沸石粉強(qiáng)化微生物脫氮效果的中試研究

孫雷

上海潔壤環(huán)?？萍加邢薰?上海 200092

合流制排水系統(tǒng)是城市排水系統(tǒng)的重要組成部分，包括雨、污合流制管道收集系統(tǒng)和末端控制系統(tǒng)[1-2]，用同一套管道收集和傳輸雨水和污水，最終退水到受納水體中[3]。目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)有管網(wǎng)并不完善，部分點(diǎn)源污染截污納管投資成本高，在降水徑流形成時(shí)，合流制排水系統(tǒng)存在流量超過(guò)管道截留能力的情況，導(dǎo)致雨污合流制管道部分廢水直接溢流到地表水體形成瞬時(shí)污染源[4]，其持續(xù)排放與擴(kuò)散必然導(dǎo)致更加嚴(yán)重的問(wèn)題。本研究利用沸石粉作為微生物載體，對(duì)灌渠截留污水進(jìn)行沸石粉強(qiáng)化生物脫氮中試研究，解決現(xiàn)有一體化設(shè)備可能存在水質(zhì)波動(dòng)大，微生物難以適應(yīng)的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)高效粉體微生物技術(shù)的開(kāi)發(fā)利用，探索一款適應(yīng)水質(zhì)波動(dòng)的處理裝置。

高效粉體微生物處理技術(shù)主要是通過(guò)向裝置內(nèi)的反應(yīng)水體投加粉末載體，使得微生物負(fù)載在載體上，對(duì)微生物的篩選及培養(yǎng)有一定的積極作用。投加沸石粉后，使得該反應(yīng)介于生物膜法和活性污泥法之間，既有微生物負(fù)載的惰性填料，又似活性污泥法一樣污泥呈游離狀態(tài)。微生物包裹在沸石粉周圍，由外而內(nèi)依次形成好氧、缺氧、厭氧環(huán)境。而以沸石粉為核體的生物絮粒由于粒徑較大，因此沉降性能顯著提高，出水水質(zhì)清澈。

1 中試試驗(yàn)條件及方法

1.1 試驗(yàn)裝置

試驗(yàn)研究在江蘇某管渠排水口附近進(jìn)行。一組反應(yīng)器單元，單個(gè)反應(yīng)器單元包含一個(gè)反應(yīng)器單體和一個(gè)沉淀池。反應(yīng)器單體尺寸為1．5m×1．5m×2．0m，反應(yīng)器，好氧段設(shè)穿孔管曝氣，各池均有攪拌裝置；沉淀池為豎流式沉淀池。裝置附圖如下：

反應(yīng)器單體示意圖

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物圖

1.2 進(jìn)水水質(zhì)

管渠排水口旁調(diào)蓄池為試驗(yàn)進(jìn)水，pH 6．7～7．2，CODCr 120～190mg/L，氨氮17．7～23．2mg／L，TP 2．17～2．61mg /L，ss 56～266mg/L，水質(zhì)波動(dòng)范圍不大。

1.3 試驗(yàn)材料

沸石粉為河南鄭州產(chǎn)200目天然沸石粉，采用工業(yè)級(jí)95%葡萄糖作為外加碳源。

1.4 試驗(yàn)方法

投加沸石粉后運(yùn)行參數(shù)對(duì)污水脫氮的影響研究，試驗(yàn)通過(guò)設(shè)置不同運(yùn)行參數(shù)的對(duì)照組，對(duì)比研究不同工況對(duì)生物脫氮的影響。

2 結(jié)果討論

2.1 不同運(yùn)行條件對(duì)脫氮效果的影響

（1）好氧池溶解氧對(duì)處理效果的影響。通過(guò)工況一與工況三的比較，在其他運(yùn)行條件基本不變的情況下，好氧池溶解 氧 在 1．8 ～ 2．4mg/L 和 2．4 ～ 3．0mg/L 時(shí)，COD 的 去 除 率分 別 為 80．27% ～ 90．26% 和 84．33% ～ 90．32%， 出 水 COD分別為15～29mg/L和15～27mg/L；TN的去除率分別為63．85% ～ 72．60% 和 64．34% ～ 71．43%，出水 TN 分別為 7．7mg/L ～ 12．4mg/L 和 7．3mg/L ～ 13．3mg/L；TP 的 去 除 率 分 別 為85．11% ～90．91%和84．67%～ 90．71%，出水 TP分別為 0．21mg/L ～ 0．39mg/L 和 0．21mg/L ～ 0．40mg/L；NH3-N 的去除率分別為 98．25% ～ 99．56% 和 98．41% ～ 99．03%，出水 NH3-N 分別為 0．1mg/L ～ 0．4mg/L 和 0．2mg/L ～ 0．4mg/L。好氧池溶解氧水平在1．8～ 2．4mg/L 和2．4～ 3．0mg/L 對(duì)污水中的 COD、TN、TP和NH3-N去除影響不大。

