沸石粉强化微生物脱氮效果的中试研究

孙雷

上海洁壤环保科技有限公司 上海 200092

合流制排水系统是城市排水系统的重要组成部分，包括雨、污合流制管道收集系统和末端控制系统[1-2]，用同一套管道收集和传输雨水和污水，最终退水到受纳水体中[3]。目前国内现有管网并不完善，部分点源污染截污纳管投资成本高，在降水径流形成时，合流制排水系统存在流量超过管道截留能力的情况，导致雨污合流制管道部分废水直接溢流到地表水体形成瞬时污染源[4]，其持续排放与扩散必然导致更加严重的问题。本研究利用沸石粉作为微生物载体，对灌渠截留污水进行沸石粉强化生物脱氮中试研究，解决现有一体化设备可能存在水质波动大，微生物难以适应的问题。通过对高效粉体微生物技术的开发利用，探索一款适应水质波动的处理装置。

高效粉体微生物处理技术主要是通过向装置内的反应水体投加粉末载体，使得微生物负载在载体上，对微生物的筛选及培养有一定的积极作用。投加沸石粉后，使得该反应介于生物膜法和活性污泥法之间，既有微生物负载的惰性填料，又似活性污泥法一样污泥呈游离状态。微生物包裹在沸石粉周围，由外而内依次形成好氧、缺氧、厌氧环境。而以沸石粉为核体的生物絮粒由于粒径较大，因此沉降性能显著提高，出水水质清澈。

1 中试试验条件及方法

1.1 试验装置

试验研究在江苏某管渠排水口附近进行。一组反应器单元，单个反应器单元包含一个反应器单体和一个沉淀池。反应器单体尺寸为1．5m×1．5m×2．0m，反应器，好氧段设穿孔管曝气，各池均有搅拌装置；沉淀池为竖流式沉淀池。装置附图如下：

反应器单体示意图

现场实物图

1.2 进水水质

管渠排水口旁调蓄池为试验进水，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，水质波动范围不大。

1.3 试验材料

沸石粉为河南郑州产200目天然沸石粉，采用工业级95%葡萄糖作为外加碳源。

1.4 试验方法

投加沸石粉后运行参数对污水脱氮的影响研究，试验通过设置不同运行参数的对照组，对比研究不同工况对生物脱氮的影响。

2 结果讨论

2.1 不同运行条件对脱氮效果的影响

（1）好氧池溶解氧对处理效果的影响。通过工况一与工况三的比较，在其他运行条件基本不变的情况下，好氧池溶解 氧 在 1．8 ～ 2．4mg/L 和 2．4 ～ 3．0mg/L 时，COD 的 去 除 率分 别 为 80．27% ～ 90．26% 和 84．33% ～ 90．32%， 出 水 COD分别为15～29mg/L和15～27mg/L；TN的去除率分别为63．85% ～ 72．60% 和 64．34% ～ 71．43%，出水 TN 分别为 7．7mg/L ～ 12．4mg/L 和 7．3mg/L ～ 13．3mg/L；TP 的 去 除 率 分 别 为85．11% ～90．91%和84．67%～ 90．71%，出水 TP分别为 0．21mg/L ～ 0．39mg/L 和 0．21mg/L ～ 0．40mg/L；NH3-N 的去除率分别为 98．25% ～ 99．56% 和 98．41% ～ 99．03%，出水 NH3-N 分别为 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 对污水中的 COD、TN、TP和NH3-N去除影响不大。

（2）回流比对处理效果的影响。通过工况一与工况二的比较，在其他运行条件基本不变的情况下，污泥回流比在150%和200% 时，COD的去除率分别为80．27% ～90．26%和 84．05% ～ 87．79%， 出 水 COD 分 别 为 15～ 29mg/L和19～ 26mg/L；TN 的 去 除 率 分 别 为 63．85% ～ 72．60% 和73．22% ～ 75．16%， 出 水 TN 分 别 为 7．7mg/L ～ 12．4mg/L 和7．1mg/L ～ 8．1mg/L；TP 的 去 除 率 分 别 为 85．11% ～ 90．91%和 84．65% ～ 90．17%， 出 水 TP 分 别 为 0．21mg/L ～ 0．39mg/L 和 0．23mg/L ～ 0．39mg/L；NH3-N 的 去 除 率 分 别 为98．25% ～ 99．56% 和 98．51% ～ 99．01%，出水 NH3-N 分别为0．1mg/L ～ 0．4mg/L 和 0．2mg/L ～ 0．3mg/L。污泥回流比在 150%和200%时，对污水中的COD、TP和NH3-N去除影响不大，适当增大回流比，有利于脱氮效率的增加。

