程麗1，張敬琳2，王鶴名1，李文捷3， 李相峰3?
(1.吉林大學環境與資源學院，吉林長春130021；2.深圳水務〈集團〉有限公司，廣東深圳518046；
3.吉林建筑工程學院市政環境工程研究所，吉林長春　130021)

　　摘　要：采用生物膜法對二級出水進行深度處理，對影響氨氮去除效率的幾種因素作了分析。試驗結果表明，采用生物膜法可對氨氮進行有效去除，能夠滿足城市污水回用于電廠循環冷卻補充水或人工景觀用水對氨氮指標的要求。
　　關鍵詞：污水回用；二級出水；氨氮；生物膜法
　　中圖分類號：X703
　　文獻標識碼：C
　　文章編號：1000-4602(2002)05-0048-03

　　目前，污水二級處理中的生物脫氮有活性污泥法與生物膜法兩種。由于硝化菌的世代周期長、比增長速率小，在活性污泥處理系統中此類細菌難以占優，為取得較好的脫氮效果，在運行過程中往往要求控制泥齡為15～20d且耐沖擊負荷較差，從而限制了活性污泥的處理能力。在生物膜法處理中，生物固體的平均停留時間與污水的停留時間無關，硝化菌和亞硝化細菌能夠大量繁殖，氨氮的容積去除負荷率較大，耐沖擊負荷能力強。在二級出水的低濃度條件下，由于活性污泥很難培養，因此一般在三級處理時更宜采用生物膜法。

1 　試驗條件及原水水質

　　“一汽”廢水處理的進水水質與一般城市污水接近。經傳統的活性污泥法處理，其出水的各項指標如表1所示。

表1 水質指標及測定方法 水質指標 數值 分析方法 BOD₅(mg/L) 17～25 稀釋接種法 COD(mg/L) 70～100 重鉻酸鉀法 氨氮(mg/L) 11.5～14.5 納氏試劑光度法 SS(mg/L) 30～60 重量法 pH 5.8～7.6 pH計 　 　 　

　　試驗系統進水為二級出水，取自二沉池出口。空氣來自該廠曝氣池的曝氣管路，供氣穩定。

2 　裝置及工藝流程

　　試驗裝置及流程見圖1。?
　　試驗裝置的主體是好氧生物反應器，制作材料為4mm厚鋼板，高為2.1m，長為1.2m，寬為0.7m。用鋼筋支架固定新型纖維填料。該填料具有易掛膜、比表面積較大、傳質效率高、不易堵塞且價格便宜等優點。填料區高約為1.5m，底部曝氣。由于進水COD較低，系統產泥量小，因此未單獨設沉淀池，在溢流堰出口處設有沉淀槽(起到三相分離作用)，使出水中脫落的生物膜沉淀后回到系統中。

3 　分析方法

　　試驗系統連續運行，每天數次取樣檢測，分析方法見表2。

表2 　檢測指標及分析方法 檢測項目 分析方法 DO SJG-9440型在線溶氧儀 pH值 pH-2型酸度計 溫度 便攜式數字測溫儀 生物相 Nikon攝影顯微鏡 MLSS、SS? 濾紙重量法 COD 重鉻酸鉀法 BOD₅ 稀釋接種法 氨氮 納氏試劑光度法 流量 轉子流量計 供風量 氣體轉子流量計

4 　結果及分析

4.1　 掛膜啟動
　　為加快掛膜速度，采用連續投加活性污泥作為種泥的方法進行培養，即在啟動后的前幾天連續投加種泥，小流量遞增進水，連續曝氣。掛膜前纖維潔白，掛膜后纖維表面為土黃色，池表面散發出土腥味。系統運行穩定后出水清澈。在啟動后對生物膜進行了持續鏡檢，隨著對新環境的適應，生物膜上的原生動物和后生動物也在不斷變化。
4.2　 運行
　　掛膜培養完成后即進入正式運行。?
　　① 對氨氮的去除?
　　掛膜后進水量為900～1000L/h，停留時間約為1～1.2h，曝氣量為2500～3000L/h，pH值為7～7.5，連續7d的運行結果如圖2所示。

　　由圖2可見，在停留時間為1～1.2h時系統對氨氮的去除率為42%～67%。
　　運行一個月后，進水量變為200～400L/h，曝氣量為3.0m³/h，水力停留時間約為3～3.5h，pH值為7～7.5，去除氨氮效果見圖3。

