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論文摘要：以懸浮填料和火山巖為生物載體,研究了單級(jí)好氧生物接觸氧化工藝和缺氧/好氧兩級(jí)生物接觸氧化工藝對(duì)模擬高氨氮重污染河水的處理效果。在進(jìn)水COD 濃度為150-350mg/L，NH -N為18-36mg/L，總水力停留時(shí)間為8h條件下，兩種工藝都能有效去除模擬河流污水中的有機(jī)污染物，COD 的平均去除率分別達(dá)到82%和92%。前置缺氧區(qū)的缺氧/好氧兩級(jí)生物接觸氧化工藝較單級(jí)生物接觸氧化具有更強(qiáng)的NH -N去除能力，二者在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中對(duì)NH -N平均去除率分別為83%和32%。硝化潛力實(shí)驗(yàn)表明兩級(jí)生物接觸氧化工藝中好氧生物膜的氨氧化速率達(dá)到4.50×10 g/(g·h)，而單級(jí)生物接觸氧化工藝的好氧生物膜氨氧化速率僅為1.09×10 g/(g·h)。通過(guò)前置缺氧反應(yīng)區(qū)能夠強(qiáng)化好氧生物接觸區(qū)對(duì)氨氮的去除能力，并有效降低接觸氧化工藝能耗。
論文關(guān)鍵詞：生物膜,生物接觸氧化,氨氮,河流,硝化能力
　　中國(guó)圖書(shū)分類號(hào)：X522
　　白洋淀是我國(guó)北方最大的草型湖泊，近年來(lái)其污染越來(lái)越嚴(yán)重，對(duì)于其污染治理也越來(lái)越多的引起國(guó)家的重視。府河作為白洋淀最大的入淀河流，是白洋淀污染物的主要來(lái)源之一。府河上游污染物主要以有機(jī)物為主，隨著沿途各種點(diǎn)源面源污染物的輸入導(dǎo)致下游河水中氨氮的濃度嚴(yán)重超標(biāo)，許多年份平均濃度已超過(guò)20mg/L，氨氮污染問(wèn)題亟待解決。
　　國(guó)內(nèi)外已有很多研究利用人工濕地技術(shù)處理氨氮濃度較高的鄉(xiāng)村入河污水，該技術(shù)雖然氨氮去除效果良好，但占地面積較大。另外也有研究利用水生植物對(duì)污染河流的進(jìn)行原位修復(fù)，但對(duì)于類似府河的重污染河流，由于水生植被對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境比較高的要求，難以形成穩(wěn)定的植被。
　　生物接觸氧化工藝作為一種污染河流原位修復(fù)方法，近年來(lái)備受關(guān)注。其具有環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，但現(xiàn)有的生物接觸氧化工藝普遍存在對(duì)氨氮有效去除需要的水力停留時(shí)間長(zhǎng)，容易受水中有機(jī)物抑制，耐受氨氮負(fù)荷沖擊能力弱以及能耗巨大等缺點(diǎn)。因此，針對(duì)類似府河的高氨氮重污染水體，有必要進(jìn)一步探索與其適用的生物接觸氧化工藝。本文以一種新型的組合球形填料為主要載體，比較了單級(jí)好氧生物接觸氧化與缺氧/好氧兩級(jí)生物接觸氧化工藝對(duì)污染河水中有機(jī)物及氨氮的去除效果，旨在探索一套適用于重污染河流的高效、低耗的原位生物接觸氧化工藝。
　　1.材料與方法
　　1.1試驗(yàn)裝置
　　兩套生物接觸氧化反應(yīng)器使用有機(jī)玻璃制成，為保證各段填料基質(zhì)與進(jìn)水的充分接觸，反應(yīng)器采用隔板式構(gòu)造。反應(yīng)器的規(guī)格為80cm×31cm×35cm，有效容積為72L。反應(yīng)器A采用單級(jí)生物膜接觸氧化工藝，反應(yīng)器B采用缺氧/好氧兩級(jí)生物膜接觸氧化工藝。兩種工藝填料和區(qū)間的布置如圖1和圖2所示。
　　
　　圖1.單級(jí)生物接觸接觸氧化反應(yīng)器（反應(yīng)器A）填料布置圖
　　Fig1.LayoutdiagramofcarrierinBiologicalcontactoxidationprocessreactor(ReactorA)
　　
　　圖2.缺氧/好氧兩級(jí)生物接觸氧化反應(yīng)器（反應(yīng)器B）填料布置圖
　　Fig2.Layoutdiagramofcarrierinanoxic/aerobictwo-stepcontactoxidationprocessreactor(ReactorB)