（3）各池搅拌强度对处理效果的影响。通过工况一与工况四的比较，在其他运行条件基本不变的情况下，搅拌强度为30rpm和40rpm时，COD的去除率分别为80．27%～90．26%和 84．78% ～ 86．55%， 出 水 COD 分 别 为 15～ 29mg/L和22～ 28mg/L；TN 的 去 除 率 分 别 为 63．85% ～ 72．60% 和68．77% ～ 72．69%， 出 水 TN 分 别 为 7．7mg/L ～ 12．4mg/L 和6．9mg/L ～ 8．9mg/L；NH3-N 的去除率分别为 98．25% ～ 99．56%和 98．43% ～ 99．10%，出水 NH3-N 分别为 0．1mg/L ～ 0．4mg/L 和 0．2mg/L ～ 0．3mg/L；TP 的去除率分别为 85．11% ～ 90．91%和 87．12% ～ 90．79%，出水 TP 分别为 0．21mg/L ～ 0．39mg/L 和0．21mg/L～0．30mg/L。在搅拌强度为30rpm和40rpm时，反应器对污水中的COD、TP和NH3-N去除影响不大，可能有利于脱氮效果的提升。

（4）碳源投加对处理效果的影响。通过工况一与工况五的比较，在其他运行条件基本不变的情况下，外碳源投加为 0和 40mg/L时，COD 的去除率分别为 80．27% ～ 90．26%和 82．89% ～ 87．77%， 出 水 COD 分 别 为 15～ 29mg/L和17～ 27mg/L；TN 的 去 除 率 分 别 为 63．85% ～ 72．60% 和73．95% ～ 75．67%，出水 TN 分 别为 7．7 mg/L ～ 12．4 mg/L 和6．2mg/L ～ 7．2mg/L；NH3-N 的去除率分别为 98．25% ～ 99．56%和 98．10% ～ 99．01%，出水 NH3-N 分别为 0．1mg/L ～ 0．4 mg/L 和 0．2mg/L ～ 0．4mg/L；TP 的去除率分别为 85．11% ～ 90．91%和 87．98% ～ 91．06%，出水 TP 分别为 0．21mg/L ～ 0．39mg/L 和0．21mg/L～0．31mg/L。在缺氧池投加外碳源40mg/L时，对污水中的COD和NH3-N去除影响不大，有利于污水中氮的去除和磷的吸收去除。

表1 不同运行参数对微生物脱氮的影响

图1 不同工况对COD的去除影响

图2 不同工况对TN的去除影响

（5）分析与讨论。反应装置采用活性污泥法的A/O工艺与高效粉体微生物技术，在工艺参数方面，选择对溶解氧水平、回流比、搅拌强度及外碳源投加进行研究。研究发现，适当提高溶解氧对水中污染物的去除影响不大，这是由于水中溶解氧与沸石粉表面的微生物膜之间存在氧传递速率。而适当提升回流比则有利于污水中氮的脱除，这是由于适当增加回流比，使得好氧池反应的硝化液回流量增大，从而提高缺氧池的反硝化效果，在碳源足够的情况下，有利于脱氮效率的提高。在污水处理中，污水中污染物与微生物充分接触，搅拌强度也是水中氧传递的重要影响因素，但适当增强搅拌强度对污水中的污染物去除影响不大。适当向缺氧池投加碳源，有利于为微生物反硝化提供足够碳源，也有利于微生物在缺氧段将碳源转化为细胞胞内物质，从而在好氧段溶解氧充足时，过量吸收磷元素，对磷和氮的去除有积极效应。

图3 不同工况对NH3-N的去除影响

图4 不同工况对TP的去除影响

3 结语

（1）投加沸石粉为微生物反应载体时，当进水流量为500L/h，停留时间在7．65h时，在溶解氧为1．8-2．4mg/L，回流比为200%，搅拌强度为30rpm，PAC的投加量为15ppm的运行条件下，处理效率较高，出水水质较好。水质要求较高的情况下，可在缺氧池少量投加外碳源，并适当增加回流比，有利于脱氮效果的提升及磷元素的去除。