導(dǎo)語：如何才能寫好一篇處理污水氨氮的方法，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：沸石 污水處理 氨氯

氨氮對(duì)人體和水體具有一定的危害,水質(zhì)指標(biāo)中氨氮是引起水體富營(yíng)養(yǎng)化和環(huán)境污染的一種重要污染物。去除污水中氨氮的方法有生物硝化法、氣體吹脫法和離子交換法”等．生物法無污染，耗能低，但其轉(zhuǎn)換作用緩慢，去除難于徹底；氣體吹脫法工藝簡(jiǎn)單，投資少，但易造成二次污染；而離子交換法卻沒有以上不足，且反應(yīng)過程穩(wěn)定、易控，吸附劑可再生利用，處理成本較低，特別是使用沸石作為吸附劑時(shí)．沸石具有穩(wěn)定的硅氧四面體結(jié)構(gòu)、大小均一的寬闊空間和連通孔道，能夠吸附大量的氨氮，因此被認(rèn)為是最有應(yīng)用前景的去除氨氮吸附劑．。鑒于沸石有著良好的吸附與離子交換性能,而我國(guó)是世界上少數(shù)幾個(gè)富產(chǎn)沸石的國(guó)家之一,美、日等發(fā)達(dá)國(guó)家已將沸石應(yīng)用在污水處理、特效干燥劑、土壤飼料改良劑等方面,而我們大部分停留在出賣原礦為主甚至干脆閑置不用。因此加強(qiáng)對(duì)沸石的開發(fā)和利用研究非常必要。

沸石脫氨氮技術(shù)是近年來引起人們重視的一種生物物化相結(jié)合實(shí)現(xiàn)污水脫氨氮的新技術(shù)，這一技術(shù)就是把沸石對(duì)銨根離子的選擇性吸附能力和生物硝化反硝化結(jié)合起來,加強(qiáng)生物脫氨氮系統(tǒng)的性能和效率

一、沸石對(duì)污水中氨氮的去除機(jī)理

沸石是具有四面體骨架結(jié)構(gòu)的多孔性含水硅鋁酸鹽晶體,有良好的吸附及離子交換性能;同時(shí)沸石比表面積大,對(duì)微生物無毒害,易于附著微生物作為生物載體。生物沸石脫氨氮工藝中,一方面沸石用于生物載體富集硝化菌;另一方面沸石通過離子交換作用吸附水中的銨,還有很重要的一方面就是沸石表面生物膜中的硝化菌將吸附在沸石上的氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽,形成了一個(gè)自我吸收、自我消化的循環(huán)過程。通過生物方式不但能使沸石不斷得到再生,還能提高脫氨氮的硝化性能,利用微生物作用有效地去除氨氮。此時(shí),沸石得以全部或者部分自我再生,可以繼續(xù)循環(huán)使用。生物沸石脫氨氮過程實(shí)質(zhì)是化學(xué)吸附、離子交換和生物硝化三個(gè)過程。

沸石孔徑一般在0.4 nm左右，大于這個(gè)孔徑的分子和離子將不能進(jìn)入，而NH4+的離子半徑為0.286 nm，很容易進(jìn)入沸石晶穴內(nèi)部進(jìn)行離子交換，沸石對(duì)氨氮具有很強(qiáng)的選擇性吸附能力，其交換能力遠(yuǎn)大于活性炭和離子交換樹脂。利用沸石的離子交換吸附能力去除污水中的氨氮包括：吸附階段和沸石再生階段，沸石再生可分為化學(xué)再生法和生物再生法。

化學(xué)再生法：用堿或鹽溶液（NaOH、NaCl）處理吸附飽和的沸石，以溶液中的Na+或Ca2+交換沸石上的NH4+，使沸石恢復(fù)對(duì)氨的交換容量。

生物再生法：應(yīng)用沸石作為微生物載體，使硝化細(xì)菌附于其表面生長(zhǎng)，這樣由于硝化細(xì)菌的作用，水相中氨氮濃度逐漸降低，促使交換平衡發(fā)生逆轉(zhuǎn)，已被交換吸附在沸石上的NH4+被水中其他陽離子交換下來，被硝化細(xì)菌利用。這樣沸石的離子交換容量得到了恢復(fù)。

沸石再生最常用的方法是化學(xué)法，但用該法再生沸石成本太高，且再生系統(tǒng)復(fù)雜。因此，目前沸石的生物再生成為研究熱點(diǎn)。

二、利用天然沸石去除水中的氨氮

游少鴻[1]等通過實(shí)驗(yàn)研究天然沸石對(duì)氨氮的吸附作用及其影響因素。結(jié)果表明,沸石對(duì)氨氮的吸附過程遵循準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型;在吸附反應(yīng)初始階段(0~180min),沸石對(duì)氨氮的吸附速率較大,吸附質(zhì)量比上升很快;隨著吸附反應(yīng)的不斷進(jìn)行,吸附速率降低,吸附質(zhì)量比上升幅度較小,在6h后吸附基本達(dá)到平衡,吸附質(zhì)量比保持在230mg/kg左右。30℃、40℃和50℃條件下,天然沸石對(duì)氨氮的等溫吸附可用Langmuir等溫模型擬合,相關(guān)系數(shù)均達(dá)到極顯著相關(guān),計(jì)算得到的最大吸附質(zhì)量比由263.16mg/kg增高到370.37mg/kg。隨著天然沸石粒徑與投加量的減小,沸石對(duì)氨氮的吸附質(zhì)量比顯著增加;在pH值為4~8的范圍內(nèi),沸石的氨氮去除效果變化不大,當(dāng)pH為中性時(shí),去除效果最好。

陳彬[2]等研究了天然沸石對(duì)氨氮的吸附性能,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:天然沸石在去離子水、自來水和生活污水中,對(duì)氨氮的吸附符合Langmuir和Freundlish吸附等溫方程,天然沸石吸附氨氮的焓變?yōu)?16.21 kJ/mol,溫度對(duì)于天然沸石吸附氨氮的影響不大,天然沸石吸附氨氮同時(shí)受液膜擴(kuò)散和顆粒內(nèi)擴(kuò)散的影響,在高初始氨氮濃度的情況下,顆粒內(nèi)擴(kuò)散是吸附的主要控制因素,在共存陽離子濃度為50 mg/L的條件下,共存陽離子對(duì)吸附過程的影響不大,相應(yīng)的影響順序?yàn)?K+>Ca2+>Na+>Mg2+。

張曦[3]等研究了氨氮在天然沸石上的吸附過程，結(jié)果表明，天然沸石對(duì)氨氮的最大吸附量可達(dá)11.5m g/g；在共存陽離子K+作用下,沸石吸附量降低50%以上；王利平[4]等用天然沸石吸附法處理稀土氨氮污水，結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)條件下天然沸石氨氮去除率為50%。意大利的Passaglia Ello和GualtieriAlessandrodga[5]研究用天然沸石巖去除污水中的氨氮效果明顯，除此而外，將處理完污水的富含氨氮的沸石巖用于改良農(nóng)業(yè)土壤，種植西紅柿(用量3kg/m2)可增產(chǎn)16%；用于溫室中改良泥炭種植天竺葵，在不施肥的情況下效果也很明顯。

三、改性沸石去除水中的氨氮

由于天然沸石所含雜質(zhì)成分比較復(fù)雜，孔道常被Na+、Mg2+、H2O等阻塞，并且相互連通的程度也較差，因此，天然沸石的吸附能力往往達(dá)不到要求。為了充分發(fā)揮其吸附性及離子交換性，需要將天然沸石改性或改型活化。

1.改性方法及去除氨氮效果方面的進(jìn)展

沸石改性的途徑主要有：①高溫焙燒。焙燒可清除沸石孔穴和孔道的水和有機(jī)物等，使孔道更暢通，有助于離子擴(kuò)散；②酸、堿或鹽處理。酸處理可溶解沸石孔穴和孔道的SiO2、Fe2O3和有機(jī)物質(zhì)等雜質(zhì)，使孔穴和孔道得到疏通；以半徑小的H+置換半徑大的陽離子，如Ca2+、Na+等，使孔道的有效空間拓寬，增加吸附活性中心等。酸處理常用的藥劑有鹽酸和硫酸；堿處理通常采用氫氧化鈉；鹽處理通常采用氯化鈉、氯化鉀、氯化銨等[6-7]。

江樂勇[8]等采用吸附法去除水中的氨氮，對(duì)天然吸附劑沸石進(jìn)行鹽熱改性處理。結(jié)果表明，經(jīng)過鹽熱改性后的沸石脫氮能力提高了37.12%，其最佳的改性條件：質(zhì)量濃度百分?jǐn)?shù)2.0%的NaCl浸漬2 h，焙燒溫度500℃，焙燒時(shí)間0.5 h。