　　接觸氧化反應(yīng)器A采用聚乙烯懸浮球形填料，該球形填料為本實(shí)驗(yàn)室自行裝配，主要構(gòu)造為多孔聚乙烯球內(nèi)置適量齒輪形顆粒懸浮填料，其特點(diǎn)是整個(gè)填料比表面積得到了增大，而且掛膜成功后能夠懸浮在水中，填料直徑為80mm，非常適合于河流污染的原位修復(fù)。反應(yīng)器B中，第一區(qū)段布設(shè)缺氧接觸氧化床，采用天然礫石和火山巖兩種填料布置而成，為防止內(nèi)部短流，如圖2所示采用交錯(cuò)布置，顆粒比較小的火山巖布置在右下部分，顆粒較大的天然礫石布置在左上部分。第二區(qū)段好氧接觸氧化區(qū)布置與反應(yīng)器A中相同的球形懸浮填料。兩座反應(yīng)器中，缺氧區(qū)填料的填充率為30%，好氧區(qū)填料的填充率為40%。
　　曝氣裝置的布置如圖1和圖2所示，在反應(yīng)器的好氧區(qū)兩側(cè)底部布置條形曝氣頭，試驗(yàn)過(guò)程中采用氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)控制曝氣量，缺氧區(qū)不設(shè)置曝氣頭。
　　1.2啟動(dòng)與運(yùn)行
　　兩套試驗(yàn)裝置接種來(lái)之北京高碑店污水處理廠A/O工藝污泥回流池污泥。接種污泥后，前三天采用序批式運(yùn)行，正常進(jìn)行曝氣，每天更換一次反應(yīng)器中的水。之后后采用連續(xù)流方式進(jìn)水運(yùn)行，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行，兩套裝置中生物膜厚度逐漸增加，最后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，鏡檢生物膜觀察發(fā)現(xiàn)大量的原后生動(dòng)物，且各采樣點(diǎn)水質(zhì)COD，NH-N，TN等主要指標(biāo)基本穩(wěn)定，說(shuō)明系統(tǒng)掛膜成功，啟動(dòng)基本完成。此后改變進(jìn)水主要污染物濃度，開(kāi)始正常運(yùn)行。
　　反應(yīng)器啟動(dòng)成功后，采用連續(xù)流運(yùn)行方式，每個(gè)反應(yīng)器的總水力停留時(shí)間為8h，兩級(jí)式生物接觸氧化反應(yīng)器兩個(gè)區(qū)段的水力停留時(shí)間分別為4h。根據(jù)本課題組對(duì)府河水質(zhì)的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以及相關(guān)部門(mén)提供的府河多年背景數(shù)據(jù)，采用人工配水模擬府河水質(zhì)，其主要成分如表1所示，并添加一定量的微量元素。
　　表1.人工模擬廢水基本組分
　　Table1.Maincontentsofartificialwastewater
　　

組分	質(zhì)量濃度/mg·L	組分	質(zhì)量濃度/mg·L
葡萄糖	141.1/182.9/234.3	KH PO ·2H O	15.2
淀粉	61.1/74.3/92.4	CaCl ·2H O	10.0
NH Cl	68.8/107.0/137.6	MgSO	8.0
KNO	15.0	蛋白胨	10.0
Na HPO ·12H O	26.7	腐殖酸	10.0

　　在運(yùn)行過(guò)程中分三階段提升人工模擬廢水COD，氨氮的負(fù)荷，考察反應(yīng)器對(duì)污染物的去除情況。三個(gè)階段進(jìn)水COD理論值分別為150、250、350mg/L，NH-N理論值分別為18、28、36mg/L，TN理論值分別為：24、34、42mg/L，其它指標(biāo)在運(yùn)行的各個(gè)階段都保持不變，進(jìn)水pH值為7.2-8.0。單級(jí)好氧接觸氧化工藝的好氧區(qū)曝氣量約為4-6L/min，兩級(jí)生物接觸氧化工藝的好氧段曝氣量為1.5-3L/min，缺氧段不曝氣，整個(gè)反應(yīng)器所需要的曝氣量相對(duì)于前者大大減小。兩個(gè)工藝好氧區(qū)DO質(zhì)量濃度控制在5-8mg/L，缺氧區(qū)DO質(zhì)量濃度低于0.8mg/L。 溫度控制在室溫18-27℃范圍內(nèi)。
　　1.3生物膜的硝化潛力分析
　　從生物接觸反應(yīng)器不同功能區(qū)段分別取一定量掛膜填料。用蒸餾水輕輕洗滌三遍，加入到500ml的錐形瓶中，加入200mL反應(yīng)液，其中NH-N濃度為20mg/L。反應(yīng)液配方為：NHCl76.4mg/L，NaHCO1.5g/L(無(wú)機(jī)碳源)，NaCl30mg/L，KHPO50mg/L，KCl14.0mg/L，MgSO·7HO20.0mg/L，CaCl·2HO18.5mg/L，微量元素0.2ml/L，pH7.2。
