強(qiáng)化除磷BAF處理石化二級(jí)出水

郭明昆，吳昌永，周岳溪，王群，王翼, 郭洪文，高薇

（1西南交通大學(xué)地球科學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，四川 成都 611756；2中國環(huán)境科學(xué)研究院水污染控制技術(shù)研究中心，北京 100012；3蘭州交通大學(xué)環(huán)境與市政學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；4中國石油吉林石化污水處理廠，吉林省 吉林市 132000）

強(qiáng)化除磷BAF處理石化二級(jí)出水

郭明昆1,2，吳昌永2，周岳溪2，王群1，王翼3, 郭洪文4，高薇4

（1西南交通大學(xué)地球科學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，四川 成都 611756；2中國環(huán)境科學(xué)研究院水污染控制技術(shù)研究中心，北京 100012；3蘭州交通大學(xué)環(huán)境與市政學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；4中國石油吉林石化污水處理廠，吉林省 吉林市 132000）

為強(qiáng)化曝氣生物濾池（BAF）的除磷效果，以石化二級(jí)出水為處理對(duì)象，研究了投加FeSO4·7H2O對(duì)BAF除磷性能的強(qiáng)化作用并對(duì)投量進(jìn)行了優(yōu)化，同時(shí)分析了FeSO4·7H2O投加對(duì)BAF除碳、脫氮和生物膜活性的影響。結(jié)果表明：投加少量FeSO4·7H2O（3～15 mg·L?1）能有效強(qiáng)化BAF的除磷性能；BAF除磷的效果隨FeSO4·7H2O投加量的增加而提高，但在投量高于9 mg·L?1時(shí)增加趨勢(shì)逐漸變緩，當(dāng)FeSO4·7H2O的投加量為9 mg·L?1時(shí)，TP的去除率達(dá)到57.0%以上，而同期平行運(yùn)行的BAF除磷效率為7.1%。BAF中少量投加FeSO4·7H2O對(duì)COD的去除沒有不良影響，COD的去除率比對(duì)比裝置平均提高了5.4%左右，對(duì)相對(duì)分子質(zhì)量較大的有機(jī)物去除明顯。FeSO4·7H2O投加量低于12mg·L?1時(shí)對(duì)4NH-N+的去除沒有不良影響，高于15 mg·L?1時(shí)由于生物膜中微生物活性的下降4NH-N+去除率有所降低。投加FeSO4·7H2O對(duì)TN的去除影響甚微。Fe2+的投加使得BAF中附著微生物的量有所降低，但在12 mg·L?1以下時(shí)不會(huì)造成大的影響，F(xiàn)eSO4·7H2O投量在3～9 mg·L?1時(shí)BAF中生物膜的脫氫酶活性和比好氧呼吸速率有所增加，可彌補(bǔ)生物量降低的影響，因此BAF的運(yùn)行狀況未受到影響。

曝氣生物濾池；石化二級(jí)出水；強(qiáng)化除磷；生物膜；脫氫酶活性

引 言

中國目前有不同規(guī)模的石化工業(yè)園區(qū)上千個(gè)，對(duì)于大型石化工業(yè)園區(qū)，綜合污水處理廠是保證石化綜合廢水處理達(dá)標(biāo)排放的最后一道屏障。大型石化工業(yè)園區(qū)污水處理廠采用的處理工藝通常注重有機(jī)物（COD）的去除，由于石化工業(yè)園區(qū)內(nèi)有些裝置出水含磷較高，如丁苯橡膠廢水，造成最終二級(jí)出水中磷超標(biāo)的現(xiàn)象較為常見。在選擇深度處理工藝時(shí)需注重磷的去除。

曝氣生物濾池（BAF）是一種新型的污水生物處理技術(shù)，集活性污泥法、生物接觸氧化的優(yōu)點(diǎn)于一身：在生物反應(yīng)器內(nèi)裝填比表面積大的顆粒狀填料，能有效去除水中的懸浮物，同時(shí)為微生物提供附著生長的載體，使得BAF中生長大量微生物，在氧氣充足的情況下發(fā)生同化和異化氧化作用，且BAF沿水流方向形成了不同的優(yōu)勢(shì)菌種，因此使得COD和4NH-N+的去除能在同一個(gè)池中發(fā)生，從而有效去除污水中的有機(jī)物、4NH-N+等污染物[1-2]，該技術(shù)在石化二級(jí)出水深度處理中得到了廣泛的研究與應(yīng)用[3-4]。由于BAF的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致厭氧好氧交替環(huán)境難以較好地滿足，生物除磷的效果非常有限[5-7]，需要通過投加化學(xué)除磷藥劑來強(qiáng)化除磷。