李曄[9]分別采用加熱、酸、堿和鹽對(duì)天然沸石進(jìn)行改性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)經(jīng)硫酸和鹽酸改性的沸石去除氨氮效果不明顯；用濃度不超過2mo1/L的氫氧化鈉改性沸石后氨氮去除率由70%提高到80%以上；而用NaCl溶液在恒溫70~75℃下水浴加熱3h改性沸石，能明顯提高氨氮去除率，改性效果優(yōu)于加熱和堿處理。袁俊生[10]等利用經(jīng)20%NaCl溶液活化的20~40目斜發(fā)沸石處理氨氮污水，在污水濃度pH值=5的條件下，沸石對(duì)銨的平均全交換容量為12.96mg/g，且交換容量隨pH值的增大而降低；循環(huán)試驗(yàn)顯示，污水氨氮去除率達(dá)91.3%，達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。馮靈芝[11]等用酸浸泡、堿浸泡、鹽浸泡，以及酸預(yù)浸泡后鹽浸泡以改性沸石，表明：6%~10%濃度的NaCl溶液改性效果明顯，改性沸石的氨氮去除率達(dá)95.3%；酸浸改性沸石對(duì)氨氮的去除效果明顯優(yōu)于堿浸改性沸石，但酸液預(yù)浸泡不能改善沸石對(duì)氨氮的吸附性能，且在2h的浸泡時(shí)間下，隨酸溶液濃度升高，改性沸石的氨氮吸附效果降低。董秉直[12]研究腐殖酸對(duì)改性沸石去除氨氮效果的影響，結(jié)果表明：濃度為1mol/L的鹽酸浸泡200目的天然沸石12h，經(jīng)過氯化鈉溶液內(nèi)浸泡24h，最后在105℃下烘干制成的改性沸石其氨氮去除效果很好，且大分子腐殖酸含量越高，對(duì)氨氮的去除影響也越大。吳奇[13]系統(tǒng)研究了不同改性方法對(duì)沸石去除氨氮效果的影響。結(jié)果表明：采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%的NaCl溶液改性的沸石最適合于處理氨氮污水，去除效率較未改性沸石提高約20%；堿熱熔―堿水熱法改性沸石和熱活化沸石均不適于去除氨氮污水。

李曄[14]等研究了多孔改性沸石球形顆粒的高溫?zé)芍苽浞椒?按照m(改性沸石)∶m(優(yōu)質(zhì)煤粉)∶m(可溶性淀粉)配比的原料加入一定量的水，攪拌后充分捏練，手工成球，90~100℃烘干2h，再放入高溫電阻爐中550℃燒成，結(jié)果表明：多孔改性沸石球?qū)ξ鬯邪钡娜コ蔬_(dá)到80%以上，并且具有較高的強(qiáng)度，能夠滿足一般水質(zhì)處理的應(yīng)用要求。

2.吸附動(dòng)力學(xué)及機(jī)理研究

常衛(wèi)民等[15]對(duì)沸石的吸附性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，探討了沸石投加量、接觸時(shí)間、沉降時(shí)間等因素對(duì)其去除氨氮效果的影響。結(jié)果表明，在常溫下，pH值約為7時(shí)，去除水中氨氮的最佳處理?xiàng)l件為：攪拌20 min，靜置30~45min。含氨氮水樣濃度為10mg/L時(shí)，按氨氮：沸石量比為1：1000投加沸石時(shí)，氨氮去除率達(dá)70％以上。

丁仕瓊[16]等研究了在不同改性條件下沸石對(duì)氨氮的去除效果，結(jié)果表明：0.3 mol/L的NaCl溶液在100℃下對(duì)沸石的改性效果最佳，氨氮去除率可達(dá)87.9%。

江[17]研究了鹽、酸和稀性天然沸石對(duì)NH4+吸附動(dòng)力學(xué)。結(jié)果表明，改性對(duì)NH4+的吸附符合Freundlich方程。M.Sarioglu[18]研究了天然沸石和經(jīng)過酸處理改性的沸石對(duì)氨氮的吸附動(dòng)力學(xué)，實(shí)驗(yàn)考察了不同的接觸時(shí)間、不同NH4+濃度、不同流速和不同pH值條件下的吸附量，并得到了吸附等溫曲線。楊勝科[19]等研究了改性沸石去除地下水中氨氮的機(jī)理，研究結(jié)果表明:改性沸石使受氨氮污染的水質(zhì)被大幅度地改善，影響沸石去除氨氮的主要因素包括沸石與含氨氮溶液作用時(shí)間、沸石用量、溶液中氨氮濃度、沸石粒度和溶液溫度等，改性沸石去除氨氮的機(jī)理主要是由離子交換作用和吸附作用共同完成的，而以離子交換為主。趙丹[20]等的研究結(jié)果表明：采用飽和氯化鈉改性制備得到的粒徑為0.5~0.8mm的改性沸石對(duì)水中NH4+的吸附等溫線能較好地吻合朗格繆爾和Freundlich方程，改性沸石對(duì)NH4+的選擇性隨著pH值的升高而降低。

四、動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)及復(fù)合除氨氮研究進(jìn)展

崔志廣[21]等將沸石作為生物濾池的填料，與混凝沉淀、超濾組合后用于處理微污染地表水，考察了其對(duì)污染物的去除效果。結(jié)果表明:該組合工藝對(duì)氨氮有較好的去除效果，出水氨氮在0.5 mg/L以下，去除率可達(dá)90%;對(duì)有機(jī)物也有較好的去除效果，出水CODMn在2 mg/L左右，去除率約為60%，出水水質(zhì)達(dá)到了《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749-2006)的要求。該工藝對(duì)氨氮的去除主要由沸石生物濾池完成，而沸石生物濾池、凝沉淀及超濾均能去除CODMn，貢獻(xiàn)率分別為49.6%、30.9%、19.5%。

張敏[22]等采用有機(jī)玻璃交換柱，以固定床連續(xù)進(jìn)水方式研究了沸石去除微污染水源中氨氮。實(shí)驗(yàn)使用的沸石粒徑為0.8~1.5mm，密度為1800kg/m3，交換容量為15.4mg/g，水流速度為10m/h。結(jié)果表明，氨氮去除率隨進(jìn)水濃度升高而上升，當(dāng)進(jìn)水濃度小于1mg/L時(shí)，沸石床層積累到一定NH3-N濃度時(shí)還可能會(huì)出現(xiàn)氨氮“反吐”現(xiàn)象。

劉玉亮[23]通過靜態(tài)、動(dòng)態(tài)和再生試驗(yàn)方法，對(duì)天然斜發(fā)沸石與粉末活性炭、顆?；钚蕴亢凸柙逋了姆N離子交換劑對(duì)氨氮的交換效果進(jìn)行了比較。結(jié)果表明：用天然斜發(fā)沸石處理低濃度的含氨污水比其他幾種離子交換劑具有明顯優(yōu)勢(shì)。

李旭東[24]等對(duì)沸石蘆葦床去除農(nóng)田回歸水和農(nóng)村生活污水組成的混合污水中的氨氮進(jìn)行了中試研究，結(jié)果表明，在0.6m/d的水力負(fù)荷下，系統(tǒng)對(duì)總氮、氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮的平均去除率冬季和春季分別為38.9%和58.2%，93.11%和78.84%，10.01%和48.99%，38.81%和98.45%。春季運(yùn)行效果明顯好于冬季，在相同條件下，總氮、氨氮和硝酸鹽氮去除率比礫石蘆葦床分別高28%、67%和35%。沸石對(duì)氨氮的吸附、離子交換、微生物的硝化、反硝化作用是沸石蘆葦床系統(tǒng)去除氮的主要途徑。

饒俊[25]通過將改性沸石和活性炭配合使用，深度處理飲用水，進(jìn)一步去除水中的有機(jī)污染物。采用1mol/L的NaCl溶液和粒度為0.9~1.25mm天然斜發(fā)沸石進(jìn)行改性，改性沸石在有機(jī)玻璃柱的充填高度為425mm，反沖洗時(shí)間為30min，改性速度為0.3m/h，改性時(shí)間為12h。結(jié)果表明：改性沸石替代部分活性炭作為吸附劑深度處理飲用水是可行的，技術(shù)指標(biāo)與單獨(dú)使用活性炭處理時(shí)相當(dāng)，有的甚至優(yōu)于活性炭。嚴(yán)子春[26]等利用沸石與活性炭的吸附性能有互補(bǔ)的特點(diǎn)，研究了沸石與活性炭(GAC)組合的新工藝。試驗(yàn)結(jié)果表明，沸石對(duì)CODMn的去除率在10%左右，對(duì)濁度、氨氮、三氯甲烷的去除率分別在60%、95%和40%以上。沸石―活性炭組合工藝對(duì)水中苯酚、陰離子洗滌劑(LAS)和三氯甲烷的去除率分別在60%、89%、99%以上。

生物沸石脫氨氮技術(shù)是近年來引起人們重視的一種生物物化相結(jié)合實(shí)現(xiàn)污水脫氨氮的新技術(shù)，這一技術(shù)就是把沸石對(duì)銨根離子的選擇性吸附能力和生物硝化反硝化結(jié)合起來，加強(qiáng)生物脫氨氮系統(tǒng)的性能和效率。Wilderer等[27]對(duì)以沸石作為生物膜載體的SBR(序批式生物膜反應(yīng)器)系統(tǒng)進(jìn)行研究。在系統(tǒng)運(yùn)行期間,通過在高峰負(fù)荷時(shí)期的吸附、離子換及吸收過程和在低峰負(fù)荷時(shí)期的生物代謝解吸過程，對(duì)沖擊負(fù)荷有一定的緩沖作用,可以實(shí)現(xiàn)出水穩(wěn)定的達(dá)標(biāo)排放。汪勝等[28]利用沸石容易吸附有極性的分子和細(xì)菌即對(duì)細(xì)菌的富集作用，研制一種生物沸石濾池，并將它應(yīng)用于處理污染水源水中的氨氮、CODMn等污染物，中試結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)條件下對(duì)氨氮、CODMn、濁度、鐵和錳的去除率分別為75.2%、31.8%、27.8%、31.6%、48.2%。