　　采用微小曝氣頭進(jìn)行充氧，控制DO質(zhì)量濃度在5mg/L以上，與生物接觸氧化工藝中DO值吻合。試驗(yàn)在20℃恒溫箱中進(jìn)行，定時(shí)取樣測(cè)定NH-N，NO-N及NO-N及TP濃度變化。試驗(yàn)完成后采用堿式浸泡法洗脫填料表面附著生物膜，用蒸餾水洗滌后過(guò)濾烘干稱重，測(cè)定每個(gè)錐形瓶中反應(yīng)的生物膜總質(zhì)量。
　　平均氨氧化速率計(jì)算公式為：
　　
　　式中r表示生物膜硝化速率,g/(g·h)，C表示h時(shí)間點(diǎn)水體中NH-N濃度，C表示反應(yīng)h時(shí)間點(diǎn)水體中的NH-N濃度，X表示反應(yīng)裝置內(nèi)生物膜濃度,mg/L。
　　1.4采樣與分析
　　反應(yīng)器運(yùn)行過(guò)程中從兩座反應(yīng)器各區(qū)段后隔板間隙出水中分別取水樣分析COD，NH-N、NO-N、NO-N、TN等指標(biāo)，反應(yīng)器出水以沉降區(qū)水質(zhì)為準(zhǔn)。COD采用重鉻酸鉀消解法測(cè)定，其它常規(guī)指標(biāo)都是采用美國(guó)SEALAA3型流動(dòng)分析儀測(cè)定，TN的測(cè)定采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中方法消解。溶解氧濃度和溫度都采用HACHSens-ion6型便攜式溶氧儀測(cè)定；pH采用德國(guó)SatariousPB-10pH計(jì)測(cè)定。
　　2.結(jié)果與討論
　　2.1兩種生物接觸氧化工藝的對(duì)CODcr的去除情況分析
　　兩套生物接觸氧化工藝反應(yīng)器A和B從2010年2月21日開(kāi)始啟動(dòng)運(yùn)行，連續(xù)取樣監(jiān)測(cè)。經(jīng)過(guò)21d系統(tǒng)成功啟動(dòng)，之后開(kāi)始變化水質(zhì)分階段運(yùn)行，穩(wěn)定運(yùn)行反應(yīng)器中的好氧生物膜的VSS/SS比達(dá)到0.8以上。整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中生物接觸氧化反應(yīng)器對(duì)COD的去除情況見(jiàn)表2。
　　表2.兩種生物接觸氧化工藝各階段對(duì)COD的去除情況
　　Table2.TheremovalofCODbythetwobiologicalcontactoxidationreactors
　　

項(xiàng)目	運(yùn)行階段	日期	取樣數(shù)	平均水溫 /℃	進(jìn)水平均濃度 /mg·L	出水平均濃度 /mg·L	平均去除率 /%
反應(yīng)器A COD	啟動(dòng)期	1-21天	6	18.1	235.691 (22)	69.152 (27.4)	70.7
	第一階段	22-75天	14	20.3	154.995 (30.7)	32.382(13.0)	78.2
	第二階段	76-124天	17	22.9	241.589 (40.6)	41.619 (13.5)	82.6
	第三階段	125-184天	10	26.7	349.268 (28.4)	48.982 (11.4)	85.9
		平均			246.651	40.994	82.2
反應(yīng)器B COD	啟動(dòng)期	1-21天	6	18.1	235.691 (22)a	25.191 (25.2)	89.3
	第一階段	22-75天	14	20.3	154.995 (30.7)	9.341(9.3)	93.7
	第二階段	76-124天	17	22.9	241.589 (40.6)	19.981(8.3)	91.4
	第三階段	125-184天	10	26.7	349.268 (28.4)	28.207 (10.4)	91.8
		平均			245.386	19.176	91.6
a括號(hào)內(nèi)為標(biāo)準(zhǔn)偏差。

　　反應(yīng)器A和反應(yīng)器B對(duì)COD的去除率在啟動(dòng)完成后都趨于穩(wěn)定，反應(yīng)器A在進(jìn)水COD值為150、250、350mg/L的三個(gè)階段中對(duì)COD的平均去除率都在80%左右，而B(niǎo)反應(yīng)器在三個(gè)階段中對(duì)COD的平均去除率都維持在90%以上。A反應(yīng)器出水COD濃度在20-50mg/L之間，B反應(yīng)器出水COD濃度為10-30mg/L。兩種工藝都能夠有效去除進(jìn)水中的有機(jī)污染物。
