沸石滤料曝气生物滤池启动性能研究_田文华

沸石滤料曝气生物滤池启动性能研究田文华文湘华钱易(清华大学环境科学与工程系环境模拟与污染控制国家重点实验室,北京100084)摘要沸石滤料曝气生物滤池(ZBAF)对氨氮的去除包括生物硝化和离子交换两种作用。中试装置启动试验表明,初期对氨氮的去除以离子交换作用为主,末期以硝化作用为主,不能以氨氮总去除率达到稳定作为启动过程结束的标志,而应以氨氮硝化去除率达到稳定作为标志。沿程试验表明,硝化细菌对沸石的“生物再生功能”,实质是已被沸石交换的氨氮被水中浓度较大的其他阳离子交换下来后,被硝化菌所利用的现象;沸石表面有生物膜时,仍具有交换氨氮能力。关键词天然沸石曝气生物滤池离子交换硝化反应启动Characteristicsofzeolitemediabiologicalaeratedfilterduringstart-upTianWenhuaWenXianghuaQianYi(ESPCStateKeyJointLaboratory,DepartmentofEvnironmentalScienceandEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084)AbstractTheremovalofammoniainazeolitemediabiologicalaeratedfilter(ZBAF)includestwotypesofreactions:nitrificationandionexchange.Thestart-upofapilotscaleZBAFinthisstudyshowedthationexchangewasthemajorcontributortoammonia-nitrogenremovalatthebeginning,andnitrificationreactionplayedthemainroleintheend.Theendofthestart-upphasewassignaledbythatnitrificationattainedstablestatenotbythetotalammoniaremovalrate.TheparametersprofilealongthedepthofZBAFshowedthat“biologicalregeneration”wasessentiallyprocessedasthatthedesorbedammoniafromzeolitewasutilizedbynitrifiers.Theexperimentalsoshowedthatzeolitewasstillcapableofexchangingtheammoniainliquidafterhavingbiofilmattachedonitssurface.Keywordsnaturalzeolite;biologicalaeratedfilters(BAF);ionexchange;nitrification;start-up1前言氨氮是污水处理中最主要的目标去除物之一。曝气生物滤池(BAF)将较短的水力停留时间与长的污泥龄统一起来,有利于硝化细菌这类世代期较长的细菌生长,对氨氮具有较高的去除效率,因此,被广泛应用于污水中氨氮的去除。BAF的滤料通常为陶粒,但由于天然沸石具有很高的孔隙率和较大的比表面积,尤其是对氨氮具有很大的交换容量,可以减小氨氮冲击负荷对出水水质的影响[1—4],且沸石对氨氮的离子交换性能形成了有利于硝化杆菌生存的微环境[5],而价格又只有陶粒价格的1/4—1/6,因此,适合作为BAF滤料。清华大学在国内率先进行了沸石滤料曝气生物滤池(ZBAF)去除生活污水中氨氮的试验研究,采用单级BAF且水力停留时间为1h时,COD、氨氮和浊度去除率可分别达到73.9%、88.4%和96.2%,出水经过消毒可达到冷却回用水水质的要求[6],并申请了发明专利(02116307.3)。由于沸石对氨氮具有离子交换和吸附作用,因此ZBAF启动过程不同于一般的BAF,启动终点的判断方法也不一样。本文通过对ZBAF中试装置启动过程的研究,来探讨沸石去除氨氮的规律和机理,同时提出判断挂膜成熟的标志。2试验装置和方法2.1试验装置及工艺流程ZBAF反应柱为Ф200mm有机玻璃柱,总高约为5.5m(见图1),其中装填4—6mm天然斜发沸石。反应器采用下向流形式,其中好氧段高度2.1m,过滤段高度0.9m。反应柱管壁两侧沿滤料顶部向下每隔0.3m分别设一个污水取样口和一个陕西省电力公司科技开发基金资助项目第3卷第12期环境污染治理技术与设备Vol.3,No.122002年12月TechniquesandEquipmentforEnvironmentalPollutionControlDec