將生物除磷和化學(xué)除磷有機(jī)結(jié)合起來，能有效增強(qiáng)BAF的除磷效果。凌霄等[8]對(duì)鋁鹽強(qiáng)化BAF除磷進(jìn)行了研究，結(jié)果表明投加鋁鹽TP去除率可提高70%～86%，并能提高COD去除率。董文藝等[9]對(duì)前置BAF化學(xué)輔助除磷藥劑的研究表明投加鐵鹽和鋁鹽均有利于除磷，且鐵鹽優(yōu)于鋁鹽[10]。Clark 等[11-14]研究表明，亞鐵鹽除磷效率（94.3%）高于高鐵鹽（87.8%）。由于聚合類混凝劑對(duì)COD的去除率較高，容易使碳源損失過多，造成后續(xù)反硝化碳源不足，除磷試劑通常選用FeCl3或FeSO4較為合理[15]。

本研究采用同步運(yùn)行的投加和不投加FeSO4的2套上向流BAF處理石化二級(jí)出水，F(xiàn)eSO4采用原位投加的方式直接隨進(jìn)水進(jìn)入BAF，研究了FeSO4原位投加對(duì)BAF除磷性能的影響。同時(shí)研究了投加藥劑后對(duì)COD、4NH-N+、TN的去除的影響，并通過分析微生物的量和微生物活性等方面考察了投加藥劑對(duì)BAF中生物膜的影響。研究結(jié)果為BAF原位投加FeSO4強(qiáng)化除磷的應(yīng)用提供理論依據(jù)，為該技術(shù)的應(yīng)用和石化企業(yè)污水廠深度處理改造提供技術(shù)支撐。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)用水

1.1.1 試驗(yàn)裝置及運(yùn)行 試驗(yàn)裝置為有機(jī)玻璃制作的上向流BAF，共兩組（對(duì)比運(yùn)行BAF為BAF1，投加FeSO4強(qiáng)化除磷BAF為BAF2），其尺寸及結(jié)構(gòu)相同：內(nèi)徑為70 mm，外徑為80 mm，高度為100 cm。試驗(yàn)以BAF中常用的陶粒作為填料，采用人工燒制陶粒，粒徑為2～3 mm，填料層高700 mm，從填料底40 mm處設(shè)置第1個(gè)取料口開始，每隔330 mm均勻設(shè)3個(gè)取料口（自下而上編號(hào)分別為A、B和C）?；谇捌诘难芯拷Y(jié)果，BAF維持運(yùn)行過程中的氣水比為3:1，空塔水力停留時(shí)間為3 h[16]，裝置24 h連續(xù)運(yùn)行，采用蠕動(dòng)泵進(jìn)水，其裝置示意圖如圖1所示。

兩個(gè)BAF成功啟動(dòng)后，BAF2采用向進(jìn)水投加FeSO4后直接進(jìn)入BAF裝置同步強(qiáng)化除磷方式運(yùn)行，BAF1作為對(duì)比反應(yīng)器和BAF2的運(yùn)行參數(shù)和進(jìn)水均相同，只是進(jìn)水中未投加FeSO4。試驗(yàn)共分5個(gè)階段，每個(gè)階段FeSO4的投加量分別為3、6、9、12和15 mg·L?1，每個(gè)階段運(yùn)行約15 d。每個(gè)投加量結(jié)束后都對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行反沖洗，盡可能消除殘余亞鐵鹽對(duì)下一個(gè)投加量的影響。

1.1.2 試驗(yàn)用水 試驗(yàn)用水取自某石化工業(yè)園區(qū)污水處理廠二級(jí)出水，該污水廠承接了園區(qū)內(nèi)60余套生產(chǎn)裝置排放的廢水，水質(zhì)隨不同裝置的檢修具有一定的波動(dòng)性。試驗(yàn)階段內(nèi)其主要水質(zhì)指標(biāo) COD在60～100 mg·L?1之間，-N在0.5～10 mg·L?1之間，TN在15～26 mg·L?1之間，TP在0.4～1.8 mg·L?1之間。