（2）回流比對(duì)處理效果的影響。通過(guò)工況一與工況二的比較，在其他運(yùn)行條件基本不變的情況下，污泥回流比在150%和200% 時(shí)，COD的去除率分別為80．27% ～90．26%和 84．05% ～ 87．79%， 出 水 COD 分 別 為 15～ 29mg/L和19～ 26mg/L；TN 的 去 除 率 分 別 為 63．85% ～ 72．60% 和73．22% ～ 75．16%， 出 水 TN 分 別 為 7．7mg/L ～ 12．4mg/L 和7．1mg/L ～ 8．1mg/L；TP 的 去 除 率 分 別 為 85．11% ～ 90．91%和 84．65% ～ 90．17%， 出 水 TP 分 別 為 0．21mg/L ～ 0．39mg/L 和 0．23mg/L ～ 0．39mg/L；NH3-N 的 去 除 率 分 別 為98．25% ～ 99．56% 和 98．51% ～ 99．01%，出水 NH3-N 分別為0．1mg/L ～ 0．4mg/L 和 0．2mg/L ～ 0．3mg/L。污泥回流比在 150%和200%時(shí)，對(duì)污水中的COD、TP和NH3-N去除影響不大，適當(dāng)增大回流比，有利于脫氮效率的增加。

（3）各池?cái)嚢鑿?qiáng)度對(duì)處理效果的影響。通過(guò)工況一與工況四的比較，在其他運(yùn)行條件基本不變的情況下，攪拌強(qiáng)度為30rpm和40rpm時(shí)，COD的去除率分別為80．27%～90．26%和 84．78% ～ 86．55%， 出 水 COD 分 別 為 15～ 29mg/L和22～ 28mg/L；TN 的 去 除 率 分 別 為 63．85% ～ 72．60% 和68．77% ～ 72．69%， 出 水 TN 分 別 為 7．7mg/L ～ 12．4mg/L 和6．9mg/L ～ 8．9mg/L；NH3-N 的去除率分別為 98．25% ～ 99．56%和 98．43% ～ 99．10%，出水 NH3-N 分別為 0．1mg/L ～ 0．4mg/L 和 0．2mg/L ～ 0．3mg/L；TP 的去除率分別為 85．11% ～ 90．91%和 87．12% ～ 90．79%，出水 TP 分別為 0．21mg/L ～ 0．39mg/L 和0．21mg/L～0．30mg/L。在攪拌強(qiáng)度為30rpm和40rpm時(shí)，反應(yīng)器對(duì)污水中的COD、TP和NH3-N去除影響不大，可能有利于脫氮效果的提升。

（4）碳源投加對(duì)處理效果的影響。通過(guò)工況一與工況五的比較，在其他運(yùn)行條件基本不變的情況下，外碳源投加為 0和 40mg/L時(shí)，COD 的去除率分別為 80．27% ～ 90．26%和 82．89% ～ 87．77%， 出 水 COD 分 別 為 15～ 29mg/L和17～ 27mg/L；TN 的 去 除 率 分 別 為 63．85% ～ 72．60% 和73．95% ～ 75．67%，出水 TN 分 別為 7．7 mg/L ～ 12．4 mg/L 和6．2mg/L ～ 7．2mg/L；NH3-N 的去除率分別為 98．25% ～ 99．56%和 98．10% ～ 99．01%，出水 NH3-N 分別為 0．1mg/L ～ 0．4 mg/L 和 0．2mg/L ～ 0．4mg/L；TP 的去除率分別為 85．11% ～ 90．91%和 87．98% ～ 91．06%，出水 TP 分別為 0．21mg/L ～ 0．39mg/L 和0．21mg/L～0．31mg/L。在缺氧池投加外碳源40mg/L時(shí)，對(duì)污水中的COD和NH3-N去除影響不大，有利于污水中氮的去除和磷的吸收去除。

表1 不同運(yùn)行參數(shù)對(duì)微生物脫氮的影響

圖1 不同工況對(duì)COD的去除影響

圖2 不同工況對(duì)TN的去除影響

（5）分析與討論。反應(yīng)裝置采用活性污泥法的A/O工藝與高效粉體微生物技術(shù)，在工藝參數(shù)方面，選擇對(duì)溶解氧水平、回流比、攪拌強(qiáng)度及外碳源投加進(jìn)行研究。研究發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)提高溶解氧對(duì)水中污染物的去除影響不大，這是由于水中溶解氧與沸石粉表面的微生物膜之間存在氧傳遞速率。而適當(dāng)提升回流比則有利于污水中氮的脫除，這是由于適當(dāng)增加回流比，使得好氧池反應(yīng)的硝化液回流量增大，從而提高缺氧池的反硝化效果，在碳源足夠的情況下，有利于脫氮效率的提高。在污水處理中，污水中污染物與微生物充分接觸，攪拌強(qiáng)度也是水中氧傳遞的重要影響因素，但適當(dāng)增強(qiáng)攪拌強(qiáng)度對(duì)污水中的污染物去除影響不大。適當(dāng)向缺氧池投加碳源，有利于為微生物反硝化提供足夠碳源，也有利于微生物在缺氧段將碳源轉(zhuǎn)化為細(xì)胞胞內(nèi)物質(zhì)，從而在好氧段溶解氧充足時(shí)，過(guò)量吸收磷元素，對(duì)磷和氮的去除有積極效應(yīng)。

圖3 不同工況對(duì)NH3-N的去除影響

圖4 不同工況對(duì)TP的去除影響

3 結(jié)語(yǔ)

（1）投加沸石粉為微生物反應(yīng)載體時(shí)，當(dāng)進(jìn)水流量為500L/h，停留時(shí)間在7．65h時(shí)，在溶解氧為1．8-2．4mg/L，回流比為200%，攪拌強(qiáng)度為30rpm，PAC的投加量為15ppm的運(yùn)行條件下，處理效率較高，出水水質(zhì)較好。水質(zhì)要求較高的情況下，可在缺氧池少量投加外碳源，并適當(dāng)增加回流比，有利于脫氮效果的提升及磷元素的去除。