中水脱氮实验研究

崔佳

(中铁上海工程局市政工程有限公司，湖北 襄阳 441000)

中水脱氮实验研究

崔佳

(中铁上海工程局市政工程有限公司，湖北 襄阳 441000)

目前中水厂处理采用的基本工艺对去除污水中氮的效果不好，易造成水体富营养化。由于中水厂出水中氮的含量相对较低，属于微污染水，不适合采用化学方法进行去除，要去除这种水质中的氮考虑采用生物法脱氮。本项目先研究了在慢滤状态，陶粒生物慢滤池对氮的去除效果，继而改进实验装置在慢滤池后加入碎石曝气段及石英砂快滤段，有效地提高了氮的去除效果，氮的去除率基本上都在14%以上，最好时对氨氮去除率可达到28.57%以上。

中水处理;慢滤;脱氮;生物脱氮

中水厂处理的基本工艺“混凝－沉淀－过滤－消毒”，对去除水中的悬浮物、部分有机物以及磷的效果比较好，而对于污水中氮的去除效果较差，使得出水含氮量偏高，易造成回用水的富营养化［1］。随着水质污染(尤其是有机物质的污染)日益严重，以及人们对水质标准的要求不断提高，对中水中氮的去除就显得尤为重要。本项目将生物陶粒作为滤料应用于慢滤池中，组成慢滤段、曝气段、快滤段的实验装置并研究了该装置的除氮效果。

1 实验方法

1.1 实验仪器

慢滤实验装置、蠕动泵、pH测定仪、COD消解仪、GDS-3光电式浑浊度仪、GB722分光计。

1.2 研究方法

经过认真分析和研究陶粒和慢滤池的工作机理及其特点，采用一种新的研究方法:将生物陶粒作为滤料应用于慢滤池中，结合陶粒和慢滤的共同特点构造出一种新型实验装置。本项目先研究了在慢滤状态下，生物滤池对氮的去除效果，继而改进实验工艺在慢滤后加入曝气段［2］及快滤段。

1.3 实验过程

1.3.1 确定实验指标测定氨氨

废水中的氮以有机氮、氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐4种形态存在。由于时间原因，本项目对氨氮的去除率进行测定，参照国家环保局编写的《水和废水监测分析方法(第三版)》［3］氨氮测定方法采用“纳氏试剂比色法”GB722分光计法。按标准方法配置NH4+－N标准溶液，测定标准曲线。

1.3.2 挂膜

对 BAF(曝气生物滤池，Biological aerated filter)实验装置进行反冲洗，利用小池塘的水(考虑到微生物的生长可能需要一些生长因子，且为了保证实验的顺利进行，加入一定量的氯化铵以及葡萄糖，但是这并不是必需的)驯化得到具备SND(同步硝化/反硝化)功能的生物膜。

挂膜时先将污水注满滤池，并进行闷曝，一周后改成小流量进水(有出水即可)，并使微生物逐渐适应进水水质，水力停留时间为12 h。

挂膜运行10天以后开始有小生物膜块，呈浅绿色，继续运行。

大约30天后有明显生物膜出现开始测定进出水氨氮含量，连续测定5天后当对NH4+－N去除率达到80%时，认为挂膜成功。

1.3.3 在不同滤速(停留时间)下进行实验

实验测定在不同滤速下对氨氮的去除效果。滤速的确定:采用逐个带入的方法，从成滴不成流逐个加大，测定不同滤速下进出水的分光度，通过氮含量标准曲线换算出进出水的氮含量，分析实验数据，评价实验结果。

实验第一阶段采用单级慢滤装置进行实验(如图1)，BAF实验装置由有机玻璃制成，直径为12.15 cm，高为178 cm，填料为陶粒，粒径为2～5 cm，沿填料层每隔20.1 cm设一个取样口。承托层为大颗粒陶粒，壁厚为1 cm，填料层厚为129 cm。

