贝壳与球形塑料填料曝气生物滤池的硝化特性比较_熊小京

第44卷第4期厦门大学学报(自然科学版)Vo.l44No.42005年7月JournalofXiamenUniversity(NaturalScience)Ju.l2005贝壳与球形塑料填料曝气生物滤池的硝化特性比较收稿日期:2004-07-05基金项目:福建省自然科学基金(D0210004)资助作者简介:熊小京(1963-),男,博士,副教授.xiongxj@xmu.edu.cn熊小京,叶志隆(厦门大学环境科学研究中心,福建厦门316005)摘要:采用曝气生物滤池,考察贝壳与球形塑料填料的硝化特性变化情况.研究结果表明,贝壳填料曝气生物滤池因贝壳中CaCO3的溶解为硝化反应提供碱度,硝化率保持在较高的水平,而球形塑料填料曝气生物滤池因碱度不足,硝化率处于较低的水平.贝壳填料曝气生物滤池内pH值沿池深方向呈逐渐升高趋势,而球形塑料填料滤池则相反.外加碱度可以提高曝气生物滤池的氨氮去除率.贝壳填料的曝气生物滤池相比于传统的塑料填料曝气生物滤池具有明显的硝化处理优势.关键词:贝壳;球形塑料;低pH值;硝化中图分类号:X703.1文献标识码:A文章编号:0438-0479(2005)04-0538-04氨氮作为水体富营养化的重要因素,已经成为污水深度处理的重要指标.污水的生物脱氮因具有运行成本低、管理方便等优点,成为目前水污染控制脱氮研究的主要方向.生化硝化反应主要由两个步骤组成,NH4+-N先被氧化成NO2--N,然后再进一步氧化成NO3--N.依据硝化反应化学计量式可以得出:每去除1gNH4+-N需消耗7.14g的碱度(按CaCO3计)[1].对于硝化需要碱度的问题,不少研究者通过投加NaH-CO3或NaOH来补充碱度[2,3],而这无疑增加了废水生化脱氮工艺的运行管理的成本.近年来,随着污水处理技术的发展,作为生物膜法的新发展曝气生物滤池已被运用到废水处理领域.与传统污水处理技术相比,它具有处理效率高,占地面积小,基建及运行费用低,管理方便和抗冲击负荷能力强等特点[4];同时,由于其较活性污泥法更适于硝化菌的生长[5,6],特别是在低pH值条件下较活性污泥仍具有硝化性能而广泛应用于含氮废水处理[7].在曝气生物滤池处理工艺中,滤料的选择,不仅直接影响到整体工艺的运行效率,而且也是影响工艺造价的最主要因素之一[8].海产废弃物贝壳不仅具有适合生物生息的粗糙表面,而且含有丰富的CaCO3[9],目前在日本已被广泛应用于生物接触氧化处理中的生物膜载体,与传统的载体材料相比,具有脱氮除磷效率高等优点.本实验采用曝气生物滤池,以贝壳中的CaCO3为碱度来源,通过改变进水氨氮浓度、pH值等条件因子,对比考查贝壳填料和球形塑料填料的硝化反应特性,确立无碱度调整条件下贝壳填料曝气生物滤池的脱氨氮操作条件.1材料和方法1.1装置及操作条件图1试验装置与流程图Fig.1Experimentalapparatusandflow-sheet实验装置见图1.A和B反应柱均采用PVC管材,柱高1m,内径75mm.其中A柱充填0.5m高的贝壳(孔隙率81.0%);B柱充填0.5m高直径5mm的球形塑料填料.填料层底部均设置散气头进行曝气,保持整个反应柱处于好氧状态,柱底设有取样口.原水从柱的顶端进入,处理水从底端流出.原水pH的变化范围为5.3～6.6;水力停留时间HRT靠调整进水流量,出水流量及溢流量来设定,本实验为8.3h.1.2原水组成原水组成包括葡萄糖130mg/L,磷酸二氢钾44mg/L,硫酸镁75mg/L,氯化钠50mg/L,氨氮浓度及进水pH值变化则通过投加不同量的硫酸铵与碳酸氢钠来改变.1.3操作方法反应柱采用自然挂膜启动(约四周).通过改变进水氨氮负荷、进水pH值(投加碳酸氢钠)等不同工况来考查装置的硝化效率变化.每种工况的改变经过约十天的稳定期,具体的工况参数见表1.表1工况参数表Tab.1Parametersatdifferentexperimentalruns工况进水pH进水NH4+-N/mgL-1氨氮负荷/gm3d-115.3～5.71532.625.3～5.73065.235.3～5.760130.446.4～6.660130.4实验中选择反应柱出口所得的水样来评价各工况硝化效率.每种工况取三组平行数据,经计算所得硝化率误差小于10%,则认为该工况已经达到稳定,并且所得数据有效.1.4分析方法pH和DO分别采用雷磁pHB-4pH计和ORIONmodel810溶解氧计;COD采用酸性高锰酸钾法;氨氮及硝酸盐氮分别采用纳氏试剂分光光度法和酚二磺酸光度法(HP8453紫外可见分光光度仪).图2不同氨氮浓度进水条件下A和B柱的硝化特性比较Fig.2ComparisonoftransientbehaviorofNH4+-Nremovala