)氮主要來自反硝化作用的中間產(chǎn)物。
　　10.溫度、水力停留時(shí)間對反硝化床硝態(tài)氮的去除效果均有所影響