五、生物沸石脫氨氮技術(shù)展望

沸石是一種天然礦物,具有成本低、處理效果好的特點(diǎn),在水污染處理中應(yīng)用可以降低處理的成本;應(yīng)用沸石的處理設(shè)備比較簡(jiǎn)單.沸石用于去除氨氮、有機(jī)污染物質(zhì)、金屬元素、射性物質(zhì)、殺菌等都有明顯的效果,可以用于處理污水,是一種有發(fā)展前途的水處理材料.但是,目前對(duì)沸石改性處理還存在一些問題,影響了沸石的利用,應(yīng)考慮復(fù)合的辦法活化達(dá)到更好的處理效果。

沸石的微孔結(jié)構(gòu)適合微生物生長(zhǎng)繁殖,因而可成為一種優(yōu)良的微生物載體,將其應(yīng)用到污水脫氮領(lǐng)域,不僅可以發(fā)揮其優(yōu)良的吸附性能,而且能利用微生物作用有效地去除各種形態(tài)的氮,在這一過程中,沸石可以連續(xù)生物再生,長(zhǎng)期循環(huán)使用,因此,生物沸石具有廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。

生物沸石脫氨氮技術(shù)是一種具有廣闊前景的應(yīng)用技術(shù),國(guó)內(nèi)外對(duì)生物沸石的研究主要集中于處理城市污水廠二級(jí)出水、微污染水源水、村鎮(zhèn)生活污水等,處理后出水可以達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),而對(duì)出水氨氮濃度較高的化工污水等并沒有相關(guān)研究,因此,應(yīng)該加強(qiáng)生物沸石脫氨氮技術(shù)在處理高濃度氨氮污水中的應(yīng)用研究。

煉油催化劑生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污水氨氮濃度高,先后試驗(yàn)了多種處理方法,但水中的氨氮很難達(dá)標(biāo)。研究經(jīng)濟(jì)合理的工藝去除催化劑生產(chǎn)污水中的氨氮是緊迫而實(shí)際的。沸石吸附可作為組合工藝予以試驗(yàn)。

初步的研究結(jié)果表明,生物沸石脫氨氮技術(shù)具有很好的緩沖氨氮進(jìn)水沖擊負(fù)荷的能力。了解生物沸石脫氨氮技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展以及在其它行業(yè)污水中的應(yīng)用,研究生物沸石在去除制革污水氨氮過程中的應(yīng)用非常重要。

我國(guó)有豐富的沸石礦物資源，目前大多數(shù)用于濾料，在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制，建議學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)并加強(qiáng)沸石在水處理領(lǐng)域的研究，包括沸石改性及基礎(chǔ)理論，以及復(fù)合方法去除水中氨氮的研究，同時(shí)加大對(duì)資源開發(fā)的資金投入，加速成果轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)沸石資源的合理利用。

六、結(jié)語

沸石具有對(duì)氨氮有較好的離子交換吸附能力、微生物易附著等特性，且易開發(fā)、價(jià)格低廉、無毒副作用，在處理氨氮污水方面有較好的應(yīng)用前景。國(guó)內(nèi)外研究者對(duì)沸石在各種水處理工藝方面的應(yīng)用進(jìn)行了研究，得到了很多有價(jià)值的結(jié)果。沸石在減輕沖擊負(fù)荷、減少抑制因素對(duì)好氧或厭氧處理工藝的影響方面有明顯作用，并能提高系統(tǒng)整體處理效率；在其他工藝應(yīng)用中均表現(xiàn)出對(duì)NH4+-N的較強(qiáng)的去除效率，并可通過生物膜硝化再生得到交換吸附能力的恢復(fù)。

目前沸石對(duì)氨氮污水的研究大多數(shù)都處于實(shí)驗(yàn)室或中試研究水平，在實(shí)際工程中尚未有大規(guī)模應(yīng)用。還可以在一些方面開展更深入的研究：應(yīng)用沸石改良傳統(tǒng)處理工藝、優(yōu)化工程設(shè)計(jì)及處理流程；應(yīng)用統(tǒng)計(jì)分析研究多因素對(duì)沸石處理系統(tǒng)影響；應(yīng)用分子生物學(xué)深入研究沸石工藝中的交換吸附和再生機(jī)理，優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)和運(yùn)行方式等。

參考文獻(xiàn)：

[1]游少鴻,佟小薇等. 天然沸石對(duì)氨氮的吸附作用及其影響因素[J]. 水資源保護(hù),2010,26(1):70-73.

[2]陳彬,吳志超. 天然沸石對(duì)氨氮吸附性能的研究[J]. 環(huán)境工程,2009,27:171-173.

[3]張曦,等.氨氮在天然沸石上的吸附及解吸[J].環(huán)境化學(xué),2003,22(2):166-171.

[4]王利平,等.沸石去除稀土冶煉污水中氨氮的實(shí)驗(yàn)研究[J].包頭鋼鐵學(xué)院學(xué)報(bào),2004,23(2):186-188.

[5]PassagliaEllo,GualtieriAlessandrodga.The32ndInternationalGeologicalCongress,Italy,200.

[6]田雨,等.天然沸石與幾種改性沸石對(duì)NH4+吸附解吸特性的研究[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào), 2006 , 22(1) : 12-19.

[7]曹建勁.沸石活化及其在水處理中的應(yīng)用研究[J].重慶環(huán)境科學(xué),2003,25(12):169-170.

[8]江樂勇，林海等. 鹽熱改性沸石去除氨氮的性能研究[J]. 水處理技術(shù)學(xué),2010,36(8):25-27.

[9]李曄,等.沸石改性及其對(duì)氨氮污水處理效果的研究[J].非金屬礦,2003,26(2):53-55.

[10]袁俊生,等.沸石法工業(yè)污水氨氮治理技術(shù)研究[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備,2002,3(12):60-63.

[11]M.Sarioglu.Removal of ammonium from municipal wastewater using natural turkish(Dogantepe)zeolite[J].SeparationPurification Technology,2004,12(5):110-118.

[12]董秉直,等.天然沸石去除腐殖酸和氨氮的研究[J].環(huán)境污染與防治,2005,27(2):94-96.

[13]吳奇,等.承德沸石改性處理氨氮污水及其吸附容量的研究[J].蘭州理工大學(xué)學(xué)報(bào),2006,32(5):75-78.

[14]李曄,等.多孔改性沸石球的制備及應(yīng)用效果研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào),2006,28(1):70-72.

[15]常衛(wèi)民，王薈等. 沸石對(duì)水中氨氮的吸附性能初探[J].能源環(huán)境保護(hù),2008,22(1):39-40.

[16]丁仕瓊，王東田等. 沸石的改性及其去除水中氨氮的研究[J]. 蘇州科技學(xué)院學(xué)報(bào),2010,27(2):33-36.

[17]江等.改性沸石去除水中低濃度氨氮的研究[J].安全與環(huán)境學(xué)報(bào),2004,4(2):40.

[18]馮靈芝,等.沸石改性吸附氨氮的試驗(yàn)研究[J].河南科學(xué),2006,24(2):294-295.

[19]楊勝科,等.沸石去除地下水中氨氮的影響因素分析及作用機(jī)理探討[J].西安工程學(xué)院學(xué)報(bào),2000,22(3):69-72.

[20]趙丹,等.改性斜發(fā)沸石吸附水中氨氮的研究[J].環(huán)境化學(xué),2003,22(1):59-62.

[21]崔志廣,劉彩彩等. 沸石生物濾池/混凝沉淀/超濾工藝處理微污染源水[J]. 中國(guó)給水排水,2010,26(7):34-36.

[22]張敏,等.沸石去除微污染水源中氨氮的研究[J].污染防治技術(shù),2002,15(4):7-9.

[23]劉玉亮,等.斜發(fā)沸石對(duì)氨氮吸附性能的試驗(yàn)分析[J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào),2004,27(1):62-65.

[24]李旭東,等.沸石蘆葦床除氮中試研究[J].環(huán)境科學(xué),2003,24(3):158-160.

[25]饒俊.沸石―活性炭去除飲用水中有機(jī)污染物的試驗(yàn)研究[D].河北理工大學(xué),2005:19-51.

[26]嚴(yán)子春,等.沸石―活性炭組合工藝處理微污染原水的研究[J].給水排水,2002,28(1):36-39.

篇2

關(guān)鍵詞：催化劑廢水；A/O；生物流化床；

中圖分類號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 前言

蘭州石化公司已建有污水處理設(shè)施，接納催化劑廠排放生產(chǎn)污水和煉油系統(tǒng)排出的含硫污水，處理規(guī)模650m3/h。該污水具有水量變化大、酸堿度高、懸浮物高、氨氮濃度高、C/N比值較低以及沖擊負(fù)荷高等特點(diǎn)，此廢水先采用格柵、均質(zhì)、中和、調(diào)節(jié)、加藥混凝、初級(jí)沉淀池等工藝措施進(jìn)行預(yù)處理后，再采用ABFT工藝進(jìn)行生化法處理后達(dá)標(biāo)排放。

由于原有的ABFT工藝中投加的生物填料磨損嚴(yán)重，處理效果難以保證；且生物載體開孔度不高，加之曝氣作用導(dǎo)致載體浮力過大，載體在上攔截網(wǎng)的擠壓下變形嚴(yán)重，甚至板結(jié)硬化，同時(shí)造成碳酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽在攔截網(wǎng)即載體表面結(jié)垢，微生物結(jié)膜，造成氣、水阻塞，處理效果下降。因此急需改進(jìn)現(xiàn)有的生化工藝來滿足廢水的達(dá)標(biāo)排放，本試驗(yàn)將單純的生物膜法改為泥膜聯(lián)用，曝氣生物流化床工藝(ABFT)改為A/O生物流化床工藝來提高催化劑廢水的處理效果。

2 試驗(yàn)

