深床过滤中的生物反硝化动力学实验研究_范荣桂

生物反硝化作用是指在无氧条件下,利用反硝化菌将NO3-和NO2-还原为N2的过程.反硝化作用是生物脱氮的关键环节.反硝化菌属异养兼性厌氧菌,在无分子态氧时,以NO3-或NO2-为电子受体,以有机碳为电子供体进行反硝化反应[1].由于异养反硝化菌生长周期短,速度快,在废水处理中多有研究[2-4].Nilsson等人还采用固定化技术对异养反硝化过程中出水细菌数量变化情况进行了研究[5].本研究则以轻质填料为生物膜载体,考察生物反硝化动力学行为.1实验装置与实验方法生物反硝化实验装置及工艺流程如图1所示.实验系统由反硝化塔、外加碳源加料装置及相应的辅助装置构成.进水硝酸盐氮浓度(20～70)×10-3kg/m3,进水浊度1.5～5NTU,CODcr(25～50)×10-3kg/m3;塔内充填φ3～4mm的轻质填料,填料高度2.0m,反硝化塔总高为3.3m;采用纯度为95%的工业品甲醇为外加碳源.反硝化塔上均匀布置7个采样口.实验时水力负荷为4～7m3/m2·d.实验中NO3--N、NO2--N采用比色法及离子色谱法同时测定,测定方法符合《水和废水监测分析方法》[6]之规定.2深床过滤过程中的生物反硝化动力学模型图2为简化的深床生物反硝化模型.若废水以薄层的形式流过填料层,并假设在流动过程中不会产生扰流,没有反混作用,即认为流动过程类似于推流式;且只考虑生物反硝化作用,并认为反应速度恒定;整个系统处于稳定状态.取塔中任意一薄层,如图2,对其进行物料衡算,有:CH3OH高位贮槽计量泵进水贮槽压差计流量计空气压缩机图例:出水贮槽取样口;测压口;压力泵;气体扩散装置深床过滤中的生物反硝化动力学实验研究范荣桂1,范彬2,栾兆坤2(1.辽宁工程技术大学资源与环境工程学院,辽宁阜新123000;2.中国科学院生态环境研究中心环境水化学国家重点实验室,北京100085)收稿日期:2006-10-10基金项目:国家“863”高技术研究发展项目(2003AA601010)作者简介:范荣桂(1962-),男,安徽芜湖人,博士,副教授,主要从事水资源与水污染控制工程技术研究.摘要:研究了深床过滤过程中的生物反硝过程,构建了相应的动力学模型,分析了反硝化脱氮中的传质及生物反应过程对反应动力学的影响;实验结果证实了升流式深床过滤过程中的生物反硝化反应动力学级数在1/2~1级之间,并与所建动力学模型