圖1 試驗(yàn)裝置示意圖Fig.1 Schematic diagram of experiment

1.2 測(cè)試指標(biāo)與測(cè)試方法

1.2.1 常規(guī)指標(biāo)分析方法 試驗(yàn)期間每天取樣對(duì)常規(guī)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，試驗(yàn)分析的常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)有pH、DO、COD、-N、-N、TN、TP等，均采用國家標(biāo)準(zhǔn)分析方法進(jìn)行測(cè)定[17]。廢水中有機(jī)物分子量分級(jí)采用超濾法，具體操作參照文獻(xiàn)[16]進(jìn)行。

1.2.2 微生物指標(biāo)及其測(cè)試方法 本研究對(duì)不同高度（40，370，700 mm）濾料上微生物的量和微生物活性進(jìn)行了測(cè)定。微生物的量采用重量法測(cè)定，以濾料烘干（105℃烘干至恒重）并在馬弗爐（SM-2.8-12，余姚市第二熱工儀表廠）600℃灼燒后的重量差來計(jì)量。采用耗氧呼吸速率(OUR)和脫氫酶活性來表征微生物活性。取濾料時(shí)，先將BAF放水，穩(wěn)定10 min后，在不同高度濾料口用無菌取鑰匙取適量試驗(yàn)所需濾料，取樣后立即進(jìn)行OUR和脫氫酶活性測(cè)定。在每個(gè)投量周期的第7天取樣進(jìn)行測(cè)定。

OUR的測(cè)定過程如下：稱取約30 g濕重濾料，放入溶氧瓶中，加入干凈的攪拌子、1.5 ml的合成污水和曝氣至飽和溶解氧[(8.35±0.10) mg·L?1]的蒸餾水至瓶頸，放入DO儀（WTW 340i）后溶氧瓶置于磁力攪拌器上攪動(dòng)（100 r·min?1），恒溫條件下[(25±1)℃]每隔30 s計(jì)數(shù)，記錄30 min內(nèi)溶解氧含量的變化從而計(jì)算耗氧量，將溶氧瓶內(nèi)的液體和濾料一起過濾測(cè)定生物膜的量，從而計(jì)算相應(yīng)的OUR值。

脫氫酶活性測(cè)定采用TTC-還原法[18-20]，具體過程如下：稱取約10 g濕重濾料于25 ml比色管中，依次加入2.5 ml 0.4%的2,3,5-氯化三苯基四氮唑（TTC），2.5 ml pH為8.4的Tris-HCl，2.5 ml 0.1 mol·L?1的葡萄糖溶液，用封口膜封口后在40℃恒溫水浴鍋中水浴4 h，TTC在細(xì)胞呼吸過程中接受氫以后，其還原產(chǎn)物三苯基甲（TF）以紅色結(jié)晶存在于細(xì)胞內(nèi)。取出比色管，冷卻10 min，倒掉培養(yǎng)液后加入10 ml無水乙醇進(jìn)行萃取，萃取液用0.45 mm膜過濾后用721分光光度計(jì)（上海菁華科技儀器有限公司）在波長485 nm下測(cè)吸光度。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出TF生成量，此值即為TTC-脫氫酶活性（簡稱為TTC-DHA）。

2 試驗(yàn)結(jié)果討論

2.1 FeSO4·7H2O投加對(duì)BAF除磷的影響

化學(xué)強(qiáng)化除磷是將污水中的可溶性磷轉(zhuǎn)化為不溶性的磷酸鹽沉淀，F(xiàn)e2+的除磷機(jī)理為

副反應(yīng)為

亞鐵鹽溶于水中后，一方面與磷酸根生成難溶鹽，另一方面，金屬離子首先水解成單核配合物，單核配合物通過碰撞進(jìn)一步發(fā)生聚合反應(yīng)生成具有較長線性結(jié)構(gòu)的多核羥基配合物，如Fe(OH)+、 Fe(OH)2和等[21]。這些含鐵的羥基配合物帶電荷和較大的比表面積，能有效降低或消除水體中膠體的ζ電位，通過電中和，吸附架橋及絮體的卷掃作用使膠體凝聚，促進(jìn)了膠體和懸浮物等快速脫穩(wěn)、凝聚和沉淀，水中的磷和一些雜質(zhì)得到去除。