2.1試驗(yàn)?zāi)康?/p>

本試驗(yàn)通過采用A/O生物流化床工藝，來提高催化劑廢水氨氮和有機(jī)物的處理效果，并且達(dá)標(biāo)排放。

2.2試驗(yàn)水質(zhì)

設(shè)計(jì)進(jìn)水量30m3/h，生化階段進(jìn)出水水質(zhì)見表2-1。

表2-1生化池進(jìn)出水水質(zhì)單位：mg/L

項(xiàng)目 CODcr NH3-N SS

設(shè)計(jì)進(jìn)水質(zhì) ≤300 mg/L ≤180mg/L ≤200mg/L

設(shè)計(jì)出水質(zhì) ≤60 mg/L ≤15mg/L ≤70mg/L

2.3試驗(yàn)生物填料

本試驗(yàn)選用硬質(zhì)聚乙烯材質(zhì)新型微生物膜載體填料，它采用科學(xué)配方將高分子材料進(jìn)行改性，添加特定數(shù)量抗氧化劑和水溶性高分子材料制成特殊幾何結(jié)構(gòu)的生物載體,使其具有巨大的表面積、易掛膜、負(fù)荷高、穩(wěn)定性好、生物活性高、去除有機(jī)物及氨氮效果好等優(yōu)點(diǎn)。

2.4試驗(yàn)方法

表2.2 試驗(yàn)方法

序號(hào) 項(xiàng)目 試驗(yàn)方法

1 CODcr 重鉻酸鉀法

2 NH3-N 納氏試劑分光光度法

3 試驗(yàn)分析

3.1填料掛膜及調(diào)試階段

針對(duì)本試驗(yàn)的特點(diǎn)，污泥培養(yǎng)可采用連續(xù)培養(yǎng)馴化的方法。接種污泥擬取蘭州石化公司煉油污水處理部含硫催化劑廢水處理工藝現(xiàn)有ABFT池1和8廊道沉淀池污泥。

3.1.1填料掛膜

由于采用的是原有催化劑廢水處理工藝A1、A8廊道回流污泥，因此污泥的培養(yǎng)時(shí)間很短。當(dāng)沉淀池的出水較清澈，且氧化池進(jìn)出水CODcr去除率＞60％時(shí)，可認(rèn)為生物膜的培養(yǎng)基本結(jié)束。當(dāng)污泥培養(yǎng)成功之后，即可進(jìn)行污泥馴化階段。采用逐級(jí)增大催化劑廢水處理量的方式。觀察出水水質(zhì)情況，若沉淀池的出水較清澈，加大提升泵出水水量，重復(fù)以上步驟，直至達(dá)到滿負(fù)荷，當(dāng)處理水量達(dá)到滿負(fù)荷，水質(zhì)亦能達(dá)標(biāo)時(shí)，馴化階段結(jié)束。進(jìn)入試運(yùn)行階段。

3.1.2填料掛膜前后對(duì)比

硬質(zhì)聚乙烯材質(zhì)新型微生物膜載體填料掛膜10天后填料表面的變化情況如下圖3.1和3.2所示。

圖3.1 填料掛膜前 圖3.2 填料掛膜后

由上圖我們可以清楚看到硬質(zhì)聚乙烯材質(zhì)新型微生物膜載體填料掛膜前后填料表面明顯的變化，與掛膜前相比，填料表面附著不同程度的微生物，由此可以說明，掛膜效果較好。

3.1.3掛膜調(diào)試階段運(yùn)行效果分析

1）掛膜調(diào)試階段氨氮處理效果分析如下圖3.3所示：

圖3.3 填料掛膜階段氨氮處理效果

由上圖可以看到，在填料掛膜調(diào)試階段，在逐漸增加進(jìn)水量的情況下，出水氨氮濃度都在1mg/L左右，達(dá)到國(guó)家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，說明硬質(zhì)聚乙烯材質(zhì)新型微生物膜載體填料掛膜效果較佳。

2）掛膜調(diào)試階段CODcr處理效果分析如下圖3.4所示：

圖3.4 填料掛膜階段CODcr處理效果

由上圖可以看到，在填料掛膜調(diào)試階段，進(jìn)水量在不斷的增加，而出水CODcr都在60-70mg/L之間波動(dòng)，出水達(dá)到國(guó)家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，由于是在掛膜階段，所以出水CODcr較不穩(wěn)定。

3.2穩(wěn)定運(yùn)行階段

3.2.1穩(wěn)定運(yùn)行階段氨氮處理效果分析

穩(wěn)定運(yùn)行階段氨氮處理效果分析如下圖3.5所示：

圖3.5 穩(wěn)定運(yùn)行階段氨氮處理效果

由上圖可以看到，當(dāng)進(jìn)水量控制在設(shè)計(jì)值30m3/h，且在水質(zhì)較穩(wěn)定的情況下，出水氨氮濃度基本都保持在1mg/L左右，出水達(dá)到國(guó)家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。由于廢水中的氮主要為氨氮，在亞硝化及硝化菌的作用下，氨氮進(jìn)一步分解氧化為亞硝酸及硝酸鹽氮，氨氮得以去除。

3.2.2穩(wěn)定運(yùn)行階段CODcr處理效果分析

穩(wěn)定運(yùn)行階段CODcr處理效果分析如下圖3.6所示：

圖3.6 穩(wěn)定運(yùn)行階段CODcr處理效果

由上圖可知，在進(jìn)水量恒定的情況下，水質(zhì)有不同程度的波動(dòng)，但是出水CODcr基本保持在50mg/L左右，出水CODcr達(dá)到國(guó)家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。比填料掛膜調(diào)試階段，出水CODcr有所降低，處理效果明顯，說明該裝置對(duì)催化劑廢水有機(jī)物的去除效果較好。

3.3大流量運(yùn)行下處理效果分析

3.3.1大流量運(yùn)行下氨氮處理效果分析

大流量運(yùn)行下氨氮處理效果分析如下圖3.7所示：

圖3.7 大流量運(yùn)行下氨氮處理效果

該裝置處理水量控制在40m3/h時(shí)，其出水氨氮濃度在5mg/L以下。在7月18號(hào)這日，由于進(jìn)水氨氮突然升高，導(dǎo)致裝置受到?jīng)_擊，但是由圖可以看到，裝置在運(yùn)行一天后就恢復(fù)了原有的處理能力，說明A/O生物流化床工藝抗氨氮沖擊負(fù)荷能力較強(qiáng)。

3.2.2 大流量運(yùn)行下CODcr處理效果分析

大流量運(yùn)行下CODcr處理效果分析如下圖3.7所示：

圖3.8 大流量運(yùn)行下CODcr處理效果

在達(dá)到設(shè)計(jì)進(jìn)水量為30m3/h要求的前提下，對(duì)裝置進(jìn)行流量沖擊負(fù)荷試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，裝置受到?jīng)_擊負(fù)荷后，其出水CODcr在60mg/L左右浮動(dòng)，說明A/O生物流化床工藝抗有機(jī)物沖擊負(fù)荷能力較強(qiáng)。

4 結(jié)論

1）在填料掛膜調(diào)試階段，出水氨氮和CODcr均達(dá)到國(guó)家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，說明硬質(zhì)聚乙烯材質(zhì)新型微生物膜載體填料掛膜效果較佳。

篇3

關(guān)鍵詞：膜法處理；高濃度；氨氮廢水；聚丙烯中空纖維膜；

中圖分類號(hào)：U664.9+2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

引言

水中氨氮主要來源于生活污水中含氮有機(jī)物受微生物作用的分解產(chǎn)物，焦化、合成氨等工業(yè)廢水，以及農(nóng)田排水等。生活污水中平均含氮量每人每年可達(dá)2.5kg~4.5kg，雨水徑流以及農(nóng)用化肥的流失也是氮的重要來源。另外，氨氮還來自鋼鐵、石化、焦化、合成氨、發(fā)電、水泥等化工廠向環(huán)境中排放工業(yè)廢水、含氨的氣體、粉塵和煙霧；隨著人民生活水平的不斷提高，私家車也越來越多，大量的自用轎車和各種型號(hào)的貨車等交通工具也向環(huán)境空氣排放一定量含氨的汽車尾氣。這些氣體中的氨溶于水中，形成氨氮。目前國(guó)內(nèi)外普遍采用物化法、化學(xué)法和生物法，這些方法雖各有特點(diǎn)，但也有一定的局限性，或是不同程度的存在著設(shè)備投資大，能耗多，運(yùn)行費(fèi)用高，或是廢水中的氨氮不能回收利用，排放到空氣中造成大氣污染等問題，國(guó)內(nèi)多采用物化法和生化法，國(guó)外以化學(xué)法和生物法為主。本文簡(jiǎn)單的論述了膜分離技術(shù)在高濃度氨氮廢水中的應(yīng)用。膜分離技術(shù)是20世紀(jì)中期發(fā)展起來的新型分離技術(shù)，和傳統(tǒng)的分離技術(shù)相比，其具有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、分離效率高、溫度低、能耗低、環(huán)境友好等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于化工、環(huán)保、電子、輕工、紡織、石油、食品、醫(yī)藥、生物工程、能源工程等領(lǐng)域，已經(jīng)成為不可替代的單元操作之一。

1、高氨氮廢水的特性及危害

1.1 氨氮的特性

水體中的氮元素主要以硝酸氮、亞硝酸氮、氨氮(包括分子態(tài)氨和離子態(tài)NH4+)和氮?dú)狻０钡谒h(huán)境中將參與分解轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)，如圖1。

