采用自行設(shè)計的生物濾池反應(yīng)器清除地表水中的氮氣，考察了HRT、水力負(fù)荷和氨氮負(fù)荷對生物濾池水質(zhì)的影響。結(jié)果表明，系統(tǒng)TN去除率隨水力負(fù)荷的增加而下降，氨氮去除率沒有明顯變化，水力負(fù)荷在1.2m3/(m2-d)以下，TN去除率達(dá)到54%以上的供水氨氮的質(zhì)量濃度為14.52~17.44mg/L條件下，HRT為10h時，生物濾池對氮去除效果好的HRT為6h時，供水氨氮負(fù)荷增加到0.048kg/(m3-d)以上，氨和TN平均去除率為96%和31%隨著許多地表水水質(zhì)日益惡化，水中C/N低，N、P含量高的特點尤為突出。目前脫氮是水處理的研究熱點，大量的生活污水、工業(yè)廢水中攜帶含氮污染物排入受納水體，對地表水進(jìn)行深度脫氮具有一定的難度。

地表水中氨氮過高不僅會消耗水中溶解氧，還會誘發(fā)豐富的營養(yǎng)化。目前污染地表水的生物脫氮方法大多采用生物膜法，其中生物濾池是代表性的工藝。本文針對我國地表水水質(zhì)普遍低碳高氮的特點，采用生物活性炭過濾池處理污染地表水，通過添加甲醇增強生物過濾池的脫氮性能，同時以粒子活性炭為填充材料的生物過濾池，通過物化吸附和生物作用等方法去除氮。

1試驗部分

1.1試驗裝置

設(shè)計反應(yīng)器結(jié)構(gòu)如圖1所示，由有機玻璃加工而成，反應(yīng)器容積為10L，其中反應(yīng)器底部約為4L，中間部分為6L。反應(yīng)器底層以直徑為1~3cm的玉石為支撐層，厚度為10cm，上層以直徑為4.0mm的粒子活性炭為填充材料，長度為4~10mm的柱狀粒子活性炭，厚度為25cm。

圖1生物處理技術(shù)

1.2試驗用水水質(zhì)

本試驗處理的水取自a市內(nèi)河道。表1是河水質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)，結(jié)果表明水質(zhì)等級為劣質(zhì)v類。

1.3分析項目和方法

CODMn:酸性高錳酸鉀法氨氮:納氏試劑分光度法，參照GB7479-87《水質(zhì)銨測定納氏試劑比色法》亞硝酸鹽氮:N-(l-凝基)-乙二胺光度法，參照

表1試驗期間對A河斷面的監(jiān)測數(shù)據(jù)

GB7493-87《水質(zhì)亞硝酸鹽氮的測定分光度法》硝酸氮:紫外分光度法TN:通過硫酸鉀紫外分光度法，GB1894-89總分光度法

2結(jié)果與討論

2.1不同水力負(fù)荷對除氮的影響

水力負(fù)荷與HRT是一對相關(guān)的參數(shù)，水力負(fù)荷大時水力停留時間短，反之長。反應(yīng)器需要保證填充材料上的微生物和污水中的基質(zhì)的作用。另一方面，水力負(fù)荷在控制生物膜厚度、改善傳質(zhì)等方面也有一定的作用。

反應(yīng)器內(nèi)不同的微生物群落傾向于分布在各自競爭優(yōu)勢最大的地區(qū)，水力負(fù)荷增加，原始平衡被打破。水力負(fù)荷過高，有機負(fù)荷也增加，異養(yǎng)的硝化細(xì)菌生長占優(yōu)勢，硝化細(xì)菌處于劣勢，不利于脫氮反應(yīng)的進(jìn)行。邱立平等的研究表明，在不同的供水負(fù)荷條件下，曝氣生物濾池的總氮去除可達(dá)60%。因此，確定合適的水力負(fù)荷對提高生物濾池的處理性能具有重要意義。

試驗條件:溫度為19~21℃，α(NH3-N)=15.24~17.96mg/L，α(TN)=19.36~22.17mg/L，增加碳源。圖2是水力負(fù)荷對氮的去除。由圖2可知，隨著水力負(fù)荷的逐漸增加，出水氨氮濃度沒有明顯變化，而隨著水力負(fù)荷的增加，出水TN濃度逐漸增大，TN去除率下降。

圖2水力負(fù)荷對氮的去除

水力負(fù)荷為0.94~1.24m3/(m2-d)時，TN去除率為54.3%~61.9%的水力負(fù)荷為1.40~1.71m3/(m2-d)時，TN去除率沒有明顯變化，TN去除率為27.3%~34.2%的水力負(fù)荷為1.87m3/(m2-d)時，TN去除率下降到15%左右。水力負(fù)荷過大，TN去除效果降低，選擇合適的水力負(fù)荷，在工程實際上起著重要的作用。