圖2是試驗(yàn)期間BAF1和BAF2進(jìn)出水TP的變化情況。由圖可知，在試驗(yàn)期間BAF1對(duì)TP的去除效率不高，去除率平均值為10.0%。已有研究也表明通常情況下BAF對(duì)TP的去除率很低，BAF中磷主要通過生物同化、生物絮凝吸附和物理過濾截留作用去除[22-23]。Clark等[23]研究得出，在濾床中磷的最高物理過濾截留率可達(dá)35%，其中有超過一半的磷在反沖洗中得到去除。由于本研究中采用了吸附性能不強(qiáng)的陶粒作為填料，對(duì)TP的吸附和截留作用相對(duì)較弱，TP去除率不高。

圖2 FeSO4·7H2O投加量對(duì)BAF除磷效率的影響Fig.2 Effect of FeSO4·7H2O dosage on TP removal during operation

圖3 FeSO4·7H2O投加對(duì)COD去除的影響Fig.3 Effect of FeSO4·7H2O dosage on COD removal during operation

投加Fe2+后，由于化學(xué)除磷和生物除磷的協(xié)同作用，TP的去除率顯著增加，在整個(gè)試驗(yàn)期間TP的平均去除率為48.2%。在進(jìn)水TP平均為1.14 mg·L?1的情況下，BAF2出水TP平均為0.59 mg·L?1。FeSO4·7H2O投量為3、6、9、12和15 mg·L?1時(shí)TP的平均去除率分別為36.7%、33.3%、52.5%、57.0%和59.3%?？傮w來看，TP去除率隨著Fe2+投量的增加呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì)，但高于9 mg·L?1后增加變得緩慢。若Fe2+投加量繼續(xù)增大，由于吸附-電中合作用，過量的Fe2+、Fe3+會(huì)在膠體顆粒表面包裹大量陽離子而發(fā)生膠體顆粒電性反轉(zhuǎn)，脫穩(wěn)膠體顆粒會(huì)再次穩(wěn)定影響絮凝沉淀，進(jìn)而影響到TP的去除效果[25]，基于磷去除效果及藥劑成本考慮，本研究中FeSO4·7H2O的最佳投量為9 mg·L?1。

2.2 FeSO4·7H2O投加對(duì)BAF運(yùn)行的影響

從除磷效果來看，投加Fe2+對(duì)磷去除具有顯著的提升作用。為進(jìn)一步考察Fe2+投加對(duì)整個(gè)裝置運(yùn)行的影響，本研究從COD、-N和TN去除及微生物量和活性的角度進(jìn)行了綜合研究。

2.2.1 對(duì)COD和TOC去除的影響 圖3是不同投量下COD的去除情況，從中可以看出，投加Fe2+對(duì)COD的去除沒有不利影響，且運(yùn)行階段內(nèi)COD去除率提高了5.4%左右。該結(jié)果驗(yàn)證了其他學(xué)者的研究結(jié)論，即鐵鹽強(qiáng)化除磷對(duì)BAF的懸浮物和有機(jī)物去除沒有不利影響[9,24,26]。從投量上來看，隨著Fe2+投量的增加，COD的去除率也逐漸增加，這是由于Fe2+的絮凝作用能去除部分COD。但COD的去除主要是異養(yǎng)菌的降解作用，反應(yīng)器進(jìn)水端有機(jī)物濃度高，營養(yǎng)豐富，異養(yǎng)菌能夠大量繁殖，生物數(shù)量較多，COD的去除主要在反應(yīng)器的下部。投加藥劑后首先增加了濾料的截留能力；其次微生物帶負(fù)電荷，F(xiàn)e2+帶正電荷，促進(jìn)了有機(jī)物向微生物細(xì)胞膜表面的遷移；再次Fe也是微生物生長所需要的一種金屬元素，適量的Fe會(huì)促進(jìn)微生物的代謝作用，因此投加FeSO4對(duì)COD的去除有一定的促進(jìn)作用。此外，由于出水COD仍高達(dá)70 mg·L?1以上，需要進(jìn)一步處理以滿足提標(biāo)的要求。投加FeSO4·7H2O后出水中殘留Fe2+和Fe3+，后續(xù)采用臭氧氧化時(shí)能形成催化臭氧化反應(yīng)，對(duì)COD的進(jìn)一步去除也具有重要的促進(jìn)作用[27]。

