污泥灰陶粒对于结合生物曝气池技术处理合成污水方法的影响(2)

BAF系统的集中接种激活氧化沟曝气池污泥过程来源于中国济南污水处理厂。接种污泥参数如下：SV = 33% ，MLSS = 4 g L-1，SVI = 82 mL g-1。在启动方面，反应器的成批处理方式持续大概一周，然后改用连续操作。基本操作参数在驯化期间如下：水力停留时间 （ 2.5 h, 气液比 10,回收率100% 以及总流速1.0 L h -1。在消耗CODcr，氨氮和总氮的基础上有机负荷是不同的。柱体每隔一天被反洗一次然后三个星期后根据废水的特质达到稳定期。随后，通过废水流量的变化研究对反应器性能的影响。

3结果及讨论

3.1 水力停留时间对 CODcr，氨氮，总氮消耗的影响

水力停留时间在废水生物处理工艺中是非常重要的运行参数。根据反应器的有效容积，选择 5种水力停留时间(0.5, 1.0, 1.5, 2.0 and 2.5 h)参数。其他测量参数如下： 气液比 of 5:1，100％回流比。原废水的流速范围是0.5~2.5Lh-1，相当于空气流速的0.08~0.42Lmin-1。在每个水力停留时间参数前提下都有两天的驯化期，并且在第三天测量所有样品。Table 3表明HRT对CODcr，氨氮，总氮消耗效率的影响。由此可见，对 CODcr的消耗随着HRT的增加而逐渐曾加。CODcr的消耗对应水力停留时间5个不同值 0.5, 1.0, 1.5, 2.0 和 2.5 h分别得到如下值是 65.3%, 78.6%, 83.3%, 87.5% 和 92.9%。研究发现除了水力停留时间为0.5h以外大约 95%氨氮可以被有效的氧化。必须指出，总氮的最高消耗百分比出现在水力停留时间为2.0h时。通常来说，更短的水力停留时间相当于更快的气，水流速和更强的剪切力和微生物在厌氧区和好氧区受到更严重的影响。只要控制水力停留时间在一个合适的值，细菌的活动就会逐渐恢复。一方面，更短的水力停留时间使得含有更高的溶解氧的循环水泵入厌氧区，明显的减少了氮的消耗。另一方面，更长的水力停留时间符合较低速度原废水引起的更低的有机负荷，并且有可能影响微生物的活动。然而，当水力停留时间由1.0h增加到2.5h，消化作用影响不明显，这表明循环水中的硝酸盐聚合物不是限制反硝化作用的因素。在 Table 3中介于消耗 CODcr和分离总氮的比例表明较短和较长的水力停留时间导致更低的总氮消耗效率，并且CODcr并不是主要在反硝化过程中被消耗的，而是通过

其他途径例如在空气中的氧化和反硝化细菌的活动。总之，为了满足消除废水中污染物的要求，水力停留时间为2.0h是比其他水力停留时间更好的选择。

3.2气液比对CODcr，氨氮，总氮消耗的影响

气液比对合成废水处理效率的影响是根据上面确定的水力停留时间为2.0h以

及100％回流比。原水的流速维持在0.625Lh-1不变，相当于空气流速分别为 0.1, 0.2, 0.3,0.4和 0.5 L min-1，所以气液比分别包括 5:1, 10:1, 15:1, 20:1,25:1 ，在每个气液比值下都有两天驯化期并且所有样本都在第三天检测。从 Fig. 2a 和c可以看出气液比与CODcr和总氮的消耗关系密切，但是消化作用对变化的空气流速不敏感。因为原水中的有机物包括具有成千上万个葡萄糖单元的很长的C链的可溶性淀粉并且与醋酸和葡萄糖比起来不太容易被微生物利用，像发酵性和产乙酸菌这样的兼性需氧菌对于反硝化反应可以使用氧作为电子受体供应可降解性C源可以降低C链。这样就可以解释为什么总氮的消耗会随着气液比从5增加至15而增加。如上所述，当溶解氧超过一定阈值是溶解氧会成为一个反硝化反应的限制因素，15:1的气液比通常会减少 CODcr和总氮。此外，合适的气液比可以有效地分离生长在SFPC表面的生物量并且提高硝化扩散以及反硝化细菌在硝化和反硝化反应中的活性。然而，过高的气液比很划算。根据 Fig.

