兩種不同填料對ANAMMOX生物濾池的影響探究

付昆明，黃少偉，廖敏輝，吳青，劉永劍，李飛

(1.北京建筑大學 雨水系統與水環境教育部重點實驗室 中-荷污水處理技術研發中心，北京 100044；2.水發規劃設計有限公司，山東 濟南 250000)

1 實驗部分

1.1 材料與儀器

沸石，粒徑為4～8 mm，主要成分為SiO2與Al2O3，比重1.51 g/cm3，容重2.43 g/cm3；火山巖，粒徑為3～5 mm，堆積密度為0.90 g/cm3，比表面積約為3.98 cm2/g，孔隙率為56.33%。兩種填料的表面形態見圖1；氯化鈉、氯化銨、磷酸二氫鉀均為分析純；亞硝酸鈉、碳酸氫鈉均為化學純。

UV2400紫外可見分光光度計；F2 pH計；FG4溶解氧測定儀；AL204電子天平；JB-2磁力攪拌器；DGG-9000A恒溫干燥箱。

圖1 沸石與火山巖表面形態Fig.1 Surface morphology of zeolite and volcanic rocka.沸石；b.火山巖

1.2 實驗方法

天然沸石和火山巖用自來水清洗數次，用去離子水浸泡天然沸石12 h。放入鼓風干燥箱中，105 ℃ 干燥24 h，冷卻至室溫后密封保存。

1.2.1 沸石的改性[11-12]配制1 mol/L NaCl溶液，按照固液比為1∶25(g∶mL)在磁力攪拌器(500 r/min)上對天然沸石進行NaCl改性，改性 12 h。用去離子水清洗數次，放入鼓風干燥箱中，105 ℃干燥24 h[13]，待冷卻至室溫后密封保存。

表1 運行實驗反應器進水水質Table 1 Inlet water quality of operation test reactor

兩生物濾池有效容積均為5.50 L，進水采用蠕動泵泵入，流量為750 mL/h，水力停留時間為 7.5 h。濾池裝置見圖2。

圖2 運行實驗裝置示意圖Fig.2 Schematic diagram of operation test device1.進水箱；2.蠕動泵；3.NaCl改性沸石填料；4.火山巖填料；5.承托層；6.DO探頭；7.pH計

1.3 分析方法

2 結果與討論

2.1 吸附性能比較

圖3 天然沸石、NaCl改性沸石與火山巖吸附特性 adsorption characteristics of natural zeolite，NaCl modified zeolite and volcanic rock

為了更好的對兩種沸石和火山巖的吸附過程進行描述，兩種沸石和火山巖的吸附等溫線擬合結果見圖4。

圖4 天然沸石、NaCl改性沸石與 火山巖的朗格繆爾模型擬合Fig.4 Langmuir model fitting of natural zeolite，NaCl modified zeolite and volcanic rock

2.2 運行效果比較

分別以NaCl改性沸石與火山巖為填料，搭建ANAMMOX生物濾池，截取反應器啟動完成后運行穩定期的處理數據對二者進行比較。兩濾池運行情況見圖5。

圖5 沸石生物濾池與火山巖生物濾池運行情況Fig.5 Operation of zeolite reactor and volcanic rock reactora.進出水總氮變化；b.總氮去除負荷及變化；c.溫度與總氮去除率變化

兩生物濾池出水pH基本都在7.50～8.50 范圍內，出水溶解氧(DO)基本都在1以下，填料內部溶解氧基本處在0.2以下。由于兩濾池的pH、DO都比較穩定，對處理效果主要影響作用的是溫度，因此按照溫度變化，將運行過程分為室溫、低溫和溫度恢復三個階段。

3 結論

(2)在進水及運行條件相同的條件下，沸石生物濾池全過程的平均TN去除率為 45.78%，平均TN去除負荷為 0.75 kg N/(m3·d)，標準差分別為22.56和0.35；火山巖生物濾池全過程的TN去除率達67.60%，平均TN去除負荷達到了 1.12 kg N/(m3·d)，標準差分別為16.54和0.27，在運行的整個過程中，火山巖生物濾池的去除效果和穩定性均優于沸石生物濾池。更適合作為ANAMMOX生物濾池的填料。