圖4是兩個(gè)反應(yīng)器對(duì)不同分子量有機(jī)物的去除情況比較（以TOC計(jì)，樣品取自FeSO4·7H2O投量為9 mg·L?1時(shí)運(yùn)行的第7天）。從中可以看出，石化二級(jí)出水中有機(jī)物以相對(duì)分子質(zhì)量小于1000的小分子物質(zhì)為主，這與前期研究是一致的[16]。經(jīng)BAF處理后，由于小分子物質(zhì)容易生物降解[28]，相對(duì)分子質(zhì)量小于1000的小分子有機(jī)物去除較多。由于投加Fe2+后具有絮凝的作用，同不投加Fe2+的BAF相比，大分子有機(jī)物，尤其是相對(duì)分子質(zhì)量在1000～5000的有機(jī)物去除比較明顯。生化反應(yīng)過程中會(huì)生成大分子的微生物次生代謝產(chǎn)物，該部分有機(jī)物不容易被生物降解[29]，可見投加Fe2+后該部分有機(jī)物由于絮凝作用去除也比較明顯。

從圖5可知，投加FeSO4對(duì)TN的去除影響不大，各投加量下TN的去除率沒有明顯變化，運(yùn)行期間TN平均去除率只提高了3.5%。由于投加藥劑后形成了更多的絮體，這些絮體附著在濾料表面，氧氣傳質(zhì)受限使得生物膜內(nèi)層形成缺氧區(qū)，促進(jìn)了反硝化作用，但由于投量太大-N硝化會(huì)受到影響，因此TN的去除差別不大。

總體來看，在本研究中，當(dāng)FeSO4·7H2O的投加量低于9 mg·L?1時(shí)對(duì)BAF運(yùn)行沒有不利的影響。

圖4 FeSO4·7H2O投加對(duì)不同相對(duì)分子質(zhì)量有機(jī)物去除的影響Fig.4 Effect of FeSO4·7H2O dosage on removal of different molecular weight organics

圖5 FeSO4·7H2O投加對(duì)-N去除的影響Fig.5 Effect of FeSO4·7H2O dosage on-N removal during operation

圖6 FeSO4·7H2O投加對(duì)TN去除的影響Fig.6 Effect of FeSO4·7H2O dosage on TN removal during operation

2.3 FeSO4·7H2O投加對(duì)BAF不同高度微生物量及活性的影響

2.3.1 不同高度生物膜生物量的差異 生物膜的量測(cè)定有利于看出投加藥劑后對(duì)BAF不同高度微生物分布的影響。從圖7可以看出，無論是否投加FeSO4，BAF中單位質(zhì)量濾料上生長的生物膜的量從進(jìn)水口至出水口均呈現(xiàn)逐漸減少的趨勢(shì)。這是由于靠近進(jìn)水口的地方底物濃度相對(duì)較高，利于微生物生長，隨著底物濃度的不斷降低，出水口附近濾料上附著的生物膜的量也逐漸變少。投加FeSO4后，總生物量有減少的趨勢(shì)，隨著投量的不同，BAF中總生物膜的量呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)，對(duì)比反應(yīng)器中每克陶粒上生長的生物膜的量平均為19.6 mg（以VSS計(jì)），F(xiàn)eSO4·7H2O投加量為3 mg·L?1時(shí)，每克陶粒上生長的生物膜的量平均為16.4 mg，F(xiàn)eSO4·7H2O投加量為9 mg·L?1時(shí)為17.9 mg，而投量為15 mg·L?1時(shí)該數(shù)值降為15.8 mg。Fe2+隨原水進(jìn)入BAF之后主要在其底部發(fā)生絮凝作用，一方面對(duì)微生物有吸附固著作用，另一方面可吸附部分有機(jī)物用于該區(qū)域微生物的生長代謝，但同時(shí)Fe2+濃度較高時(shí)會(huì)對(duì)微生物的生長產(chǎn)生抑制作用，因此隨著Fe2+投量的增加，進(jìn)水口處生物膜的量呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)。同時(shí)由于Fe2+投量的增加，絮凝層的高度也在增加，因此投量偏高時(shí)370 mm處生物膜的量也有增加的趨勢(shì)。從生物量的角度來看，投加FeSO4·7H2O后生物膜總量減少，但本研究中FeSO4·7H2O投加量在12 mg·L?1以下時(shí)不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生較大的影響。

圖7 FeSO4·7H2O投加量對(duì)BAF微生物量的影響Fig.7 Effect of FeSO4·7H2O dosage on microbial biomass

