懸浮填料-沸石BAF處理低溫水中氨氮的特性及機(jī)制研究.pdf

1、我國(guó)水源水氨氮污染具有普遍性，但目前處理氨氮有效的生物氧化法在低溫期（<5℃）因生物活性減弱導(dǎo)致處理氨氮能力有限，以沸石為代表的吸附法除氨氮雖不受溫度影響，但受吸附容量的限制，需周期性再生，操作復(fù)雜、費(fèi)用較高。因此解決低溫期飲用水氨氮污染問(wèn)題是當(dāng)前非常重要和迫切的研究任務(wù)，研究物化-生化耦合除氨氮系統(tǒng)將更具應(yīng)用價(jià)值。
　　本文以懸浮填料-沸石曝氣生物濾池為研究對(duì)象，解決低溫飲用水氨氮污染問(wèn)題為目標(biāo)。系統(tǒng)研究了曝氣生物濾池處理南方短

2、期低溫水源水中污染物的效能和運(yùn)行特性，考察了曝氣生物濾池對(duì)有機(jī)物、錳和氨氮的去除效能，并與單層曝氣生物濾池進(jìn)行比較。并進(jìn)一步以低溫較長(zhǎng)的松花江水為處理目標(biāo)，研究了懸浮填料-沸石雙層曝氣生物濾池低溫去除氨氮的特性和微生物群落響應(yīng)機(jī)制。同時(shí)針對(duì)系統(tǒng)中沸石物化除氨氮作用研究了其在水源水復(fù)雜水體環(huán)境下吸附氨氮的作用因子和吸附、解吸附規(guī)律，進(jìn)而對(duì)懸浮填料-沸石雙層曝氣生物濾池的氮轉(zhuǎn)移促進(jìn)機(jī)制進(jìn)行了研究。
　　懸浮填料-沸石曝氣生物濾池處理多

3、種污染物復(fù)合的水源水，對(duì)綜合有機(jī)物去除有限，但對(duì)鄰苯二甲酸酯類物質(zhì)、嗅味物質(zhì)和消毒副產(chǎn)物生成勢(shì)有很好的控制作用。曝氣生物濾池對(duì)錳的去除效果也較好，通過(guò)生物氧化作用實(shí)現(xiàn)運(yùn)行穩(wěn)定期平均去除率達(dá)到80％以上，并對(duì)氨氮和錳可以同步高效去除。懸浮填料-沸石曝氣生物濾池在高氨氮污染負(fù)荷和低溫期對(duì)氨氮的控制優(yōu)于常規(guī)單層曝氣生物濾池，同時(shí)較單層曝氣生物濾池反沖洗周期長(zhǎng)、反沖洗強(qiáng)度低，適宜處理高氨氮、高濁度重污染的水源水。
　　懸浮填料-沸石曝氣生

4、物濾池處理低溫期較長(zhǎng)的松花江水，通過(guò)生物系統(tǒng)生物氧化和沸石物化系統(tǒng)吸附氨氮協(xié)同作用，在應(yīng)對(duì)低溫期二次啟動(dòng)、高氨氮污染負(fù)荷和溫度過(guò)渡都能保持對(duì)氨氮去除的穩(wěn)定性。在1～5.5℃長(zhǎng)期低溫過(guò)程中，懸浮填料-沸石曝氣生物濾池對(duì)氨氮平均去除率為77.08%，硝化作用隨低溫運(yùn)行時(shí)間增長(zhǎng)而增強(qiáng)，而經(jīng)高溫期后再次低溫期硝化作用衰弱，由二次低溫期再次進(jìn)入常溫期，系統(tǒng)仍對(duì)氨氮具有持續(xù)穩(wěn)定的去除作用，并與低溫期相似存在氮的物化轉(zhuǎn)移。懸浮填料-沸石雙層曝氣生物濾

5、池對(duì)氨氮的處理效能與微生物群落演替趨勢(shì)一致，雖常溫期較低溫期菌群多樣性高，但低溫長(zhǎng)期馴化后硝化細(xì)菌得到增殖， Nitrospiraceae_Nitrospira和Nitrosomonas的數(shù)量及其菌種種類均高于常溫期，實(shí)時(shí)熒光PCR定量的結(jié)果也證明低溫期AOB和NOB的數(shù)量明顯高于常溫期，但經(jīng)高溫期后，原有馴化的低溫硝化細(xì)菌衰減。低溫環(huán)境也使懸浮填料-沸石雙層曝氣生物濾池上層沸石段和下層懸浮填料段生態(tài)位分離，硝化功能菌更集中于上層沸石段

6、。
　　懸浮填料-沸石曝氣生物濾池的曝氣系統(tǒng)能促進(jìn)生物沸石吸附氨氮，30～60min的水力停留時(shí)間可以保證生物沸石對(duì)氨氮充分的吸附。水體中的共存陽(yáng)離子、腐殖酸和高嶺土均影響沸石吸附氨氮的速率，但共存陽(yáng)離子影響最大。生物沸石吸附氨氮的速率還受到生物膜和低溫影響，但吸附容量不受其影響。生物沸石吸附氨氮的等溫線符合Langmuir吸附模型。隨著液質(zhì)濃度梯度的變化，當(dāng)水體氮源濃度低時(shí)，低溫生物沸石通過(guò)釋放氨氮保證了硝化細(xì)菌對(duì)氮源的利用。通