　　反應(yīng)器A曝氣量較大，在試驗(yàn)過(guò)程中監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，整個(gè)反應(yīng)器中基質(zhì)混合均勻，好氧區(qū)中COD濃度基本相同。而反應(yīng)器B運(yùn)行過(guò)程中，缺氧區(qū)不曝氣，進(jìn)水與火山巖和礫石基質(zhì)充分接觸后進(jìn)入好氧區(qū)，整個(gè)反應(yīng)器對(duì)COD的去除如圖3所示。
　　
　�。ˋ啟動(dòng)期B運(yùn)行第一階段C運(yùn)行第二階段D運(yùn)行第三階段）
　　圖3缺氧/好氧兩級(jí)生物接觸氧化系工藝對(duì)COD的去除情況
　　(AStartupperiodBPhaseoneCPhasetwoDPhasethree)
　　Fig3TheremovalofCODbyAnoxic/Aerobictwostepbiologicalcontactoxidationprocess
　　B反應(yīng)器的第一級(jí)缺氧反應(yīng)區(qū)出水中，大部分的COD已被去除。三個(gè)運(yùn)行階段中，缺氧反應(yīng)區(qū)對(duì)COD的去除率分別為81%、83%和78%。第二級(jí)好氧區(qū)在三個(gè)運(yùn)行階段中對(duì)COD的平均去除率分別為12%、8%和13%。這表明在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中，B反應(yīng)器的進(jìn)水中大部分的有機(jī)污染物都在第一級(jí)缺氧區(qū)被降解去除。
　　2.2兩種生物接觸氧化工藝對(duì)NH-N的去除情況分析
　　經(jīng)過(guò)三個(gè)星期的啟動(dòng)，兩種工藝系統(tǒng)對(duì)NH-N的降解能力逐漸穩(wěn)定。此后考察了不同有機(jī)物負(fù)荷以及NH-N負(fù)荷對(duì)系統(tǒng)去除NH-N效率的影響。
　　反應(yīng)器A中單級(jí)生物接觸氧化工藝經(jīng)過(guò)啟動(dòng)期前一個(gè)星期的適應(yīng)，對(duì)NH-N的去除率開(kāi)始逐漸上升。如圖4所示，在經(jīng)過(guò)三個(gè)星期的啟動(dòng)之后，NH-N的去除率開(kāi)始逐漸穩(wěn)定在40%左右。在運(yùn)行過(guò)程的三個(gè)階段中，隨著進(jìn)水NH-N和COD負(fù)荷的變化，單級(jí)接觸氧化工藝對(duì)NH-N的平均去除率分別為47.9%、22.4%、29.1%。其中，反應(yīng)器A在第二階段和第三階段對(duì)NH-N的降解率明顯低于第一階段。
　　
　　圖4.單級(jí)好氧接觸氧化工藝對(duì)NH-N的去除情況
　　Fig4TheremovalofNH-Nbyonestepaerobiccontactoxidationprocess
　　反應(yīng)器B中缺氧/好氧兩級(jí)接觸氧化工藝對(duì)NH-N的去除率從啟動(dòng)期開(kāi)始后一直處于上升趨勢(shì)，到啟動(dòng)期完成后，去除率一度超過(guò)90%。 B反應(yīng)器第一級(jí)缺氧區(qū)去除NH-N的能力較弱，進(jìn)水中NH-N主要在第二級(jí)的好氧區(qū)中被去除，水力停留時(shí)間為4h。在三個(gè)階段運(yùn)行過(guò)程中，反應(yīng)器B對(duì)氨氮的平均去除率都穩(wěn)定在80%以上,具體情況如圖5所示。在三個(gè)階段的運(yùn)行中，系統(tǒng)出水NH-N平均濃度穩(wěn)定在3.6-5.2mg/L的范圍內(nèi)，并且波動(dòng)較小，與A反應(yīng)器相比，B反應(yīng)器在進(jìn)水負(fù)荷發(fā)生變化的三個(gè)運(yùn)行階段中，其對(duì)NH-N的去除一直保持在較高的水平。B反應(yīng)器缺氧/好氧兩級(jí)接觸氧化工藝在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中(不包含啟動(dòng)期)對(duì)NH-N的平均去除率為83%，比單級(jí)好氧接觸氧化工藝高出51%。
　　
　　圖5.缺氧/好氧兩級(jí)接觸氧化工藝對(duì)NH-N的去除情況
　　Fig5.TheremovalofNH-NbyAnoxic/Aerobictwostepcontactoxidationprocess
