生物沸石人工濕地-反硝化床深度處理二級出水特性研究.pdf

1、城鎮(zhèn)污水處理廠二級出水具有易于微生物降解的有機物濃度低、氨氮和TN濃度較高的特點。對其進行深度脫氮處理可以減輕受納水體的污染負荷、補充我國的淡水資源。
　　以湖南省長沙縣某城鎮(zhèn)污水處理廠二級出水為研究對象，基于生物沸石快速吸附-再生動態(tài)平衡技術構建了生物沸石人工濕地現(xiàn)場中試裝置，考察了其對二級出水中氨氮強化硝化的效果、溫度的影響。從生物沸石人工濕地進出水氨氮減少量、硝態(tài)氮增加量、TN變化量三個方面定量分析了氮的主要去除途徑。結合沸

2、石基質硝化反硝化潛力、生物沸石人工濕地ORP時空分布特征淺析了強化硝化機理。根據(jù)生物沸石人工濕地出水中硝態(tài)氮的濃度，在實驗室配水開展反硝化床試驗，考察了3組不同木屑體積比反硝化床的硝態(tài)氮去除效果，沿程硝態(tài)氮變化，出水有機物、氨氮、亞硝態(tài)氮變化，以及溫度、水力停留時間的影響。主要研究結論如下:
　　1.生物沸石人工濕地強化硝化二級出水中氨氮的效果顯著。在正常運行階段，生物沸石人工濕地對氨氮的平均去除率高達90.5％，出水中氨氮的濃度

3、低于0.5 mg/L。
　　2.溫度對生物沸石人工濕地氨氮硝化率的影響顯著。低溫階段(7℃～13℃)生物沸石人工濕地對氨氮的平均硝化率為50.1％，正常運行階段(18℃～34℃)生物沸石人工濕地對氨氮的平均硝化率為134.9％。
　　3.在生物沸石人工濕地377 d的運行期間，進出水氨氮的減少量和硝態(tài)氮的增加量基本保持一致。氨氮主要是被生物沸石人工濕地內的微生物通過硝化作用轉化成了硝態(tài)氮。
　　4.生物沸石人工濕地各部

4、位不同運行時間段的ORP值都在300 mV以上，平均值為456 mV，表現(xiàn)出好氧環(huán)境，硝化能力強。在進水2h、放空0h、3h和7h時人工濕地的平均ORP值分別為436.2 mV、457.6 mV、476.9 mV和452.0 mV，進水攜帶的氧和大氣復氧可以滿足生物沸石人工濕地發(fā)生硝化和有機物降解反應對溶解氧的需求。在埋深15 cm、25 cm和35 cm處人工濕地的平均ORP值分別為538.7 mV、424.1 mV和404.2mV，

5、生物沸石人工濕地的復氧主要來自大氣擴散和進水本身的溶解氧。隨著生物沸石人工濕地埋深的增加，大氣擴散作用減弱，因此ORP沿深度逐漸降低。
　　5.生物沸石人工濕地沸石的平均硝化潛力和反硝化潛力分別為1.30 mg·kg-1·h-1、11.19 mg·kg-1·h-1。生物沸石人工濕地系統(tǒng)中的硝化潛力和反硝化潛力均表現(xiàn)出明顯的分層現(xiàn)象。表層、中層和底層的平均硝化潛力分別為1.86 mg·kg-1·h-1、1.06 mg·kg-1·h-

6、1和0.98 mg·kg-1·h-1，平均反硝化潛力分別為12.53 mg·kg-1·h-1、11.09 mg·kg-1·h-1和9.94mg·kg-1·h-1。沿水流方向，硝化潛力逐漸降低，反硝化潛力逐漸升高。
　　6.在正常運行階段，反硝化床進水硝態(tài)氮的平均濃度為9.9 mg/L，1號（木屑體積占比為50％）、2號（木屑體積占比為30％）和3號（木屑體積占比為15％）反硝化床對硝態(tài)氮的平均去除率分別為63.4％、50％和33.

7、9％，平均去除效能分別為6.4 gN·m-3·d-1、5.8gN·m-3·d-1和4.3 gN·m-3·d-1。本實驗條件下，木屑最佳體積占比為50％。
　　7.反硝化床中硝態(tài)氮的濃度沿程降低，硝態(tài)氮沿程降低的幅度與木屑填充量正相關。木屑填充量越多，提供的電子供體越多，硝態(tài)氮沿程降幅越大。0 cm～20 cm、20 cm～40 cm和40 cm～60 cm三段的單位距離硝態(tài)氮的降低值并不一致，表明硝態(tài)氮在反硝化床中不是被勻速的沿程

8、去除的。
　　8.在啟動階段的第1天和2天，1號、2號和3號反硝化床出水中COD、氨氮、亞硝態(tài)氮濃度極高，最高分別為463.3、397.6和200.3 mgCOD/L，14.72、8.56和3.59mgNH4+-N/L，1.61、1.27和1.20 mgNO2--N/L。主要是木屑在水中自然浸出有機質和氨氮產生的。到第3天，1號、2號和3號反硝化床出水中COD、氨氮、亞硝態(tài)氮濃度迅速降低，后期緩慢降低并穩(wěn)定。
　　9.在正常

9、運行階段，1、2、3號反硝化床出水中COD、氨氮、亞硝態(tài)氮的平均濃度分別為17.1、13.9和11 mgCOD/L，0.31、0.25和0.20 mgNH4+-N/L，0.09、0.18和0.10mgNO2--N/L。正常運行階段木屑中有機物和氨氮的釋放速率和微生物對碳源和氨氮的利用速率達到平衡，出水COD和氨氮的濃度基本穩(wěn)定。亞硝態(tài)氮主要來自反硝化作用的中間產物。
　　10.溫度、水力停留時間對反硝化床硝態(tài)氮的去除效果均有所影響