圖8 FeSO4·7H2O投加量對(duì)微生物活性的影響Fig.8 Effect of FeSO4·7H2O dosage on microbial activity

2.3.2 不同高度生物膜脫氫酶活性差異 脫氫酶活性很大程度上反映了活性微生物對(duì)有機(jī)物的代謝能力[19]。從測(cè)定結(jié)果來看（圖8），兩個(gè)BAF不同高度上單位質(zhì)量生物膜的脫氫酶活性規(guī)律差別不大：靠近進(jìn)水口的地方活性最低，靠近出水口活性最高，這是由于靠近出水口的生物膜量較少，由于補(bǔ)償代謝作用，單位質(zhì)量的生物膜脫氫酶活性較強(qiáng)。少量投加FeSO4對(duì)生物膜的活性有提高作用，從測(cè)定結(jié)果可以看出，在投量為12 mg·L?1以下時(shí)，F(xiàn)e2+對(duì)生物膜的脫氫酶活性具有促進(jìn)作用。但當(dāng)投量為15 mg·L?1時(shí)，不同高度上脫氫酶活性均受到較為明顯的抑制。從進(jìn)水口附近微生物的脫氫酶活性測(cè)定結(jié)果可以看到這一規(guī)律。鐵元素是微生物所需的微量元素，一定量FeSO4可促進(jìn)微生物代謝，增強(qiáng)微生物活性。但鐵的投量過高時(shí)，反而對(duì)微生物的活性具有一定的抑制作用[21]。從本研究來看，對(duì)BAF中微生物有顯著抑制作用的FeSO4·7H2O投加量為15 mg·L?1。

2.3.3 不同高度生物膜呼吸速率差異 在好氧生物處理反應(yīng)器中，好氧微生物新陳代謝需要有氧參與，因此，微生物的活性也可以用單位質(zhì)量生物膜在單位時(shí)間內(nèi)消耗的溶解氧，即比好氧速率（SOUR）來反映。從試驗(yàn)結(jié)果來看，投加FeSO4后SOUR的變化規(guī)律同脫氫酶活性類似，總體來看，SOUR從進(jìn)水口至出水口呈現(xiàn)逐漸增高的趨勢(shì)，這也是由于生物量偏低補(bǔ)償代謝作用的結(jié)果。濾料底部，即進(jìn)水口的生物膜SOUR受Fe2+投加的影響較為明顯，投量越高，SOUR越低，而不是與脫氫酶活性一樣呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，這是由于Fe2+會(huì)對(duì)微生物的呼吸產(chǎn)生一定的抑制作用，投量越高，抑制作用越明顯[32]，從圖9的試驗(yàn)結(jié)果來看，當(dāng)投量低于9 mg·L?1時(shí)，BAF中生物膜的SOUR受其影響較小，該值低于脫氫酶活性得出的數(shù)值。這是由于SOUR直接反映了好氧微生物的活性，而脫氫酶是一類蛋白質(zhì)，能夠激活某些特殊的氫原子，使這些氫原子被適當(dāng)?shù)氖軞潴w轉(zhuǎn)移而將原來的物質(zhì)氧化。微生物脫氫酶是微生物降解有機(jī)污染物，獲得能量的必需酶，無論在好氧還是缺氧情況，基質(zhì)脫氫都是生化反應(yīng)的關(guān)鍵步驟，所以生物體的脫氫酶活性在很大程度上能反映整個(gè)體系中能夠利用碳源的微生物體的活性狀態(tài)，能表示生物細(xì)胞對(duì)其基質(zhì)降解能力的強(qiáng)弱。從本研究結(jié)果來看，當(dāng)FeSO4·7H2O投加量為15 mg·L?1時(shí)，才體現(xiàn)出對(duì)整個(gè)微生物體活性的抑制作用。

圖9 FeSO4·7H2O投加量對(duì)微生物比好氧速率的影響Fig.9 Effect of FeSO4·7H2O dosage on SOUR

3 結(jié) 論

（1）FeSO4能有效強(qiáng)化BAF對(duì)石化二級(jí)出水的除磷作用，本研究中，當(dāng)進(jìn)水TP濃度在0.4～1.8 mg·L?1之間時(shí)，F(xiàn)eSO4·7H2O最佳投量為9 mg·L?1，在該投量下TP的去除率達(dá)57.0%，而未投加FeSO4的BAF的TP去除率僅為7.1%。