　　反應(yīng)器A在運(yùn)行過(guò)程中，發(fā)生較大變化的參數(shù)主要有溫度，進(jìn)水COD和NH-N負(fù)荷等要素。其中溫度的變化比較緩慢，而且在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中溫度是逐漸上升的，不會(huì)對(duì)NH-N的去除產(chǎn)生抑制作用，根據(jù)反應(yīng)器B在運(yùn)行過(guò)程中始終保持對(duì)NH-N的高降解率可以證明這點(diǎn)，另外也說(shuō)明在本研究范圍內(nèi)的NH-N濃度負(fù)荷的增加沒(méi)有對(duì)NH-N的去除產(chǎn)生明顯抑制作用，Kim等人的研究也證實(shí)了這點(diǎn)。因此，反應(yīng)器A在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生的對(duì)NH-N降解率下降的現(xiàn)象只可能是COD負(fù)荷的增加引起的。Jokela等利用單級(jí)生物接觸氧化工藝（SBCP）處理垃圾填埋場(chǎng)滲濾液的實(shí)驗(yàn)研究中也發(fā)現(xiàn)了類似現(xiàn)象。進(jìn)水正常情況下工藝對(duì)NH-N的去除率高達(dá)90%以上，而當(dāng)進(jìn)水中BOD濃度發(fā)生異常突然增高時(shí)，NH-N的去除率急劇下降，BOD上升導(dǎo)致生物膜系統(tǒng)中異養(yǎng)細(xì)菌對(duì)自養(yǎng)的硝化細(xì)菌產(chǎn)生抑制作用。
　　COD及BOD濃度等有機(jī)污染物負(fù)荷對(duì)生物膜硝化能力的抑制作用是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程。根據(jù)Okabe等利用分子生物學(xué)手段對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)的研究，當(dāng)好氧生物膜工藝進(jìn)水中有機(jī)物濃度的增加時(shí)，有機(jī)物異養(yǎng)降解細(xì)菌過(guò)度繁殖，填料上附著的生物膜厚度不斷增加，硝化細(xì)菌被包裹在生物膜內(nèi)部。在硝化潛力實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的單位質(zhì)量填料上生物膜的量也表明，A反應(yīng)器中填料上的生物膜量明顯高于B反應(yīng)器中的填料，鏡檢也反映了A反應(yīng)器中填料表明生物膜更厚。生物膜厚度增加，DO和NH-N、碳源等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的傳質(zhì)阻力也大大增加，硝化細(xì)菌難以有效利用。而處于生物膜外圍的異養(yǎng)有機(jī)物降解細(xì)菌對(duì)DO和營(yíng)養(yǎng)物的競(jìng)爭(zhēng)都處于優(yōu)勢(shì)地位，將會(huì)嚴(yán)重抑制生物膜內(nèi)部氨氧化細(xì)菌(AOB)和亞硝酸鹽氧化細(xì)菌(NOB)的活力。
　　反應(yīng)器B的缺氧/好氧兩級(jí)接觸氧化工藝中，缺氧段去除了78%以上的COD及25%以下的NH-N，好氧段進(jìn)水有機(jī)物濃度大大降低，但NH-N濃度仍然較高。Terada及王文斌等人的研究證明，這種營(yíng)養(yǎng)環(huán)境能夠抑制生物膜中異養(yǎng)微生物的繁殖，而有利于自養(yǎng)的AOB和NOB細(xì)菌的生長(zhǎng)。異養(yǎng)微生物生長(zhǎng)速度被抑制，接觸氧化工藝的生物膜厚度得到有效控制，生物膜內(nèi)的AOB和NOB細(xì)菌能夠更好地獲取水體中的NH-N、DO以及其它營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，使其數(shù)量增加，生物膜總體的硝化活性也得到增強(qiáng)。
　　反應(yīng)器B在三個(gè)階段的運(yùn)行過(guò)程中，進(jìn)水COD濃度不斷增大，但由于缺氧區(qū)對(duì)COD的高效去除，缺氧區(qū)的出水中有機(jī)物濃度始終維持在較低的濃度，這樣就不會(huì)對(duì)好氧區(qū)生物膜中的硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用，好氧區(qū)生物膜對(duì)NH-N的去除率始終維持在較高的水平。增加前置缺氧區(qū)的接觸氧化工藝能夠更快速有效地去除模擬河流廢水中較高濃度的NH-N。