1.2 氨氮的危害

氮在自然環(huán)境中會(huì)進(jìn)行氨的硝化過程，即有機(jī)物的生物分解轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)，氨化作用將復(fù)雜有機(jī)物轉(zhuǎn)換為氨氮，速度較快；硝化作用是在亞硝化菌、硝化菌作用下，在好氧條件下，將氨氮氧化成硝酸鹽和亞硝酸鹽；反硝化作用是在外界提供有機(jī)碳源情況下，由反硝化菌把硝酸鹽和亞硝酸鹽還原成氮?dú)?。氨氮在水體中硝化作用的產(chǎn)物硝酸鹽和亞硝酸鹽對(duì)飲用水有很大危害。硝酸鹽和亞硝酸鹽濃度高的飲用水可能對(duì)人體造成兩種健康危害，長(zhǎng)期飲用對(duì)身體極為不利，即誘發(fā)高鐵血紅蛋白癥和產(chǎn)生致癌的亞硝胺。硝酸鹽在胃腸道細(xì)菌作用下，可還原成亞硝酸鹽，亞硝酸鹽可與血紅蛋白結(jié)合形成高鐵血紅蛋白，造成缺氧。而水體中的分子氨可經(jīng)過滲透作用進(jìn)入生物體內(nèi)，將血紅蛋白中的Fe2+氧化成Fe3+，從而降低血液的載氧能力。其次，氨還能影響水生動(dòng)物的神經(jīng)系統(tǒng)與肝腎系統(tǒng)，水生動(dòng)物的肝腎系統(tǒng)遭受破壞，引起體表及內(nèi)臟充血、肌肉增生及出現(xiàn)腫瘤，嚴(yán)重的發(fā)生肝昏迷以致死亡[1]。

1.1 膜分離技術(shù)的特點(diǎn)和發(fā)展

膜分離技術(shù)是指借助膜的選擇滲透作用，在外界能量或化學(xué)位差的推動(dòng)作用下對(duì)混合物中溶質(zhì)和溶劑進(jìn)行分離、分級(jí)、提純和濃縮。與蒸餾、分餾、沉淀、萃取、吸附等傳統(tǒng)的分離方法相比，該技術(shù)具有如下特點(diǎn)：(1)膜分離過程未發(fā)生相變，因而它是一種能耗低的技術(shù)。(2)膜分離過程是在常溫下：進(jìn)行分離，適合于熱敏感物質(zhì)，如酶、果汁等。(3)該技術(shù)分離范圍廣，對(duì)無機(jī)物、有機(jī)物及生物制品都可適用，從微粒級(jí)到離子級(jí)都適用。(4)膜分離技術(shù)是以壓力差作為驅(qū)動(dòng)力，該技術(shù)所用裝置簡(jiǎn)單，操作方便。

2、用膜處理高濃度氨氮廢水方法

2.1 以氨水形式回收氨氦的廢水處理技術(shù)

去除氨氮的同時(shí)可獲得濃氨水的氨氮回收技術(shù)，不僅可經(jīng)濟(jì)有效地分離與回收氨氮，而且能使處理后廢水達(dá)標(biāo)排放。楊曉奕[2]等人通過電滲析法處理高濃度氨氮廢水，氨氮濃度2000-3000mg/L，氨氮去除率可達(dá)到87.5%，同時(shí)可獲得89%的濃氨水；電滲析法處理氨氮廢水的原理是，電滲析器由極板、離子交換膜和隔板組成。當(dāng)含氨氮廢水通入時(shí)，在直流電場(chǎng)作用下，產(chǎn)生NH4+和OH-的定位遷移。離子遷移結(jié)果使廢水得到凈化，氨水得到濃縮。此法工藝流程簡(jiǎn)單、處理廢水不受pH與溫度的限制、操作簡(jiǎn)便、投資省、回收率高、不消耗藥劑、運(yùn)行過程中消耗的電量與廢水中氨氮濃度成正比。以氨水形式回收氨氮的污水處理技術(shù)，可使氨氮得到充分的回收利用，發(fā)揮良好的經(jīng)濟(jì)效益。

采用離子膜電解法對(duì)高濃度氨氮廢水進(jìn)行脫氨預(yù)處理是可行性的，其處理原理是：離子膜電解技術(shù)在直流電場(chǎng)作用下，以電位差為推動(dòng)力，利用離子交換膜的選擇透過性，有選擇地使部分離子通過離子交換膜，進(jìn)而與原溶液分離。張梅玲等人[3]將一定量氨氮廢水過濾澄清作為陽極區(qū)電解液，NaOH溶液作為陰極區(qū)支持電解質(zhì)，在直流電場(chǎng)作用下，NH4+、H+等能通過陽離子交換膜，由陽室向陰室遷移，與陰室的OH-結(jié)合，分別生成NH3•H2O和水；同時(shí)，在兩個(gè)電極上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，陽極生成H+以補(bǔ)充陽室遷移出去的陽離子，陰極生成OH-以補(bǔ)充陰室由于與陽室遷移來的NH4+等結(jié)合所消耗的OH-。對(duì)于氨氮濃度高達(dá)7500mg/L的廢水，在4V、11L/h、60℃的操作條件下，電解1.5h平均去除率可穩(wěn)定在58.1%左右，3h去除率接近63.8%，脫除的氨氮可以以濃氨水形式回收，降低處理成本，實(shí)現(xiàn)了廢物資源化利用。

2.2 將氨氮制成硫酸銨回收利用的廢水治理技術(shù)

將氨氮制成硫酸銨回收利用的廢水治理技術(shù)，是向富含氨氮的廢水中加入堿液，使廢水中的氨以游離態(tài)的氨存在，然后采用硫酸吸收氨，以(NH4)2S04的形式回收氨氮。采用空氣吹脫加硫酸吸收的閉氣氨氮汽提系統(tǒng)是將廢水中的氨氮去除，并將氨氮制成硫酸銨回收利用的廢水治理技術(shù)[4]。此法不但有效地治理了高氨氮廢水，還將氨氮回收利用。硫酸吸收系統(tǒng)主要由汽提塔、洗滌塔、風(fēng)機(jī)及相關(guān)附屬設(shè)備組成。其工作原理是：向富含氨氮的廢水中加入堿液將廢水pH值調(diào)為12，加熱到一定的溫度后，NH4+由廢水中釋放出來，與廢水一起由汽提塔頂進(jìn)入塔內(nèi)，可循環(huán)使用的凈化空氣由風(fēng)機(jī)推動(dòng)從汽提塔下部進(jìn)入塔內(nèi)，在汽提塔內(nèi)形成逆向?qū)α?，氣、液相在塔?nèi)填料層發(fā)生傳質(zhì)，廢水中的氨氮被從塔底進(jìn)入的凈化空氣所吹脫，并隨空氣攜帶著從汽提塔頂排出，進(jìn)入洗滌塔，使到達(dá)汽提塔塔底的廢水中氨氮含量大為減少，達(dá)到污水排放條件。廢水中氨氮濃度為5000～8500mg/L，用閉式硫酸吸收法處理后，廢水中氨氮脫出率約為99％，排入水溝與不含氨氮的污水混合，進(jìn)一步降低污水中的氨氮含量，送往污水處理廠進(jìn)一步處理，有效地解決了原污水排放不合格的問題，極大地緩解了污水處理場(chǎng)的壓力。閉式硫酸吸收法處理技術(shù)的使用，也減少了氨氣的外泄，改善了現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，同時(shí)得到硫酸銨溶液可回用利用。

聚丙烯(PP)中空纖維膜法處理高濃度氨氮廢水，也可將氨氮制成硫酸銨同收利用[5]。疏水微孔膜把含氨氮廢水和H2S04。吸收液分隔于膜兩側(cè)，通過調(diào)節(jié)pH值，使廢水中離子態(tài)的NH4+轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿討B(tài)的揮發(fā)性NH3。聚丙烯塑料在拉絲過程中，將抽出的中空纖維膜拉出許多小孔，氣體可以從孔中溢出，而水不能通過。當(dāng)廢水從中空膜內(nèi)側(cè)通過時(shí)，氨分子從膜壁中透出，被壁外的稀H2S04吸收，而廢水中的氨氮得以去除，同時(shí)氨以(NH4)2S04的形式回收。聚丙烯中空纖維膜法脫氨技術(shù)先進(jìn)，二級(jí)脫除率>99.4％，適用于處理高濃度氨氮廢水，處理后廢水能夠達(dá)標(biāo)排放。采用酸吸收的方法，可以(NH4)2S04的形式回收氨氮，且不產(chǎn)生二次污染。膜法脫氨工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，能耗低，占地面積小，操作方便。

結(jié)束語

綜上所述，膜分離技術(shù)是20世紀(jì)中期發(fā)展起來的一項(xiàng)新型分離技術(shù)。和傳統(tǒng)的分離技術(shù)相比，其具有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、分離效率高、溫度低、能耗低、環(huán)境友好等特點(diǎn)，在氨氮廢水的處理方面有著廣泛應(yīng)用，這將對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)的快速發(fā)展起到十分重要的推動(dòng)作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊玉珍，王婷，馬文鵬.水環(huán)境中氨氮危害和分析方法及常用處理工藝[J].山西建筑.2010,7

[2]楊曉奕， 蔣展鵬， 潘咸峰. 膜法處理高濃度氨氮廢水的研究[J]. 水處理技術(shù). 2003， (2): 85-88.

[3]張梅玲， 蔚東升， 顧國(guó)鋒等.離子膜電解去除味精廢水中氨氮的研究[J]. 膜科學(xué)與技術(shù). 2007， (2): 61-65.