2中的描述很明显15:1的气液比应该是最佳气液比。

3.3Variation of the concentration of CODcr, NH t, TN and NO

with the column height()

反应器的高度的影响和变异的CODcr，氨氮，总氮和硝酸氮的气液比如 Fig. 2a

所示。应该注意的是CODcr，氨氮，总氮和硝酸氮的富集根据富集的影响和100％回流比从0cm处开始计算。

如Fig. 2a中的描述，载体高度从入口底端算起在最初的25cm以内，CODcr的有效分解介于65.9%~ 82.7%之间，相应的剩余CODcr浓度在不同气液比条件下分别是 95.4 mg L-1 和46.5 mg L-1。反应器上层的载体对于CODcr的深度消耗起的作用不是很大。 Fig. 2c中说明了总氮消耗的相似趋势。3％以下的总氮的消耗发生在好氧区。

Fig. 2b中的结果显示出氨氮消耗的趋势在厌氧区是复杂的。一方面，氨氮浓度在较低的气液比时增加，另一方面，在较高的气液比时减少。据推测来自蛋白胨的有机氮在气液比为5:1和10:1时有可能转化成氨氮；也有可能通过异化硝酸减少氨由此来产生氨氮。当有机物减少时比较低溶解氧该过程不可能被发酵细菌执行。在另一个气液比条件下，氨可以被同化成有机氨。尽管气液比在厌氧区影响氨氮组成，氨氮的组成在好氧区也是相似的。可以表明在好氧区氨氮的氧化主要发生在40cm以内的载体高度，在距入口70cm范围内剩余氨氮浓度少于1 mg L-1。氨氮和硝酸氮同时变化（见 Fig. 2d）。此外，氨氮负荷可以增加到某种程度上目的是充分利用过滤器。

3.4回流比对CODcr，氨氮，总氮消耗的影响

回流比也是影响曝气生物过滤器运行的关键性因素。 Fig. 3表明回流比对

CODcr，氨氮，总氮的影响在水力停留时间为2.0h以及15:1的气液比是起作用。一周分别进行回流比为100%, 200% 和300%的连续作业。在厌氧区和好氧区内每天进行废水监测。

Fig. 3a表明在好氧区回流比为100%, 200% 和300%时CODcr的消耗效率分别是86.0%, 89.9% 和 88.1% ，对应的在厌氧区则分别是 78.3%, 86.8% 和 86.0%。所以，CODcr的消耗效率对回流比和功能区不敏感。

类似的对于氨氮如 Fig. 3b中说明的那样，完全的硝化反应实现于全回流。尽管在厌氧区随着回流比的增加氨氮的浓度在 13.1~7.42 mg N L-1范围内变化，在好氧区废水则在0.38 ~ 1.65mg N L-1 范围内变化。 Fig. 3a 和 b显示CODcr和氨氮的消耗分布在不同的功能区是为了避免自养和异养菌之间在好氧区的竞争以及完成充分的硝化作用。

这个研究最重要的部分是总氮的消耗。 如Fig.3c所示，当回流比分别为100%,

200% 和300%时对应的平均总氮消耗速率是57.0%,66.3%和69.4%。回流比和好氧区对总氮的消耗的影响是非同小可的。通常，回流比越高污染物的消耗比率越高。应该指出氨同化，氨挥发，由于不同电荷引起的生物膜吸附或者同时进行的有氧列硝化作用在我们的实验条件下不被视为整体损失。 Fig. 3d中的结果表明在有氧列氨氮不是总氮的主要组成部分，当回流比分别为100%, 200% 和300%时氨氮占总氮的比例分别为76.6%, 66.3% 和70.3%。总的来说，在 1-A级国家

排放标准中最优回流比为200%，更低的运行经费得以实现。另一种方法呈现的结果是平均消耗的CODcr，氨氮，总氮容积负荷比率的回流比 如Table 4所示。在回流比为 200%时CODcr的平均消耗比回流比为100%和300%时效果要好的多。在这种情况下，氨氮，总氮消耗的容积负荷比率随着回流比的增加而增加。氨氮的平均消耗比总氮大的多，并且氨氮和总氮的消耗量的比值在回流比分别为200%和300%时对应为0.81和0.82，指示转化为 N 2O或N 2的过程没有完全实施。基于 Table 4的结果在回流比分别为200%和300%时消耗氨氮容积负荷比率有所不同。相同的结果反生在总氮。根据 Ha and Ong (2007)的调查200%回流比时CODcr，氨氮，总氮的消耗大概是 2.75, 0.20 and 0.22 kg (m 3 d)-1。所以，SFCP-BAF体系比采用沙子作为载体的工艺有更好的性能。

在这项调查中，模拟国内污水 CODcr/N入渗比率很低在8.3~11.6之间波动推

荐值应该普遍低于15.在他们看来，在模型中通过吸附阳离子过度的要求 COD是加快最初COD消耗的原因。研究发现醋酸和甲醇作为反硝化的碳源能实现最高的反硝化率，所以，

包括葡萄糖，醋酸钠，可溶性淀粉在内的复合碳源没有得到有效的吸收除非退化成更小的分子像醋酸甲醇。总氮与 CODcr，氨氮，硝酸氮比较而言受反洗的影响更大。结果表明，知道反洗后18h消耗的总氮才会恢复。

3.5PH变化的列和再循环

一项调查表明在不同采样端口再循环对PH的影响。Table 5表明影响PH为弱

酸性6.68 ~ 6.80。通过缺氧列后由于反硝化反应使碱度提高PH增加到大约8.0，

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