可回流式生物膜组合反应器脱氮的影响因素_王洪禧

第9卷第3期过程工程学报Vol.9No.32009年6月TheChineseJournalofProcessEngineeringJune2009收稿日期：2008−12−26，修回日期：2009−02−24基金项目：河北省自然科学基金资助项目(编号：E2008000348)作者简介：王洪禧(1981−)，男，河北省黄骅市人，博士研究生，主要从事水污染控制研究，E-mail:wanghongxi11@126.com；刘俊良，通讯联系人，E-mail:cjljl@mail.hebau.edu.cn.可回流式生物膜组合反应器脱氮的影响因素王洪禧1，刘俊良2，杨开1，王弘宇1(1.武汉大学土木建筑工程学院，湖北武汉430072；2.河北农业大学城乡建设学院，河北保定071001)摘要：利用生物膜组合反应器处理实际生活污水，探讨了水力停留时间(HRT)、溶解氧(DO)和回流比(R)对系统脱氮性能的影响.结果表明，在无回流时，HRT和DO仅对氨氮(NH4+−N)去除影响较大，而对总氮(TN)去除影响不大，硝化液回流后，系统TN去除率明显提高.在水温为19∼28℃、进水COD浓度为208∼496mg/L及NH4+−N浓度为29.5∼89.5mg/L的条件下，当HRT为3h，O和B段DO分别为3∼4和6∼7mg/L、系统回流比为150%时，该生物膜组合反应器对NH4+−N和TN的去除效果达到最佳，其平均去除率分别为98.97%和76.27%，此时系统出水NH4+−N和TN分别为0.43和11.2mg/L，达到GB18918-2002规定的一级A标准.关键词：生物膜法；脱氮；生活污水；溶解氧；水力停留时间；回流比中图分类号：X703.1文献标识码：A文章编号：1009−606X(2009)03−0474−061前言氮元素是导致水体富营养化的重要因素之一，有效去除水中氮是防止水体富营养化的有力举措[1].目前，生物脱氮已被证明是经济有效的方法[2,3].传统的生物脱氮工艺多采用活性污泥法，具有处理费用低、出水水质稳定、脱氮能力较好等优点，但其占地面积一般较大，在中、小规模生活污水处理工程中不宜采用，且活性污泥法脱氮工艺还存在着其他一些缺点，如较早的三级活性污泥法由于氨化、硝化、反硝化依次独立进行，需外加碳源和碱，且所需设备多，投资大，管理也较繁琐[4]；A/O活性污泥脱氮工艺流程短，无需另外投碱，但与其他活性污泥脱氮工艺相同，该工艺也需双回流系统维持脱氮效率[5]；Louzeiro等[6]的研究表明，在序批式活性污泥法反应器(SequencingBatchReactor,SBR)中，若想获得理想的脱氮效果，投加甲醇等外加碳源是非常必要的；氧化沟工艺可实现低能耗脱氮，现已有较多应用，但其所需水力停留时间(HydraulicRetentionTime,HRT)较长[7].生物膜法具有占地面积小、耐冲击负荷能力强、易管理等特点，在中、小规模的生活污水处理中更占优势.近年来，对生物膜法脱氮工艺研究较多，但主要集中于各类序批式生物膜法[8−10]和A/O一体化生物膜法[11,12]，前者主要解决了反应器内硝化菌和反硝化菌浓度过低、存留时间过短的问题，但其主要缺点是出水悬浮物浓度较高和获得较好的脱氮效果需较长的HRT等，而后者主要侧重于反应器的集成化，依然存在着HRT较长的问题，同时在运行管理上也较复杂.上述各种工艺要维持较好的脱氮效果，需要较长的HRT、需要双回流系统导致能耗增加，或需要外加碳源或碱源、某些出水指标难以达标.鉴于此，将接触氧化法和曝气生物滤池(BiologicalAeratedFilters,BAF)进行串联，并在接触氧化段起端设置缺氧段，在必要时实行硝化液单回流，以期同时满足占地面积、出水对悬浮物浓度和脱氮能耗及效率的要求.本工作主要研究了HRT、溶解氧(DissolvedOxygen,DO)和回流比(Recycleratio,R)对该生物膜组合工艺脱氮性能的影响.2实验2.1实验用水实验用水取自某高校实际生活污水，实验期间进水水质情况见表1.表1进水水质Table1Qualityofrawwastewater(mg/L)ParameterCODNH4+−NTNNO2−NO3−Measuredvalue208∼49629.5∼89.530.9∼107.20∼0.10∼0.5Averagevalue326.150.3655.880.080.432.2实验装置与材料实验装置如图1所示.反应器由2个直径均为200mm的有机玻璃柱串联而成，按污水流经次序分为缺氧(A段)、接触氧化(O段)和BAF(B段)3段.A和O段内均装填直径为25mm的聚丙烯多面空心球填料，比表面积为460m2/m3，堆积密度为8.5万个/m3，B段反应器内装填粒径为4,5