篇4

關(guān)鍵詞：水芹（Oenanthe javanica）；生活污水；低溫；氨氮；正磷酸鹽；去除效果

中圖分類號(hào)：X799.1；S912 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2016）01-0043-03

DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2016.01.013

近年來，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，水體富營(yíng)養(yǎng)化危害日益嚴(yán)重。通常采用物理法、化學(xué)法和生物調(diào)控法進(jìn)行富營(yíng)養(yǎng)水體的治理。由于化學(xué)和物理調(diào)控方法成本較高，效用時(shí)間短，對(duì)生態(tài)環(huán)境本身具有潛在的威脅[1]，生物調(diào)控方法受到越來越多的關(guān)注和重視。水生高等植物可有效去除污染水體中的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素，從而達(dá)到凈化水體的目的[2]。近年來，一些科研工作者在利用水培植物的吸收作用來凈化污水等研究方面取得了諸多成果，證明水生植物在最終修復(fù)水生生態(tài)系統(tǒng)方面具有很高的實(shí)踐意義[3]。

水芹（Oenanthe javanica）為傘形花科水生植物，別名楚葵、藥芹菜、蜀芹、紫堇，是中國(guó)傳統(tǒng)水生蔬菜中的重要種類[4]。水芹性喜涼爽，忌炎熱干旱，25 ℃以下母莖開始萌芽生長(zhǎng)，15～20 ℃生長(zhǎng)最快，5 ℃以下停止生長(zhǎng)，能耐-10 ℃低溫。水芹為《本草綱目》收錄品種，并作為貴州苗族、仡佬族的藥用材料，具有清熱解毒和利水的功能，常用于治療水腫、黃疸等疾病[5]。研究表明，水芹不僅具有降血壓、降血糖和抗糖尿病、抗肝炎的藥用效果，還具有明顯的減肥功能和防腸癌、防肺癌、防便秘等功能[6]。水芹的傳統(tǒng)消費(fèi)主要以嫩莖和葉柄為食用器官[7]。水芹葉片具有較高的營(yíng)養(yǎng)保健價(jià)值，可在日常飲食消費(fèi)中推廣食用[8]。近年來國(guó)內(nèi)市場(chǎng)水芹消費(fèi)量呈逐年上升的趨勢(shì)，北方城市也開始大量消費(fèi)[9]，具有較為廣闊的發(fā)展前景。

目前，對(duì)水芹凈化作用的研究較多。周元清等[10]研究表明，在污水氮素去除中，水芹吸收的貢獻(xiàn)率最高為76.7%，是去除污水氮素的重要途徑；徐曉鋒等[11]研究表明，水芹對(duì)污水中總磷的去除率高達(dá)95.7%，其吸收作用是主要的去磷機(jī)制；另外，有研究[12]表明，不同留茬高度、不同栽種面積的水芹對(duì)氮、磷的去除效果不同。由于水芹具有相對(duì)較好的低溫耐受力，因此其作為水生蔬菜或者水體凈化植物都有較好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和生態(tài)價(jià)值。對(duì)于低溫環(huán)境下水芹對(duì)氨氮、正磷酸鹽等營(yíng)養(yǎng)鹽的利用研究還未見報(bào)告，因此本試驗(yàn)通過在冬季低溫下定量測(cè)定污水中氨氮和正磷酸鹽的含量，探討水芹對(duì)生活污水中氮、磷的吸收去除效果，旨在為冬季富營(yíng)養(yǎng)化水體處理、水生生態(tài)修復(fù)和水生植物栽培提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)用水：供試水體采自貴州省銅仁市民族風(fēng)情園內(nèi)東面水溝（27°45′20″N，109°12′03″E），主要為酒店及家庭生活污水。

試驗(yàn)水芹選擇：水芹采自銅仁市民族風(fēng)情園水溝內(nèi)，用清水洗凈后在自然曝氣自來水中進(jìn)行適應(yīng)性培養(yǎng)，培養(yǎng)時(shí)間為6 d，除去黃葉和腐根，選取株高9～12 cm、質(zhì)量（2.0±0.5） g、發(fā)育健壯的植株作為試驗(yàn)材料。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)裝置 試驗(yàn)采用人工模擬的室內(nèi)試驗(yàn)，在銅仁學(xué)院生化系人體解剖實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)共設(shè)置總?cè)莘e為7 L的塑料培養(yǎng)箱12個(gè)，其長(zhǎng)、寬、高分別為34.0、24.5、18.5 cm，所有試驗(yàn)裝置置于室內(nèi)，光照采用實(shí)驗(yàn)室窗戶射入的自然光，選用塑料泡沫作為定植板，均勻打孔待用。

1.2.2 試驗(yàn)方法 試驗(yàn)設(shè)置3種不同濃度污水，分別為A、B、C 3組，其濃度配比見表1。每組均設(shè)置4個(gè)重復(fù)，其中無水芹對(duì)照培養(yǎng)箱1個(gè)，有水芹平行試驗(yàn)培養(yǎng)箱3個(gè)。向所有試驗(yàn)裝置中加入5 L各濃度試驗(yàn)污水，并用記號(hào)筆做上標(biāo)記，先將試驗(yàn)水體靜置1 d使試驗(yàn)系統(tǒng)初始狀態(tài)基本一致，用去離子水補(bǔ)充蒸發(fā)的水量后測(cè)定各試驗(yàn)裝置內(nèi)水體的初始水質(zhì)指標(biāo)濃度。選取經(jīng)適應(yīng)性培養(yǎng)后的水芹植株并進(jìn)行清洗和消毒，用吸水紙吸去根部水分之后進(jìn)行初始鮮重測(cè)量，以每箱（26±1）g的水芹定植于塑料泡沫板上，水芹根部沒入污水中。試驗(yàn)時(shí)間為2013年12月31至2014年1月6日，試驗(yàn)期間采用自然光照，無調(diào)溫裝置，用去離子水補(bǔ)充蒸發(fā)的水量，水溫在9～13 ℃，氣溫在9～16 ℃。試驗(yàn)開始后每天早上9：00對(duì)試驗(yàn)水體進(jìn)行一次采樣，測(cè)定其水質(zhì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 水芹在3組污水中的生長(zhǎng)情況

將正常生長(zhǎng)、健壯均勻的水芹植株在3組污水中進(jìn)行培養(yǎng)，試驗(yàn)結(jié)束后水芹植株全部存活且均能正常生長(zhǎng)，在培養(yǎng)0 d和6 d時(shí)測(cè)量各組水芹鮮重，結(jié)果見表2。由表2可知， B組水芹生長(zhǎng)速率最快，培養(yǎng)6 d時(shí)鮮重為33.97 g，比初始鮮重增重7.93 g，增長(zhǎng)率為30.45%。

2.2 水芹對(duì)3組污水中氨氮的去除效果

由圖1可知，水芹對(duì)各處理組的氨氮吸附效果明顯，隨著時(shí)間的推移各處理組與其對(duì)照相比均呈現(xiàn)明顯下降的趨勢(shì)。

3組水體中氨氮去除率見表3，其中水芹對(duì)B組水體中氨氮的去除率最高，為59.34%。

2.3 水芹對(duì)3組污水中正磷酸鹽的去除效果

由圖2可知，水芹對(duì)各處理組的正磷酸鹽吸附效果與氨氮趨勢(shì)一致，吸附效果明顯，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)各處理組與其對(duì)照相比均呈現(xiàn)明顯下降的趨勢(shì)。

水芹對(duì)3組污水水體中正磷酸鹽的去除率見表4。由表4可知，水芹對(duì)A組水體中正磷酸鹽的去除率最高，達(dá)44.42%。

3 討論

在9～12 ℃冬季低溫下，水芹在生活污水中均能存活并正常生長(zhǎng)，水芹在不同濃度污水中對(duì)氨氮和正磷酸鹽的最高去除率分別達(dá)到59.34%和44.42%，能有效去除污水中氨氮和正磷酸鹽的含量，表現(xiàn)出很好的耐污性，對(duì)生活污水有一定的凈化能力。

3.1 水芹對(duì)氨氮的去除效果

氨氮是以游離氨態(tài)氮或銨鹽態(tài)氮形式廣泛存在于地下水和地表水中，水體中氨氮的含量是評(píng)判水體污染程度的重要監(jiān)測(cè)指標(biāo)，其來源主要是生活污水中含氮的有機(jī)物受微生物的分解作用而生成。水體中氨氮去除的主要途徑為植物的吸收和微生物的脫氮作用[15]。本試驗(yàn)中3組濃度污水中對(duì)照組氨氮含量趨于不變，說明對(duì)照組生活污水中微生物對(duì)氨氮的作用效果不明顯，與曾愛平等[16]試驗(yàn)時(shí)空白組氨氮含量在前期時(shí)變化不大的試驗(yàn)結(jié)果相一致。試驗(yàn)組氨氮含量與對(duì)照相比明顯下降，這是由于水芹植株生長(zhǎng)時(shí)對(duì)營(yíng)養(yǎng)的大量需求，導(dǎo)致氨氮被快速吸收利用。試驗(yàn)中水芹對(duì)B組污水的氨氮去除率最高，而余世金等[17]試驗(yàn)時(shí)則表現(xiàn)出試驗(yàn)組氨氮去除率隨污水濃度增加而增大，形成這種差異的原因可能是除了有水芹的吸收作用外，還有一部分微生物參與到氮素循環(huán)之中。水芹改變了水體環(huán)境如溫度、溶氧量、pH等，同時(shí)改變了微生物的生長(zhǎng)狀態(tài)。水芹根部為微生物提供附著場(chǎng)所，水芹根系分布密度、多少影響了水體中微生物的生長(zhǎng)繁殖及活性。

3.2 水芹對(duì)正磷酸鹽的去除效果

廢水中的磷包括有機(jī)磷和無機(jī)磷，無機(jī)磷可分為正磷酸鹽和縮合磷酸鹽兩大類，其中正磷酸鹽也稱活性磷酸鹽，通常磷呈正磷酸鹽的形式被植物吸收[18]，植物根系吸收正磷酸鹽來進(jìn)行自身組織合成和生長(zhǎng)。在本次試驗(yàn)中，對(duì)照組正磷酸鹽的含量趨于不變，而試驗(yàn)組的含量均有明顯下降，且濃度越高去除率越高，與黃田等[19]的試驗(yàn)結(jié)果相一致。水芹根部呼吸作用需要大量的磷，水芹通過根系不斷吸收正磷酸鹽，水體濃度越高，其去除率越高，綜合推斷水體中正磷酸鹽含量下降的主要原因是水芹的吸收作用。

此次試驗(yàn)中，水體中微生物的數(shù)量、活性未能被有效地測(cè)定，水芹吸收和微生物作用對(duì)去除氮、磷的貢獻(xiàn)率，水芹的生長(zhǎng)發(fā)育、生理指標(biāo)、具體吸收作用機(jī)理和過程以及微生物的作用還有待進(jìn)一步試驗(yàn)研究。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王曉菲.水生動(dòng)植物對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體的聯(lián)合修復(fù)研究[D].重慶：重慶大學(xué)，2012.