　　由圖3可見，在停留時間為3～3.5h時系統對氨氮的去除率為89%～100%。在二級出水pH值穩定的情況下出水氨氮＜1.0mg/L，甚至多次出現未檢出的情況，可以滿足地表水環境質量Ⅳ類水體標準或電廠循環冷卻水標準。
　　運行兩個月后，進水量變為500～600L/h，曝氣量為2.0m³/h，水力停留時間約為2h左右，去除氨氮效果見圖4。

　　由圖4可見，在停留時間為2h左右時系統對氨氮的去除率為85%～95%。在二級出水pH值穩定的情況下，出水氨氮＜1.5mg/L，仍然可以滿足地表水環境質量Ⅴ類水體標準。
　　② 對COD的去除
　　系統啟動后連續取樣檢測，對COD的去除情況如表3所示。

表3 　對COD的去除　　　 mg/L 時間 6月7日 6月8日 6月9日 6月10日 6月11日 6月12日 6月13日 進水 98.0 56.6 76.4 89.5 92.6 98.8 58.8 出水 20.68 18.43 19.78 21.99 21.13 22.9 19.4

　　從表3可見，該裝置對二級出水殘留的COD有很好的去除效果，出水COD為20mg/L左右，表明系統同時具有去除有機物和硝化的功能。?
4.3　 影響去除氨氮效果的因素
　　① 溫度?
　　溫度對生物硝化有很大的影響，硝化菌適宜的生長溫度為23～25℃。系統曾在4～5℃時啟動過，但一直沒有檢測到對氨氮的去除效果，證明在此溫度下硝化菌已基本失去活性。
　　② DO
　　反應器內DO濃度對硝化反應速度及硝化菌的生長速度均有極大的影響。硝化反應必須在好氧條件下進行，但普遍認為DO＞2.0 mg/L時其對硝化作用的影響可以不予考慮。在低泥齡的活性污泥系統中，由于含碳有機物氧化速率的增加使耗氧速率也增加，因而減少了DO對生物絮體的穿透力，使硝化速率減小。試驗中原水的有機底物濃度很低，其氧化消耗的DO很少，大部分DO用于供給硝化，且氨氮的濃度不是很高，所以氣水比控制在2.5～3.0即可。
　　③ pH值
　　pH值的大小直接影響硝化菌的生理條件，隨硝化的進行pH值急劇下降，而硝化菌對pH值十分敏感，亞硝酸菌和硝酸菌分別在pH值為7.0～7.8和7.7～8.5時活性最強，若pH值超過此范 圍則活性急劇下降，極大地降低了對有機物和氨氮的去除率。由于系統進水為二級生物處理出水，受pH值波動的影響，當pH值降到7以下時，對氨氮的去除率急劇下降，甚至為零；當pH值再次回升到7.2以上時，對氨氮的去除則迅速改善，說明較低的pH值對硝化菌只是抑制微生物的活性而不是對微生物產生毒害作用。
　　④ 停留時間
　　停留時間對氨氮的去除效果有很大的影響，當停留時間從1h增加到3.5h時對氨氮的去除率也逐漸提高，變化趨勢見圖5。

　　可生物降解含碳有機物與含氮物質的比值(C/N)是影響生物硝化速度和過程的重要因素。因試驗進水(二級出水)中可生物降解的有機物含量很低(BOD5一般為10～20mg/L)，所以取得了較高的硝化比率，這由啟動10d后即可檢測到對氨氮的明顯去除得以證實。

5 　結論

　　生物膜系統對氨氮去除效果顯著，可以在較短的停留時間內取得較高的去除率，該系統具有如下特點：?
　　① 掛膜時間短，硝化菌培養快，掛膜后很快即能檢測到對氨氮的明顯去除，表明生物膜法由于不存在泥齡控制問題，有利于硝化菌增殖。?
　　② 系統容積負荷越小時對氨氮的處理效果越好，當停留時間由1.0h增至3.0～3.5h時，對氨氮的去除率由50%提高到接近100%，因此在冬季運行時可適當增加停留時間以保證足夠的去除率。在常溫情況下，停留時間為2～3h時出水水質可以滿足Ⅳ、Ⅴ類景觀水體或電廠循環冷卻補充水對氨氮指標的要求。
　　③ 系統在去除氨氮的過程中，對COD也有了進一步的去除，出水COD為20mg/L左右，也完全可以滿足Ⅳ、Ⅴ景觀水體或電廠循環冷卻補充水的指標要求。

參考文獻：

　　［1］王鶴立,陳雷，程麗，等.再生水回用于景觀水體的水質標準探討［J］.中國給水排水,2001，17(12):31-35.
　　［2］張延輝.二級出水回用處理工藝研究及應用［J］.環境工程, 1999(2):19-21.

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　　收稿日期：2002-01-30