人工快速渗滤系统脱氮机理试验研究

人工快速渗滤系统（Constructedrapidinfiltra-tionsystem，简称CRI系统），在对各种类型土地处理系统研究总结的基础上，针对传统污水土地处理系统普遍存在的水力负荷低、单位面积处理能力小等问题，借鉴了污水快速渗滤土地处理系统和人工构造湿地系统的优点，取长补短，逐步发展起来的一种具有自身特色的新型污水处理技术[1-2]。由于其兼具了污水快速渗滤土地处理系统和人工构造湿地系统的优点，而越来越受到青睐[3-5]。CRI系统对COD、NH3-N、SS和LAS等均具有良好的去除效果，尤其是对于氨氮的去处率高达85%以上，但是，对于TN的去除率却只有10%～30%，致使CRI系统出水总氮浓度高于城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）中一级A标的要求（TN（以N计）≤15mg·L-1）[6-8]。本研究在室内相同运行条件下，以人工试验土柱模拟CRI系统，通过监测人工试验土柱不同高度出水的氨氮、硝态氮和总氮的浓度，分析其随高度的变化规律，以期揭示CRI系统脱氮的机理。1试验部分1.1试验设计人工试验土柱高1800mm，填料高度为1500mm，内径220mm，人工试验土柱有效截面积为0.038m2。试验进水：试验用水取自西南交通大学新校区附近的农户的生活污水，沉淀1～2h后使用。距土柱顶端300mm处设置一环形布水管，布水管前安装一个转子流量计，污水由上至下通过渗滤介质而得到净化处理。人工试验土柱进水流程为：进水桶→循环泵→流量计→人工试验土柱→出水。渗滤介质：选用不同粒径范围的河流冲积砂、大理石砂和碎石。人工试验土柱的内部渗滤介质情况见表1。取水口：人工试验土柱分别在距布水管200（1#）、400（2#）、600（3#）、900（4#）、1200（5#）、1400（6#）、1500mm（7#，出水）处设置取水口，监测不同断面污染物浓度。1.2试验运行试验的启动：以原水进行启动，水力负荷逐级递增：0.25m3·m-2·d-1（7d）；0.5m3·m-2·d-1（3d）；1.0m3·m-2·d-1（10d后）；以人工试验土柱COD的去除率达85%为人工快速渗滤系统脱氮机理试验研究陈俊敏1，刘方1，付永胜1，杨继富2（1.西南交通大学环境学院，四川成都610031；2.中国水利水电科学研究院，北京100044）摘要：为了探寻人工快速渗滤系统脱氮的机理，采用人工试验土柱模拟人工快速渗滤系统，通过监测不同高度出水中的氨氮、硝态氮和总氮的浓度，得到了其随高度的变化规律。试验结果表明：人工试验土柱中填料层0～1200mm段氨氮的去除率很高，约占总去除率95%，深度越浅氨氮降解效率越高，深度越大氨氮降解效率越低；填料层中900mm处，硝态氮达到最大值14.08～15.06mg·L-1，在兼氧段（900～1200mm）和厌氧段（1200～1500mm）硝态氮浓度下降仅10%左右；出水总氮浓度16.50～21.85mg·L-1，去除率为28.35%～29.78%。关键词：人工快速渗滤系统；脱氮；硝化；反硝化中图分类号：X703.1文献标识码：A文章编号：1000-3700(2009)02-032-03收稿日期：2008-06-13基金项目：“十一五”国家科技支撑计划重点项目（2006BAD01B08-03）；四川省科技攻关计划课题项目（2006Z10-009）作者简介：陈俊敏（1976-），男，讲师，博士，主要从事水污染控制研究；E-mail：wastewater_2000@163.com。滤层第一层第二层第三层深度/mm填料类型粒径范围/mm600细砂+5%大理石砂0.1～0.5700粗砂+5%大理石砂0.25～2200碎石4～40表1人工试验土柱的内部渗滤介质Table1Infiltrationmediainthesimulatedsoilcolumn第35卷第2期2009年2月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.35No.2Feb.,200932指标判断系统的稳定性，每天监测一次进出水水质。水力负荷：水力负荷为1.0m3·m-2·d-1，每天布水4次，每隔6h投配一次，每次布水时间1.5h，布水水量9.5L；采用时间继电器控制水泵的起停，以达到定时和定量布水的目的。试验监测项目与方法：监测项目包括氨氮（纳氏试剂比色法），亚硝酸盐氮（N-（1-萘基）-乙二胺光度法），硝酸盐氮（紫外分光光度法）和总氮（碱性过硫酸钾消解，紫外分光光度法）。每周一次不同深度取水口出水采样分析。2结果与讨论2.1氨氮转化规律从图1可以看出，人工试验土柱出水氨氮浓度优于国家标准（GB18918-2002）中一级A标（≤5mg·L-1），对氨氮的去除率均在85%以上。当系统稳定后，进水氨氮大幅度变化时，出水