（2）在原水COD濃度在60～100 mg·L?1之間，TN濃度在15～26 mg·L?1時(shí)，投加FeSO4對(duì)COD和TN去除率沒有不利影響，且有一定的提高，這可能是投加藥劑會(huì)形成更多的絮體，絮體內(nèi)部靠近濾料表面存在缺氧微元區(qū)，而絮體表面則為自養(yǎng)菌和異養(yǎng)菌提供更大的附著面積。對(duì)4NH-N+來說FeSO4·7H2O投加量為12 mg·L?1以下時(shí)對(duì)硝化細(xì)菌影響不大，投加量為15 mg·L?1時(shí)，對(duì)硝化細(xì)菌自養(yǎng)菌有抑制作用，可造成4NH-N+去除率的下降。

（3）投加FeSO4后濾料上生長的微生物的量有所降低，但在FeSO4·7H2O投量為3～9 mg·L?1時(shí)，微生物的脫氫酶活性和SOUR均有所增加，抵消了生物量降低的影響。整體來說，在本研究中，當(dāng)FeSO4·7H2O的投加量為9 mg·L?1時(shí)，微生物的量和微生物的活性相對(duì)較高，使得整個(gè)BAF仍能較為高效穩(wěn)定地運(yùn)行。

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Enhanced phosphorus removal in BAF treating petrochemical secondary effluent

GUO Mingkun1,2, WU Changyong2, ZHOU Yuexi2, WANG Qun1, WANG Yi3, GUO Hongwen4, GAO Wei4
(1College of Earth Science and Environmental Engineering,Southwest Jiaotong University,Chengdu611756,Sichuan,China;2Research Center of Water Pollution Control Technology,Chinese Research Academy of Environmental Sciences,Beijing100012,China;3School of Environmental and Municipal Engineering,Lanzhou Jiaotong University,Lanzhou730070,Gansu,China;4Jilin Petrochemical Wastewater Treatment Plant,PetroChina Jilin Petrochemical Company,Jilin132000,Jilin,China)

Two parallel biological aerated filters (BAF), named as BAF1 and BAF2 (feeding with FeSO4·7H2O), were used to treat petrochemical secondary effluent. The performance of the reactors, especially the phosphorus removal ability, was investigated. In addition, the biomass and the biofilm activity were also studied. The results showed that the phosphorus removal could be enhanced obviously with the suitable dosage of FeSO4·7H2O (3—15 mg·L?1). The phosphorus removal rate increased with the increase dosage of FeSO4·7H2O. However, the increasing trend became slowly when the dosage of FeSO4·7H2O was over 9 mg·L?1. The TP removal rate was over 57.0% in BAF2 when the dosage of FeSO4·7H2O was 9 mg·L?1, while it was only 7.1% in BAF1. The dosage of FeSO4·7H2O had no adverse effect on COD removal and the average COD removal rate in BAF2 was5.4%，which was higher than that in BAF1. In addition, organic pollutants with high molecular weight were removed more obviously in BAF2 than that in BAF1. The dosage of FeSO4·7H2O had slightly effect on4NH-N+removal when the dosage was lower than 15 mg·L?1. However, it decreased when the dosage was 15 mg·L?1due to the decrease of biofilm activity. There was almost no difference in TN removal in the two BAFs. The dosage of FeSO4·7H2O can decrease the amount of biofilm, but the biofilm reduction was not obvious when the dosage was lower than 12 mg·L?1. The activity of the biofilm increased when the FeSO4·7H2O dosage was between 3 to 9 mg·L?1, weakening the effect of the slightly biomass reduction, and therefore the performance of BAF2 was not affected.

biological aerated filter; petrochemical secondary effluent; enhanced phosphorus removal; biofilm; dehydrogenase activity

Prof. ZHOU Yuexi, zhouyuexi@263.net

10.11949/j.issn.0438-1157.20150432

X 703.1

：A

：0438—1157（2015）10—4236—08

2015-04-07收到初稿，2015-06-02收到修改稿。

聯(lián)系人：周岳溪。

：郭明昆（1990—），女，碩士研究生。

國家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)（2012ZX07201-005）；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51208484）。

Received date: 2015-04-07.

Foundation item: supported by the Special S&T Project on Treatment and Control of Water Pollution (2012ZX07201-225) and the National Natural Science Foundation of China (51208484).