沸石粉強化微生物脫氮效果的中試研究

孫雷

上海潔壤環保科技有限公司 上海 200092

合流制排水系統是城市排水系統的重要組成部分，包括雨、污合流制管道收集系統和末端控制系統[1-2]，用同一套管道收集和傳輸雨水和污水，最終退水到受納水體中[3]。目前國內現有管網并不完善，部分點源污染截污納管投資成本高，在降水徑流形成時，合流制排水系統存在流量超過管道截留能力的情況，導致雨污合流制管道部分廢水直接溢流到地表水體形成瞬時污染源[4]，其持續排放與擴散必然導致更加嚴重的問題。本研究利用沸石粉作為微生物載體，對灌渠截留污水進行沸石粉強化生物脫氮中試研究，解決現有一體化設備可能存在水質波動大，微生物難以適應的問題。通過對高效粉體微生物技術的開發利用，探索一款適應水質波動的處理裝置。

高效粉體微生物處理技術主要是通過向裝置內的反應水體投加粉末載體，使得微生物負載在載體上，對微生物的篩選及培養有一定的積極作用。投加沸石粉后，使得該反應介于生物膜法和活性污泥法之間，既有微生物負載的惰性填料，又似活性污泥法一樣污泥呈游離狀態。微生物包裹在沸石粉周圍，由外而內依次形成好氧、缺氧、厭氧環境。而以沸石粉為核體的生物絮粒由于粒徑較大，因此沉降性能顯著提高，出水水質清澈。

1 中試試驗條件及方法

1.1 試驗裝置

試驗研究在江蘇某管渠排水口附近進行。一組反應器單元，單個反應器單元包含一個反應器單體和一個沉淀池。反應器單體尺寸為1．5m×1．5m×2．0m，反應器，好氧段設穿孔管曝氣，各池均有攪拌裝置；沉淀池為豎流式沉淀池。裝置附圖如下：

反應器單體示意圖

現場實物圖

1.2 進水水質

管渠排水口旁調蓄池為試驗進水，pH 6．7～7．2，CODCr 120～190mg/L，氨氮17．7～23．2mg／L，TP 2．17～2．61mg /L，ss 56～266mg/L，水質波動范圍不大。

1.3 試驗材料

沸石粉為河南鄭州產200目天然沸石粉，采用工業級95%葡萄糖作為外加碳源。

1.4 試驗方法

投加沸石粉后運行參數對污水脫氮的影響研究，試驗通過設置不同運行參數的對照組，對比研究不同工況對生物脫氮的影響。

2 結果討論

2.1 不同運行條件對脫氮效果的影響

（1）好氧池溶解氧對處理效果的影響。通過工況一與工況三的比較，在其他運行條件基本不變的情況下，好氧池溶解 氧 在 1．8 ～ 2．4mg/L 和 2．4 ～ 3．0mg/L 時，COD 的 去 除 率分 別 為 80．27% ～ 90．26% 和 84．33% ～ 90．32%， 出 水 COD分別為15～29mg/L和15～27mg/L；TN的去除率分別為63．85% ～ 72．60% 和 64．34% ～ 71．43%，出水 TN 分別為 7．7mg/L ～ 12．4mg/L 和 7．3mg/L ～ 13．3mg/L；TP 的 去 除 率 分 別 為85．11% ～90．91%和84．67%～ 90．71%，出水 TP分別為 0．21mg/L ～ 0．39mg/L 和 0．21mg/L ～ 0．40mg/L；NH3-N 的去除率分別為 98．25% ～ 99．56% 和 98．41% ～ 99．03%，出水 NH3-N 分別為 0．1mg/L ～ 0．4mg/L 和 0．2mg/L ～ 0．4mg/L。好氧池溶解氧水平在1．8～ 2．4mg/L 和2．4～ 3．0mg/L 對污水中的 COD、TN、TP和NH3-N去除影響不大。

（2）回流比對處理效果的影響。通過工況一與工況二的比較，在其他運行條件基本不變的情況下，污泥回流比在150%和200% 時，COD的去除率分別為80．27% ～90．26%和 84．05% ～ 87．79%， 出 水 COD 分 別 為 15～ 29mg/L和19～ 26mg/L；TN 的 去 除 率 分 別 為 63．85% ～ 72．60% 和73．22% ～ 75．16%， 出 水 TN 分 別 為 7．7mg/L ～ 12．4mg/L 和7．1mg/L ～ 8．1mg/L；TP 的 去 除 率 分 別 為 85．11% ～ 90．91%和 84．65% ～ 90．17%， 出 水 TP 分 別 為 0．21mg/L ～ 0．39mg/L 和 0．23mg/L ～ 0．39mg/L；NH3-N 的 去 除 率 分 別 為98．25% ～ 99．56% 和 98．51% ～ 99．01%，出水 NH3-N 分別為0．1mg/L ～ 0．4mg/L 和 0．2mg/L ～ 0．3mg/L。污泥回流比在 150%和200%時，對污水中的COD、TP和NH3-N去除影響不大，適當增大回流比，有利于脫氮效率的增加。