　　2.3兩種接觸氧化工藝對(duì)TN的去除情況分析
　　生物接觸氧化氧化工藝在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中對(duì)TN都保持一定的去除率，期間進(jìn)出水與去除率變化如表4中所示。
　　表3兩套接觸接觸氧化工藝進(jìn)出水TN變化情況
　　Table3TheremovalofTNbybothbiologicalcontactoxidationprocess
　　

項(xiàng)目	運(yùn)行階段	日期	取樣數(shù)	平均水溫/℃	進(jìn)水平均濃度/mg·L	出水平均濃度/mg·L	平均去除率/%
反應(yīng)器A TN	啟動(dòng)期	1-21天	6	18.1	33.587 (2.8)	24.262 (4.7)	26.9
	第一階段	22-75天	12	20.1	25.002 (2.8)	16.753 (2.4)	32.6
	第二階段	76-124天	15	21.7	35.406 (4.4)	26.522 (5.9)	25.3
	第三階段	125-184天	14	26.4	41.344 (4.3)	27.092 (4.7)	34.1
		平均			33.835	23.657	30.7
反應(yīng)器B TN	啟動(dòng)期	1-21天	6	18.1	33.587 (2.8)	17.282 (3.0)	48.1
	第一階段	22-75天	12	20.1	25.002 (2.8)	14.456 (2.4)	41.5
	第二階段	76-124天	15	21.7	35.406 (4.4)	15.615 (4.9)	56.1
	第三階段	125-184天	14	26.4	41.344 (4.3)	17.503(3.3)	57.3
		平均			33.835	16.214	51.6
a括號(hào)內(nèi)為標(biāo)準(zhǔn)偏差

　　反應(yīng)器A對(duì)TN的去除率始終維持在30%左右，反應(yīng)器B對(duì)TN的平均去除率為50%左右。單級(jí)生物膜接觸氧化工藝對(duì)NH-N去除能力較弱，大量的TN仍然以NH-N形式存在。胡紹偉等利用膜曝氣生物膜反應(yīng)器處理人工合成廢水的過(guò)程中，當(dāng)進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷過(guò)高，導(dǎo)致載體上微生物增長(zhǎng)過(guò)量時(shí)，也導(dǎo)致系統(tǒng)對(duì)TN的去除率明顯下降，這與本研究得出的結(jié)果基本一致。
　　在兩級(jí)接觸氧化生工藝中，大部分NH-N都能被降解為硝酸鹽，但由于缺氧區(qū)對(duì)有機(jī)物的大量消耗，不能為后續(xù)的反硝化細(xì)菌提供足夠的碳源，反硝化作用難以進(jìn)行，出水中NO-N濃度仍然較高，其對(duì)TN的去除率也始終維持在40%-55%的偏低水平上，而隨著COD負(fù)荷的提升，TN的去除率在第二和第三階段較之前都有部分上升。Li等人研究生物接觸氧化工藝處理滇池流域河流廢水時(shí)也發(fā)現(xiàn)當(dāng)進(jìn)水中COD濃度短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)大幅度下降時(shí)，反硝化作用無(wú)法有效進(jìn)行，TN去除率會(huì)相應(yīng)大幅度降低。
　　2.4硝化潛力分析
　　兩種工藝在連續(xù)運(yùn)行過(guò)程中對(duì)NH-N去除能力差異明顯，通過(guò)批次試驗(yàn)進(jìn)一步探討生物膜的硝化能力，三個(gè)區(qū)段的生物膜氨氧化能力的如圖6所示，A反應(yīng)器好氧區(qū)生物膜為A，B反應(yīng)器缺氧區(qū)和好氧區(qū)生物膜分別為B1、B2。
　　
　　圖6.三種生物膜氧化NH-N速率比較
　　Fig6.NH-Nremovalratebythreekindsofbiofilm