[2] 譚洪新，劉艷紅，朱學(xué)寶，等.閉合循環(huán)水產(chǎn)養(yǎng)殖-植物水栽培綜合生產(chǎn)系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)及運(yùn)行效果[J].水產(chǎn)學(xué)報(bào)，2004，28（6）：689-694.

[3] 邴旭文，陳家長(zhǎng).浮床無土栽培植物控制池塘富營(yíng)養(yǎng)化水質(zhì)[J].湛江海洋大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，21（3）：29-33.

[4] 趙有為.中國(guó)水生蔬菜[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，1999.

[5] 何順志，徐文芬.貴州中草藥資源研究[M].貴陽：貴州科學(xué)技術(shù)出版社，2007.

[6] 黃正明.有關(guān)中草藥水芹現(xiàn)代研究的若干探討[J].世界華人消化雜志，2001，9（1）：1-5.

[7] 王 雁，江解增，劉 浩，等.濕栽水芹小葉和葉柄營(yíng)養(yǎng)成分分析[J].中國(guó)蔬菜，2007（11）：13-15.

[8] 黃凱豐，時(shí) 政，歐 騰，等.水芹的營(yíng)養(yǎng)保健成分分析[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（5）：434-435.

[9] 秦玉蓮，江解增，薛新華，等.GA3處理后不同時(shí)間采收對(duì)水芹產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].長(zhǎng)江蔬菜（學(xué)術(shù)版），2009（16）：40-42.

[10] 周元清，李秀珍，唐瑩瑩，等.不同處理水芹浮床對(duì)城市河道黑臭污水的脫氮效果及其機(jī)理研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2011， 31（10）：2192-2198.

[11] 徐曉鋒，史龍新，許 海，等.水培經(jīng)濟(jì)植物對(duì)污水中磷的吸收利用及去除效果[J].生態(tài)學(xué)雜志，2006，25（4）：383-388.

[12] 王旭明，匡 晶.水芹菜對(duì)污水凈化的研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)，1999，18（1）：34-35.

[13] 陳佳容.水化學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，1996.136-139.

[14] 林建國(guó)，陳 波.以去離子水代替無氨水用于廢水中氨氮的測(cè)定[J].理化檢驗(yàn)（化學(xué)分冊(cè)），2010（10）：1218-1219.

[15] 潘瑞熾.植物生理學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2008.30.

[16] 曾愛平，劉洪見，徐曉薇，等.2種挺水植物治理生活污水的研究[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009（4）：806-808.

[17] 余世金，徐晶晶.水芹對(duì)生活污水的凈化效應(yīng)研究[J].安慶師范學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011，17（4）：78-81.

篇5

關(guān)鍵詞：氨氮含量較低污水；厭氧氨氧化；影響因素

當(dāng)前，我國(guó)城市污水中C/N比值普遍偏低，再加上我國(guó)污水排放標(biāo)準(zhǔn)逐漸提高，傳統(tǒng)脫氮工藝難以實(shí)現(xiàn)污水總氮、氨氮達(dá)標(biāo)。厭氧氨氧化作為新型生物脫氮技術(shù)，能夠分別以污水中的氨、亞硝酸鹽作為電子供體、受體，并在厭氧狀態(tài)下將污水中的氮除去。和傳統(tǒng)脫氮工藝相比較，厭氧氨氧化不但不需要外加碳源，能夠節(jié)約50%堿消耗量、62.5%供氧量，且短程硝化的產(chǎn)泥量約為傳統(tǒng)脫氮工藝的15%。但是，厭氧氨氧化也存在著厭氧氨氧化工藝細(xì)菌生長(zhǎng)速度相對(duì)緩慢，污水中氨氮含量高，脫氮需于無單質(zhì)氧狀態(tài)下進(jìn)行等缺點(diǎn)[1]。為拓展厭氧氨氧化的應(yīng)用范圍，將其應(yīng)用于氨氮含量較低的污水之中，我單位展開影響氨氮含量較低污水厭氧氨氧化的因素研究，現(xiàn)總結(jié)報(bào)告如下。

1 材料與方法

1.1 裝置

實(shí)驗(yàn)裝置使用有機(jī)玻璃制造的下向流生物膜濾池，高2m，內(nèi)徑7cm，填料為粒徑2.5-5mm的頁巖顆粒，填料高度1.6m。

1.2 試驗(yàn)原水

實(shí)驗(yàn)選擇我單位所在地污水處理廠沉池出水，其中TOC：9.02-12.21mg/L，COD25.23-44.67mg/L，NH3-N：14.89-40.12mg/L，pH值：7.39-7.84，水溫：25-28℃。

1.3 細(xì)菌培養(yǎng)

接種污泥選擇主要含硝化細(xì)菌的污泥，為達(dá)到厭氧氨氧化工藝要求，實(shí)驗(yàn)進(jìn)程中需在原水中加入亞硝酸鹽。進(jìn)水中NH3-N：NO2-N=1：1.3，濾速：2.49m/h。培養(yǎng)2-3個(gè)月，當(dāng)原水中NH3-N維持40.12mg/L，濾池NH3-N穩(wěn)定去除率≥98%，培養(yǎng)結(jié)束。

1.4 分析指標(biāo)

分析COD、TOC、IC、NH3-N、PH值、NO2--N、溫度等指標(biāo)。

2 結(jié)果及分析

2.1 NO2--N對(duì)厭氧氨氮氧化的影響

隨著進(jìn)水中 NO2--N濃度的不斷增加，去除氨氮的速率也逐漸增加，當(dāng) NO2--N達(dá)到120.43mg/L時(shí)，去除氨氮的速率也達(dá)到最大值3.30mg/L?min，當(dāng)去除氨氮的速率達(dá)到最大值后，若繼續(xù)增加進(jìn)水中NO2--N的濃度，去除氨氮的速率卻不增反降，但是去除氨氮的速率仍然比NO2--N濃度為61.23mg/L時(shí)去除氨氮的速率高。這充分說明NO2--N的濃度對(duì)厭氧氨氮氧化需控制在一定濃度范圍內(nèi)，濃度越高，厭氧氨氮氧化速率就越快，當(dāng)達(dá)到峰值后，濃度越高反而會(huì)抑制厭氧氨氮氧化速率的特點(diǎn)。究其原因主要為，在未達(dá)到峰值前，隨著NO2--N濃度的逐漸升高，參與厭氧氨氮氧化的細(xì)菌活性逐漸增加，當(dāng)達(dá)到峰值后，盡管參與厭氧氨氮氧化的細(xì)菌活性被抑制，但其活性并沒有完全喪失，反而維持在較高的水平。

2.2 碳對(duì)厭氧氨氮氧化的影響

2.2.1 無機(jī)碳對(duì)厭氧氨氮氧化的影響

隨著進(jìn)水中無機(jī)碳濃度的不斷增加，去除氨氮的速率也逐漸增加，當(dāng)無機(jī)碳達(dá)到56.03mg/L時(shí)，去除氨氮的速率也達(dá)到最大值5.01mg/L?min，當(dāng)去除氨氮的速率達(dá)到最大值后，若繼續(xù)增加進(jìn)水中無機(jī)碳的濃度，去除氨氮的速率卻呈現(xiàn)出逐漸下降的趨勢(shì)。在一定濃度范圍內(nèi)，適當(dāng)增加無機(jī)碳的濃度能夠促進(jìn)厭氧氨氮氧化的進(jìn)行，當(dāng)反應(yīng)速率達(dá)到峰值后再增加無機(jī)碳的濃度，其反應(yīng)速率將隨著無機(jī)碳濃度的增加而逐漸下降。其原因主要為，當(dāng)無機(jī)碳的濃度在一定范圍內(nèi)，厭氧型氨氮氧化細(xì)菌將大量繁殖，進(jìn)而促進(jìn)反應(yīng)的快速進(jìn)行。當(dāng)無機(jī)碳的濃度超過一定范圍，異養(yǎng)型反硝化細(xì)菌將大量繁殖，并爭(zhēng)奪厭氧型氨氮氧化細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖的基質(zhì)，從而導(dǎo)致厭氧氨氮氧化速率下降[2]。