（3）各池攪拌強度對處理效果的影響。通過工況一與工況四的比較，在其他運行條件基本不變的情況下，攪拌強度為30rpm和40rpm時，COD的去除率分別為80．27%～90．26%和 84．78% ～ 86．55%， 出 水 COD 分 別 為 15～ 29mg/L和22～ 28mg/L；TN 的 去 除 率 分 別 為 63．85% ～ 72．60% 和68．77% ～ 72．69%， 出 水 TN 分 別 為 7．7mg/L ～ 12．4mg/L 和6．9mg/L ～ 8．9mg/L；NH3-N 的去除率分別為 98．25% ～ 99．56%和 98．43% ～ 99．10%，出水 NH3-N 分別為 0．1mg/L ～ 0．4mg/L 和 0．2mg/L ～ 0．3mg/L；TP 的去除率分別為 85．11% ～ 90．91%和 87．12% ～ 90．79%，出水 TP 分別為 0．21mg/L ～ 0．39mg/L 和0．21mg/L～0．30mg/L。在攪拌強度為30rpm和40rpm時，反應器對污水中的COD、TP和NH3-N去除影響不大，可能有利于脫氮效果的提升。

（4）碳源投加對處理效果的影響。通過工況一與工況五的比較，在其他運行條件基本不變的情況下，外碳源投加為 0和 40mg/L時，COD 的去除率分別為 80．27% ～ 90．26%和 82．89% ～ 87．77%， 出 水 COD 分 別 為 15～ 29mg/L和17～ 27mg/L；TN 的 去 除 率 分 別 為 63．85% ～ 72．60% 和73．95% ～ 75．67%，出水 TN 分 別為 7．7 mg/L ～ 12．4 mg/L 和6．2mg/L ～ 7．2mg/L；NH3-N 的去除率分別為 98．25% ～ 99．56%和 98．10% ～ 99．01%，出水 NH3-N 分別為 0．1mg/L ～ 0．4 mg/L 和 0．2mg/L ～ 0．4mg/L；TP 的去除率分別為 85．11% ～ 90．91%和 87．98% ～ 91．06%，出水 TP 分別為 0．21mg/L ～ 0．39mg/L 和0．21mg/L～0．31mg/L。在缺氧池投加外碳源40mg/L時，對污水中的COD和NH3-N去除影響不大，有利于污水中氮的去除和磷的吸收去除。

表1 不同運行參數對微生物脫氮的影響

圖1 不同工況對COD的去除影響

圖2 不同工況對TN的去除影響

（5）分析與討論。反應裝置采用活性污泥法的A/O工藝與高效粉體微生物技術，在工藝參數方面，選擇對溶解氧水平、回流比、攪拌強度及外碳源投加進行研究。研究發現，適當提高溶解氧對水中污染物的去除影響不大，這是由于水中溶解氧與沸石粉表面的微生物膜之間存在氧傳遞速率。而適當提升回流比則有利于污水中氮的脫除，這是由于適當增加回流比，使得好氧池反應的硝化液回流量增大，從而提高缺氧池的反硝化效果，在碳源足夠的情況下，有利于脫氮效率的提高。在污水處理中，污水中污染物與微生物充分接觸，攪拌強度也是水中氧傳遞的重要影響因素，但適當增強攪拌強度對污水中的污染物去除影響不大。適當向缺氧池投加碳源，有利于為微生物反硝化提供足夠碳源，也有利于微生物在缺氧段將碳源轉化為細胞胞內物質，從而在好氧段溶解氧充足時，過量吸收磷元素，對磷和氮的去除有積極效應。

圖3 不同工況對NH3-N的去除影響

圖4 不同工況對TP的去除影響

3 結語

（1）投加沸石粉為微生物反應載體時，當進水流量為500L/h，停留時間在7．65h時，在溶解氧為1．8-2．4mg/L，回流比為200%，攪拌強度為30rpm，PAC的投加量為15ppm的運行條件下，處理效率較高，出水水質較好。水質要求較高的情況下，可在缺氧池少量投加外碳源，并適當增加回流比，有利于脫氮效果的提升及磷元素的去除。