　　從上圖中可以看出B反應(yīng)器的缺氧區(qū)生物膜氨氧化能力相比好氧區(qū)生物膜幾乎可以忽略不計(jì)，A反應(yīng)器中和B反應(yīng)器好氧生物膜都具有氧化氨氮的能力，如圖中所示，兩級(jí)接觸氧化的好氧生物膜的氨氧化能力要大于單級(jí)接觸氧化工藝中的好氧生物膜。單級(jí)好氧接觸氧化工藝中的生物膜能夠在9h內(nèi)將20mg/L濃度的NH-N去除到檢測(cè)限以下，平均氨氧化速率為1.09×10g/(g·h)。而兩級(jí)接觸氧化工藝中的好氧生物膜在3h就完成了對(duì)氨氮的氧化過(guò)程，平均氨氧化速率為4.50×10g/(g·h)，是單級(jí)好氧生物膜氨氧化速率的4倍以上，李先寧等人在研究水耕植物過(guò)濾法凈水系統(tǒng)底泥的硝化潛力的試驗(yàn)中，測(cè)定了該凈化系統(tǒng)底泥的最大氨氧化速率為僅4.76×10g/(g·h)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于本實(shí)驗(yàn)生物膜系統(tǒng)的氨氧化速率，這表明生物膜接觸氧化工藝能夠極大地提高凈化系統(tǒng)的硝化能力，而其中缺氧/好氧兩級(jí)生物接觸氧化工藝具有更大的優(yōu)勢(shì)。
　　與類似生物接觸氧化工藝的研究相比，本試驗(yàn)研究的生物接觸氧化工藝在河流原位治理中的應(yīng)用具有更大的實(shí)際意義。周婷等人利用溝渠式生物接觸氧化工藝處理含30-40mg/LNH-N，120-180mg/LCOD的村莊面源模擬廢水的試驗(yàn)研究中，取得了80%以上的NH-N去除率，但廢水在溝渠式接觸氧化系統(tǒng)中的停留時(shí)間長(zhǎng)達(dá)4-5天。Li等人利用分段進(jìn)水的生物接觸氧化工藝處理滇池流域的污染河水，在進(jìn)水NH-N濃度為10-30mg/L，COD濃度為50-180mg/L，水力停留時(shí)間為5.4h，水溫在18-25℃條件下對(duì)COD和NH-N的平均去除率分別達(dá)到了66.5%和66.2%。王榮昌等人研究懸浮載體生物膜反應(yīng)器對(duì)清華大學(xué)校園內(nèi)污染河流廢水的修復(fù)，經(jīng)過(guò)25天運(yùn)行，在進(jìn)水COD濃度為70-100mg/L，NH-N濃度為8-20mg/L，水溫為15-20℃，水力停留時(shí)間為1h的條件下，該反應(yīng)器對(duì)COD和NH-N的平均去除率分別為56.9%和76.0%。相比之下，本研究中的兩級(jí)式生物接觸氧化工藝對(duì)COD和NH-N都具有最高的平均去除率，另外它還具有能夠適應(yīng)進(jìn)水有機(jī)物濃度負(fù)荷變化，對(duì)NH-N的去除也更加穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。
　　綜上所述，本研究中缺氧/好氧兩級(jí)生物接觸氧化工藝不僅能夠有效地去除模擬河流廢水中的有機(jī)物，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，它還能夠強(qiáng)化生物接觸氧化系統(tǒng)對(duì)氨氮的降解能力，與其它類似生物接觸氧化工藝相比具有更高的COD和NH-N去除率，縮短了氨氮降解的水力停留時(shí)間。另外，缺氧/好氧兩級(jí)接觸氧化工藝?yán)�用缺氧過(guò)程降解有機(jī)污染物，整個(gè)工藝所需要的曝氣量大大減少，在很大程度上減少了能量的消耗。這使得其在實(shí)際的河流原位治理中具有更大的實(shí)用價(jià)值。
　　3.結(jié)論
　　①在進(jìn)水COD濃度為150-350mg/L范圍內(nèi)，生物接觸氧化工藝對(duì)能夠非常有效地去除污水中的COD，單級(jí)接觸氧化工藝和兩級(jí)接觸氧化工藝對(duì)COD的平均去除率分別為82%和92%，其中兩級(jí)式接觸氧化工藝中的缺氧區(qū)去除了進(jìn)水中大部分COD。
　�、趦杉�(jí)式接觸氧化工藝中缺氧區(qū)對(duì)進(jìn)水中有機(jī)物的高效去除強(qiáng)化了好氧區(qū)生物膜對(duì)氨氮的氧化能力。該工藝中好氧區(qū)生物膜20℃時(shí)氨氧化速率為4.50×10g/(g·h)，相同條件下單級(jí)生物接觸氧化工藝中的好氧生物膜氨氧化速率僅為1.09×10g/(g·h)。
　�、墼谶M(jìn)水NH-N濃度為18-36mg/L的范圍內(nèi)，缺氧/好氧兩級(jí)接觸氧化工藝有效地提高了生物接觸氧化工藝對(duì)氨氮的去除率，其對(duì)氨氮的平均去除效率達(dá)到83%，而單級(jí)接觸氧化工藝在同等條件下對(duì)氨氮的去除率僅為32%。另外相比單級(jí)接觸氧化工藝，兩級(jí)接觸氧化工藝需要的耗能更少。
參考文獻(xiàn)
1 Brix H, Arias C A. The use of vertical flow constructed wetlands for on site treatment ofdomestic wastewater: New Danish guidelines [J]. Ecol .Eng., 2005, 25 (5):491~500.