2.2不同HRT對去氮的影響

水力停留時間(HRT)是影響處理效果的重要因素。HRT過大，水力負(fù)荷小，工程設(shè)備規(guī)模和投資費用也大，在滿足處理要求的前提下，應(yīng)盡量減少HRT。為此，本測試針對不同的HRT，設(shè)計了三組測試，HRT分別為4、6、10h，生物濾池對水中氮的清除如圖3所示。

圖3HRT對去氮的影響

試驗條件:溫度為18.2~21.0℃，玻璃(NH3-N)為14.52~17.44mg/L，玻璃(TN)為19.65~22.17mg/L，增加碳源。測試結(jié)果顯示，HRT的減少增加了污染物的負(fù)荷，圖3顯示，HRT大幅度降低，出水氨氮濃度沒有明顯變化，隨著HRT的延長，TN去除效果顯著提高。

當(dāng)HRT從6h降至4h時，TN去除率從26.1%降至12.5%。HRT為10h時，出水TN濃度明顯下降，TN去除率為61.9%。在工程的實際設(shè)計中，HRT不能太大。在這個試驗條件下，HRT為10h時，生物過濾器對氮的去除效果很好。

2.3進(jìn)水氨氮負(fù)荷對氮去除的影響

在進(jìn)水流量一定條件下，考察氨氮負(fù)荷對系統(tǒng)去除效果的影響，有助于了解系統(tǒng)抗氨氮沖擊負(fù)荷的能力［10］。本試驗進(jìn)行不同氨氮濃度對氮去除效果的研究。1號和2號是從a河道回收的水樣，2組氨氮濃度不同，比如圖4。

圖4進(jìn)水氨氮負(fù)荷對去除氮的影響

試驗條件:HRT為6h，溫度為17.8~23.0℃，加入碳源的1號水樣性酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類。酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類酒類

從圖4可以看出：隨著進(jìn)水氨氮濃度的增加，出水氨氮濃度也會增加。1號中，供水氨氮負(fù)荷為0.009~0.012kg/(m3-d)時，氨氮去除率達(dá)到98%以上，供水氨氮濃度為0.04~0.10mg/L2號中，供水氨氮負(fù)荷增加到0.048~0.065kg/(m3-d)時，氨氮去除率為90%左右，供水氨氮濃度為1.17~1.79mg/L。

現(xiàn)階段伴隨著進(jìn)水氨氮負(fù)荷的提升，供氧量保持不變，因此負(fù)荷的提升導(dǎo)致溶氧相對性不足，而硝化工藝是一個好氧工藝，因而進(jìn)水氨氮負(fù)荷的提升抑制了硝化作用，因此氨氮去除率呈下降趨勢。另外，1號水中亞硝酸鹽氮濃度為0.002~0.004mg/L，亞硝酸鹽氮幾乎沒有積累的2號水中亞硝酸鹽氮濃度為0.75~1.13mg/L。

這是因為氨氮濃度高時，水?dāng)U散到膜表面的氧量和膜內(nèi)的氧量在一定曝氣強度下基本一定，硝化細(xì)菌不充分溶解氧，氧化中間產(chǎn)品的亞硝酸鹽氮，亞硝酸鹽氮的積累增加。

圖4顯示，1號供水TN濃度為10.48~14.69mg/L，供水TN濃度為4.12~4.71mg/L，TN平均去除率為66.4%2號供水TN濃度為19.17~21.17mg/L，供水TN濃度為12.80~17.85mg/L

2.4、去除TP

磷是引起地表水富營養(yǎng)化的主要營養(yǎng)物質(zhì)之一。污染河流的TP超過標(biāo)準(zhǔn)，從圖5可以看出，利用反應(yīng)器可以去除水體的一部分TP。1號、2號分別是從a河道運輸?shù)乃畼樱?號的水質(zhì)污染情況比1號嚴(yán)重，2號取水前可能受到降雨的影響。

圖5:TP去除情況

試驗條件:HRT為6h，溫度為17.8~23.0℃，醋(TP)為0.93~1.62mg/L，增加碳源。如圖5所示:1號進(jìn)水器(TP)為0.93~1.00mg/L，TP平均去除率為27.0%，此時出水器(TP)為0.66~0.71mg/L；2號進(jìn)水器(TP)為1.45~1.82mg/L，TP平均去除率為34.2%，此時出水器(TP)為1.02~1.14mg/L。該反應(yīng)器主要依靠生物作用來去除TP。1、2號出水中TP相對平穩(wěn)，這表明反應(yīng)器對去除TP具有一定的穩(wěn)定性。