反硝化生物濾池掛膜影響因素研究

馬玉川，周 山

（江蘇金山優(yōu)水愛(ài)環(huán)保科技有限公司，江蘇 宜興 214212）

南京某污水處理廠二期深度處理項(xiàng)目，采用了威立雅的創(chuàng)新技術(shù)Biostyr 硝化及反硝化生物濾池。該工藝通過(guò)投加碳源，可以將NO3-N 質(zhì)量濃度控制到1.0mg/L 以下，TN 可以達(dá)到1.5mg/L以下。項(xiàng)目投產(chǎn)初期運(yùn)行較為穩(wěn)定能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。后期在實(shí)際進(jìn)水參數(shù)（主要是濾池進(jìn)水的pH 值、TP 以及DO）發(fā)生變化后，濾池掛膜變得困難。

反硝化生物濾池主要是通過(guò)附著在填料上的生物膜（本項(xiàng)目采用的威立雅的專利產(chǎn)品——輕質(zhì)濾料）對(duì)有機(jī)污染物的氧化分解作用以及填料上附著的生物膜對(duì)懸浮雜質(zhì)的吸附截留作用來(lái)實(shí)現(xiàn)脫氮[1]。因此，生物膜的數(shù)量及活性是影響反應(yīng)效率的關(guān)鍵因素，在掛膜過(guò)程中為微生物營(yíng)造良好的的生長(zhǎng)環(huán)境是掛膜成功的關(guān)鍵。

本文針對(duì)該污水處理廠的反硝化生物濾池掛膜過(guò)程的全程跟蹤記錄，對(duì)掛膜過(guò)程中COD、總氮及硝酸鹽氮的變化過(guò)程進(jìn)行了分析并對(duì)影響掛膜的因素進(jìn)行了深入研究，由此總結(jié)出最佳的掛膜條件（參數(shù)），以期對(duì)反硝化生物濾池的掛膜操作提供理論依據(jù)。

1 反應(yīng)器及碳源

1）反硝化濾池基本參數(shù)：共四格，單格池容，84 m2×6.5 m，濾層厚度3 m，濾速5 m/h～8 m/h，向上流，濾料為輕質(zhì)懸浮濾料。

設(shè)計(jì)進(jìn)水量：2 000 m3/h，最大進(jìn)水量：3 000 m3/h。排放要求：濾池出水ρ（NO3-N）＜3 mg/L～5 mg/L。

使用的碳源為：麥可碳2000-Ⅲ，COD 值為2.0×105mg/L。

2 濾池進(jìn)出水?dāng)?shù)據(jù)及掛膜過(guò)程

從表1 可以看出，初期濾池掛膜情況不好，COD和NO3-N 去除率極低。原因分析如下：濾池進(jìn)水ρ（TP）<0.02 mg/L，可以推斷水中溶解性正磷酸鹽（soluble reactive phosphorus）質(zhì)量濃度應(yīng)該在0.01 mg/L 左右。相關(guān)研究表明，水中異養(yǎng)菌的生長(zhǎng)可能會(huì)受到磷源的限制[2-3]。

表1 掛膜第一周反硝化濾池進(jìn)出水參數(shù)

濾池進(jìn)水的pH＜6.2，pH 與微生物的生命活動(dòng)有著密切的聯(lián)系,它的影響也是多方面的。雖然許多微生物可以在一個(gè)較寬的pH 范圍內(nèi)生長(zhǎng)，但都有一個(gè)最適合生長(zhǎng)的pH 范圍，在這一范圍內(nèi)酶活性最高，如果其他條件適合,微生物的生長(zhǎng)率也最高。有研究證明[4-5]，反硝化菌的最佳pH 生長(zhǎng)范圍在7.0～8.0 間。

第二周繼續(xù)維持低水量及少量碳源投加，情況未見(jiàn)好轉(zhuǎn)。

從第三周開(kāi)始，在濾池的進(jìn)水側(cè)分別投加了氫氧化鈉和磷酸二氫鉀，實(shí)測(cè)進(jìn)水的pH 為7.1，總磷質(zhì)量濃度為0.29 mg/L。逐漸增加水量及碳源投加量，根據(jù)濾池的污堵情況及過(guò)濾時(shí)間適當(dāng)調(diào)整反洗頻率。

第三周COD 的變化趨勢(shì)。生物膜已經(jīng)開(kāi)始在濾料上富集COD 及NO3-N 去除率逐步提高。到5 月14 日（第四周）NO3-N 去除率已經(jīng)達(dá)到75%，標(biāo)志著掛膜成功。從第四周開(kāi)始NO3-N 去除率一直維持在80%～85%之間，濾池出水ρ（NO3-N）<3 mg/L，COD<40 mg/L，水量維持在1 800 m3/h～2 000 m3/h，濾池運(yùn)行正常。

3 掛膜期間濾池的水頭損失及堵塞率變化趨勢(shì)

從圖1、圖2 可以看出，當(dāng)水頭損失為1 左右時(shí)，過(guò)濾時(shí)間為2 167 min，較長(zhǎng)的過(guò)濾時(shí)間間接反映了反硝化濾池生物膜較少,且水頭損失與堵塞率的斜率不一致。

圖1 反硝化濾池掛膜前過(guò)濾時(shí)間與水頭損失關(guān)系圖

圖2 反硝化濾池掛膜前水頭損失與堵塞率關(guān)系圖

從圖3、圖4 可以看出，當(dāng)水頭損失為1 左右時(shí)，過(guò)濾時(shí)間為1 321 min，較掛膜前有所減少且恢復(fù)至正常過(guò)濾時(shí)間，間接反映了反硝化濾池生物膜的增加。且水頭損失與堵塞率的斜率趨于一致。

圖3 反硝化濾池掛膜后過(guò)濾時(shí)間與水頭損失關(guān)系圖

圖4 反硝化濾池掛膜后水頭損失與堵塞率關(guān)系圖

4 結(jié)論

1）Biostyr 反硝化生物濾池，在水溫等環(huán)境正常情況下，自然掛膜只需一周左右的時(shí)間；

2）研究表明濾池進(jìn)水的pH 值及TP 對(duì)微生物的生長(zhǎng)有較大影響；尤其在掛膜初期。

3）掛膜期間濾池的反洗頻率及反洗時(shí)長(zhǎng)應(yīng)根據(jù)實(shí)際水頭損失及過(guò)濾時(shí)間靈活調(diào)整；適當(dāng)延長(zhǎng)過(guò)濾時(shí)間，有利快速掛膜。

4）選擇生物質(zhì)高效碳源有利于快速掛膜。