图1 单级无氧慢滤脱氮实验装置

图2 加曝气段脱氮实验装置

实验第二阶段在陶粒慢滤实验装置后面添加碎石曝气段和石英砂快滤段组成实验装置(如图2)进行实验。

2 实验结果与讨论

2.1 单级无氧慢滤脱氮效果分析

由表1及图3可以看出，该装置有一定的除氮效果且相对来说滤速慢的效果较好。分析认为除氮效果可能由于微生物的作用，微生物本身的生长就需要吸收一部分氮，同时一些微生物如反硝化细菌在无氧状态下可以将氮分解掉［4］。不过同时也发现这种装置脱氮效果均在10%以下。我们考虑可能是在无氧状态下，硝化细菌和亚硝化细菌等好氧微生物的生长受到抑制，这些微生物对氮的去除效果可能造成了很大的影响，所以在实验后期我们又改进了实验装置，在陶粒慢滤池后面加碎石曝气装置和石英砂有氧快滤装置继续进行实验，这种装置可使在无氧慢滤池中受到抑制的微生物活力上升，加速生长和繁殖，进而促进氮的去除，实验表明这种做法除氮效果很好。

表1 单级无氧慢滤脱氮实验数据

图3 单级无氧慢滤脱氮效果图

2.2 加曝气段脱氮效果分析

加入曝气装置后的实验数据见表2，同一滤速下三阶段处理效果对比见图4、5。

由表2和图4、5可以看出在加了曝气装置后氨氮的最终去除效果相当明显，最终出水(也就是石英砂出水)氮的去除率在14%以上，去除率最高可达到28.57%。而只经过大圆柱无氧慢滤过程的去除率只有10%左右，且多数在10%以下，改进后的实验装置的除氮效果有了大大提高。同时我们也注意到只经过曝气后的出水(即鹅卵石管)氮的去除率并没有太大的变化，说明石英砂快滤阶段对实验的作用非常大。经实验分析，可能该装置内有一些硝化细菌和亚硝化细菌等好氧微生物的生长，只是由于加装不久，用肉眼难以辨别。同时可以看出对于同一滤速下测定的不同数据结果效果逐次明显，这可能是由于滤速刚切换的影响。在大圆柱0.055 m/h滤速下前面几组去除率异常的原因可能是刚加装的实验装置虽经过大量洗涤但是仍有一些物质残留所致，或者某种特殊环境还未形成。

表2 加入曝气装置后的实验数据

图4 大圆柱滤速为0.055m/h时除氮效果

图5 大圆柱滤速为0.176 m/h时除氮效果

3 结论

通过分析实验结果得出以下结论:只有慢滤段状态下氮的去除率较低。慢滤后加入曝气段及快滤段后，曝气段的去除率有所提升，但提升不明显，而快滤段后最终出水氨氮去除率均在14%以上，最好的时候去除率达到了28.57%。由此说明由慢滤段、曝气段、快滤段组成的工艺对中水中微量氮去除效果好。本实验装置无需外加碳源，降低了运行成本并避免造成二次污染，效果明显，且投资少，运行成本低，该研究结果可用于中水厂设计的参考。

［1］ 王鼎臣.水处理技术及工程实例［M］.北京:化学工业出版社，2008.10－189.

［2］ 齐兵强，王占生.曝气生物滤池在污水处理中的应用［J］.给水排水，2000，26(10):4－8.

［3］ 国家环保局.水和废水监测分析方法［M］.第3版.北京:中国环境科学出版社，1997.

［4］ 卜全民，毕军，袁增伟，等.生物接触氧化流化床处理氨氮污水的实验研究［J］.水资源保护，2008(5):96－100.

The Experimental Research on the Denitrification of Intermediate Water

CUI Jia
(Municipal Engineering of China Shanghai Civil Engineering Group Co.，Ltd，Xiangyang 441000，China)

These days，the effect of the basic treatment techniques of intermediate water is not good，which is used by sewage treatment plant to remove nitrogen，which lead to the eutrophication of water bodies easily.Chemical methods are not suitable to get rid of nitrogen from intermediate water，which is micropolluted water and the content of nitrogen is relatively low.Bio-denitrification is an effective way.The removal of nitrogen is studied by using slow ceramic filtration in slow water filter in this experiment.In the improvement of the experiment device，the powdered stone-aeration and quick quartz sand filter are added to after slow ceramic filtration，of which the removal rate of nitrogen is more than 14%，and the best is more than 28.57%.

reclaimed water treatment; slow water filter; denitrification; bio-denitrification

X703

B

2095－1671(2011)02－0081－04

2010-11-30;

2011-01-25

崔佳(1987—)，男，安徽蚌埠人，助理工程师，从事工作:工程施工技术指导与管理。