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高氨氮重污染河流废水的生物接触氧化工艺研究
论文摘要：以悬浮填料和火山岩为生物载体,研究了单级好氧生物接触氧化工艺和缺氧/好氧两级生物接触氧化工艺对模拟高氨氮重污染河水的处理效果。在进水COD浓度为150-350mg/L，NH-N为18-36mg/L，总水力停留时间为8h条件下，两种工艺都能有效去除模拟河流污水中的有机污染物，COD的平均去除率分别达到82%和92%。前置缺氧区的缺氧/好氧两级生物接触氧化工艺较单级生物接触氧化具有更强的NH-N去除能力，二者在整个运行过程中对NH-N平均去除率分别为83%和32%。硝化潜力实验表明两级生物接触氧化工艺中好氧生物膜的氨氧化速率达到4.50×10g/(g·h)，而单级生物接触氧化工艺的好氧生物膜氨氧化速率仅为1.09×10g/(g·h)。通过前置缺氧反应区能够强化好氧生物接触区对氨氮的去除能力，并有效降低接触氧化工艺能耗。
论文关键词：生物膜,生物接触氧化,氨氮,河流,硝化能力
中国图书分类号：X522
白洋淀是我国北方最大的草型湖泊，近年来其污染越来越严重，对于其污染治理也越来越多的引起国家的重视。府河作为白洋淀最大的入淀河流，是白洋淀污染物的主要来源之一。府河上游污染物主要以有机物为主，随着沿途各种点源面源污染物的输入导致下游河水中氨氮的浓度严重超标，许多年份平均浓度已超过20mg/L，氨氮污染问题亟待解决。
国内外已有很多研究利用人工湿地技术处理氨氮浓度较高的乡村入河污水，该技术虽然氨氮去除效果良好，但占地面积较大。另外也有研究利用水生植物对污染河流的进行原位修复，但对于类似府河的重污染河流，由于水生植被对生长环境比较高的要求，难以形成稳定的植被。
生物接触氧化工艺作为一种污染河流原位修复方法，近年来备受关注。其具有环境适应能力强，占地面积小等优点，但现有的生物接触氧化工艺普遍存在对氨氮有效去除需要的水力停留时间长，容易受水中有机物抑制，耐受氨氮负荷冲击能力弱以及能耗巨大等缺点。因此，针对类似府河的高氨氮重污染水体，有必要进一步探索与其适用的生物接触氧化工艺。本文以一种新型的组合球形填料为主要载体，比较了单级好氧生物接触氧化与缺氧/好氧两级生物接触氧化工艺对污染河水中有机物及氨氮的去除效果，旨在探索一套适用于重污染河流的高效、低耗的原位生物接触氧化工艺。
1.材料与方法
1.1试验装置
两套生物接触氧化反应器使用有机玻璃制成，为保证各段填料基质与进水的充分接触，反应器采用隔板式构造。反应器的规格为80cm×31cm×35cm，有效容积为72L。反应器A采用单级生物膜接触氧化工艺，反应器B采用缺氧/好氧两级生物膜接触氧化工艺。两种工艺填料和区间的布置如图1和图2所示。

图1.单级生物接触接触氧化反应器(反应器A)填料布置图
Fig1.LayoutdiagramofcarrierinBiologicalcontactoxidationprocessreactor(ReactorA)

图2.缺氧/好氧两级生物接触氧化反应器(反应器B)填料布置图
Fig2.Layoutdiagramofcarrierinanoxic/aerobictwo-stepcontactoxidationprocessreactor(ReactorB)
接触氧化反应器A采用聚乙烯悬浮球形填料，该球形填料为本实验室自行装配，主要构造为多孔聚乙烯球内置适量齿轮形颗粒悬浮填料，其特点是整个填料比表面积得到了增大，而且挂膜成功后能够悬浮在水中，填料直径为80mm，非常适合于河流污染的原位修复。反应器B中，第一区段布设缺氧接触氧化床，采用天然砾石和火山岩两种填料布置而成，为防止内部短流，如图2所示采用交错布置，颗粒比较小的火山岩布置在右下部分，颗粒较大的天然砾石布置在左上部分。第二区段好氧接触氧化区布置与反应器A中相同的球形悬浮填料。两座反应器中，缺氧区填料的填充率为30%，好氧区填料的填充率为40%。
曝气装置的布置如图1和图2所示，在反应器的好氧区两侧底部布置条形曝气头，试验过程中采用气体转子流量计控制曝气量，缺氧区不设置曝气头。
1.2启动与运行
两套试验装置接种来之北京高碑店污水处理厂A/O工艺污泥回流池污泥。接种污泥后，前三天采用序批式运行，正常进行曝气，每天更换一次反应器中的水。之后后采用连续流方式进水运行，经过一段时间运行，两套装置中生物膜厚度逐渐增加，最后达到稳定状态，镜检生物膜观察发现大量的原后生动物，且各采样点水质COD，NH-N，TN等主要指标基本稳定，