2 Ruan X, Xue Y, Wu J, et al. Treatment of Polluted River Water Using Pilot-Scale Constructed Wetlands[J]. BEnviron. Contam. Tox. , 2006, 76:90~97.
3 Wu Q T, Gao T, Zeng S C, et al. Plant-biofilm oxidation ditch for in situ treatment of polluted waters[J]. Ecol .Eng. , 2006, 28:124~130.
4 楊逢樂(lè), 金竹靜. 城市河流原位治理技術(shù)研究進(jìn)展[J].環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊. 2008, 27 (2):1~4.
5 周婷, 袁世斌, 張小平, 等. 溝渠式生物接觸氧化法對(duì)有機(jī)物和氨氮的去除研究.環(huán)境污染與防治[J], 環(huán)境污染與防治,2008, 30(6): 41~44.
6 吳永紅, 方濤, 丘昌強(qiáng), 等. 藻-菌生物膜法改善富營(yíng)養(yǎng)化水體水質(zhì)的效果[J]. 環(huán)境科學(xué), 2005, 26, (1): 84~89.
7 崔海煒, 武長(zhǎng)城, 楊紅梅. 兩段生物接觸氧化工藝在中水回用中的特性研究[J]. 環(huán)境工程學(xué)報(bào), 2009, 3(1): 123~126.
8 李先寧, 宋海亮, 呂錫武, 等. 反應(yīng)器分區(qū)提高生物接觸氧化硝化性能的研究[J]. 中國(guó)環(huán)境科學(xué), 2006, 26(1): 62~66.
9 何星海, 武江津, 常麗春, 等. 二段生物接觸氧化工藝在中水回用中的特性研究[J]. 環(huán)境科學(xué),2003,24(6): 124~129.
10 Ozeki, Baba S, Takaya N, et al. A novel C1-utilizing aerobic denitrifier Alcaligenes sp. STC1 and its genes for copper-containing nitrite reductase and azurin[J]. Biosci. Biotech. Biochem. , 2001, 65:1206~1210.
11 國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》編委會(huì). 水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法[M]. 第四版. 北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社, 2002.228~304.
12 Kim D J, Lee D I, Jurg Keller. Effect of temperature and free ammonia on nitrification and nitrite accumulation inlandfill leachate and analysis of its nitrifying bacterial community by FISH [J].Bioresour. Technol., 2006, 97: 459~468.
13 Jokela J P Y, Kettunen R H, Sormunen K M, et al. Biological nitrogen removal from municipal landfill leachate: low-cost nitrification inbiofilters and laboratory scale in-situ denitrification [J]. Wat. Res., 2002,36: 4079~4087.
14 Okabe S, Satoh H, Itoh T, et al. Microbial ecology of sulfate-reducing bacteria in wastewater biofilm analyzedby microelectrodes and FISH technique[J]. Wat. Sci. Technol, 1999, 39 (7):41~47.
15 Terada A, Hibiya K, Nagai J, et al. Nitrogen removal characteristics and biofilm analysis of a membrane aeratedbiofilm reactor applicable to high strength nitrogenous wastewater treatment[J]. J Biosci Bioeng, 2003, 95: 170~178.
16 王文斌,祁佩時(shí). 懸浮生物膜載體強(qiáng)化氨氮降解研究[J].環(huán)境科學(xué),2006,27(12):2501~2506.
17 胡紹偉, 楊鳳林, 劉思彤, 等.膜曝氣生物膜反應(yīng)器同步硝化反硝化研究[J]. 環(huán)境科學(xué), 2009,20(3): 416~420.
18 Li L, Xie S G, Zhang H, et al. Field experiment on biological contact oxidation process to treat polluted river water in the Dianchi Lake watershed[J]. Front. Environ. Sci. Engin. China, 2009, 3(1): 38~47.
19 李先寧, 呂錫武, 宋海亮, 等.水耕植物法凈水系統(tǒng)底泥硝化反硝化潛力潛力[J]. 環(huán)境科學(xué), 2005,26(2):93~96.
20 王榮昌, 文湘華, 景永強(qiáng), 等. 懸浮載體生物膜反應(yīng)器修復(fù)生物膜反應(yīng)器修復(fù)受污染河水實(shí)驗(yàn)研究[J]. 環(huán)境科學(xué), 2004, 25(6):67~69.