2.2.2 有機(jī)碳對(duì)厭氧氨氮氧化的影響

在保證進(jìn)水中氨氮濃度不變的情況下，當(dāng)進(jìn)水中有機(jī)碳的濃度越高，去除氨氮的速率卻逐漸下降。有機(jī)碳的濃度對(duì)于厭氧氨氮氧化反應(yīng)具有抑制作用。究其原因，主要包括兩個(gè)方面：（1）厭氧氨氧化細(xì)菌為化能自養(yǎng)型專性厭氧菌，在有機(jī)碳存在條件下時(shí)，反應(yīng)容器內(nèi)異養(yǎng)菌的繁殖速度遠(yuǎn)大于厭氧氨氧化細(xì)菌，異養(yǎng)菌占有的基質(zhì)就越多，從而對(duì)厭氧氨氧化細(xì)菌的繁殖形成抑制作用，并且有機(jī)碳濃度越高，異養(yǎng)菌的繁殖速度越大，厭氧氨氧化數(shù)量就越少，厭氧氨氧化效率就越低。（2）大量繁殖的異養(yǎng)菌對(duì)NO2--N產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)性爭(zhēng)奪，導(dǎo)致厭氧氨氧化細(xì)菌能夠利用的NO2--N顯著減少，致使厭氧氨氧化速率降低。本研究還發(fā)現(xiàn)，在較高無機(jī)碳濃度條件下，厭氧氨氧化細(xì)菌在較短時(shí)間內(nèi)的生長(zhǎng)繁殖盡管被抑制，但生長(zhǎng)繁殖仍然可以進(jìn)行，但當(dāng)較高無機(jī)碳濃度持續(xù)時(shí)間在14d以上，厭氧氨氧化細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖能力則會(huì)完全喪失，即使無機(jī)碳濃度降低，厭氧氨氧化細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖能力也無法恢復(fù)[3]。

2.3 溫度對(duì)厭氧氨氮氧化的影響

在維持進(jìn)水NH3-N不變的條件下，在15.00-28.00℃溫度范圍內(nèi)，隨著溫度的逐漸升高，去除氨氮的速率也逐漸增大，此外，在進(jìn)水的溫度發(fā)生變化時(shí)，反應(yīng)濾池內(nèi)氨氮容積負(fù)荷率也隨著水溫的變化而變化，水溫逐漸升高，容積負(fù)荷率也隨之逐漸升高，反之，水溫逐漸降低，容積負(fù)荷率也隨之逐漸降低。這充分說明，在一定溫度范圍內(nèi)，厭氧氨氧化細(xì)菌對(duì)于溫度的變化非常敏感，溫度升高，厭氧氨氧化細(xì)菌活性增加，溫度降低，厭氧氨氧化細(xì)菌活性降低，可見，低溫環(huán)境對(duì)于厭氧氨氧化反應(yīng)具有抑制作用。鄭平等學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，厭氧氨氧化細(xì)菌活性較高的溫度范圍為30℃-40℃，溫度高于40℃或者低于15℃，厭氧氨氧化細(xì)菌的活性就會(huì)顯著降低。本研究結(jié)果與上述研究結(jié)論基本一致，為鄭平等學(xué)者的研究提供了支撐。

2.4 pH對(duì)厭氧氨氮氧化的影響

當(dāng)進(jìn)水pH值介于6.5-7.0之間時(shí)，去除氨氮的速率基本無變化，當(dāng)進(jìn)水pH值逐漸增大至弱堿性時(shí)，去除氨氮的速率逐漸增大，當(dāng)進(jìn)水pH=8時(shí)，去除氨氮的速率達(dá)到峰值，再繼續(xù)增加進(jìn)水pH值至8.5，去除氨氮的速率則顯著降低。這充分說明，厭氧氨氧化反應(yīng)最適合的pH值約在8左右，保持弱堿性環(huán)境，能夠提高厭氧氨氮氧化反應(yīng)的速率。Strous等學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，由于厭氧氨氮氧化反應(yīng)是于自養(yǎng)型細(xì)菌的作用下進(jìn)行的，在反應(yīng)進(jìn)行過程中，必須一定的二氧化碳作為碳源才能維持反應(yīng)的進(jìn)行，盡管厭氧氨氮氧化細(xì)菌異化作用對(duì)pH值不會(huì)產(chǎn)生影響，但是自養(yǎng)型細(xì)菌卻能夠固定二氧化碳導(dǎo)致環(huán)境pH略增大，并且在這種弱堿性環(huán)境中活性最大。為此，盡管大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為在厭氧氨氮氧化過程中無需使用酸堿中和劑，但是本研究發(fā)現(xiàn)，保持環(huán)境為弱堿性能夠促進(jìn)厭氧氨氮氧化反應(yīng)的發(fā)生。

3 結(jié)束語

總之，NO2--N、碳、溫度、pH均會(huì)對(duì)氨氮含量較低污水厭氧氨氧化產(chǎn)生一定的影響，為此，在氨氮含量較低污水厭氧氨氧化處理過程中，必須對(duì)這些因素的影響進(jìn)行充分考慮，提高厭氧氨氧化的反應(yīng)速率，進(jìn)而達(dá)到處理氨氮含量較低污水處理的目的。

參考文獻(xiàn)

[1]付麗霞，吳立波，張怡然，等.低含量氨氮污水厭氧氨氧化影響因素研究[J].水處理技術(shù)，2010，36（4）：50-55.

篇6

關(guān)鍵詞：飲用水氨氮水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

一、 飲用水中氨氮問題的現(xiàn)狀及原因

中國(guó)疾病預(yù)防控制中心環(huán)境與健康相關(guān)產(chǎn)品安全所副所長(zhǎng)白雪濤研究員，對(duì)自來水中可能存在的污染物的危害進(jìn)行了分析，他說：這些化合物污染水體后不但會(huì)使水的感官性狀惡化，產(chǎn)生異嗅和異味；還可引起人體慢性中毒，破壞骨髓造血功能，導(dǎo)致肝、腎損傷，損害神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)，甚至致癌、致畸、致突變。 其中，氨氮含量超標(biāo)對(duì)于飲用水的污染也在嚴(yán)重危害人們的健康。

現(xiàn)代生活中各種因素導(dǎo)致地表水體中的氨氮濃度達(dá)到了一個(gè)較高的程度，比如城市人口越來越集中，城市污水尚未得到有效處理，工業(yè)生產(chǎn)過程中經(jīng)常會(huì)有事故發(fā)生，以及在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大量使用化學(xué)肥料等等。在20世紀(jì)末期的環(huán)境狀況公報(bào)中的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我們國(guó)家的地表水環(huán)境除了長(zhǎng)江、珠江，七大水系都有嚴(yán)重的污染情況，并且存在水質(zhì)逐年下降的趨勢(shì)，氨氮在地表水體超標(biāo)污染物中的出現(xiàn)頻率很高。這對(duì)我國(guó)飲用水的安全問題構(gòu)成了威脅，了解造成飲用水中的氨氮濃度過高的原因，以及研究如何解決飲用水中氨氮的方法尤為重要。

時(shí)至今日雖然未曾有過飲用水中由于氨氮而損害人的健康方面的報(bào)道，可是在地表水體中如果氨氮含量過高的話，依然對(duì)水生生物有毒害影響，其中存在于水中的非離子氨（NH3）是造成毒害的主要原因。氨氮在水中有兩種存在形式，分別是非離子氨（NH3）和銨根（NH+4），二者之間的比例是以銨根為主，由水的PH值以及溫度影響。NH3轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，硝酸鹽，亞硝酸鹽與蛋白質(zhì)反應(yīng)生成致癌的亞硝胺。飲用水中硝酸鹽亞硝酸鹽含量高的話，就可能會(huì)引發(fā)身體疾病，損害到人體的健康，也就是可能會(huì)誘發(fā)高鐵血紅蛋白癥。由于氨存在硝化的過程，所以如果飲用水中的氨氮濃度過高的話，就會(huì)可能產(chǎn)生大量的亞硝酸鹽，比如，現(xiàn)在我國(guó)多層建筑越來越多，大部分都是在屋頂安裝有水箱，就很容易對(duì)人體的健康造成威脅，并且，這種屋頂?shù)乃浜苋菀妆欢挝廴荆埠苋菀仔纬伤浪默F(xiàn)象，水在屋頂?shù)乃淅镩L(zhǎng)時(shí)間保存，等用戶要用的時(shí)候，水箱中的亞硝酸鹽的含量已經(jīng)增加了，從而對(duì)人體造成危害。除此之外，氨氮濃度過高的情況下也會(huì)和氯產(chǎn)生反應(yīng)，就會(huì)大量增加消毒劑對(duì)水進(jìn)行消毒，而且會(huì)產(chǎn)生使人厭惡的嗅和味。

二、氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮的相互關(guān)聯(lián)及其危害

1氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮的來源

（1）城市生活污水中的食品殘?jiān)秃袡C(jī)物被微生物分解、農(nóng)田排水、農(nóng)作物生長(zhǎng)過程中氮肥的使用都會(huì)產(chǎn)生氨氮，并且和污水一起排入城市的污水處理廠或者直接排入水體中。

（2）亞硝酸鹽和氨的相互轉(zhuǎn)化

氨在有氧條件下的水中可以被轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，亞硝酸鹽生成硝酸鹽的同時(shí)在厭氧條件下被微生物作用轉(zhuǎn)化為氨。

（3）水泥廠、化肥廠、發(fā)電廠等化工類工廠以及汽車尾氣都排放含有氨的煙霧、氣體和粉塵，其中的氨溶于水之后轉(zhuǎn)化為氨氮。

2氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮的危害

（1）影響健康

在條件滿足的情況下，氨氮在水中會(huì)轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，而亞硝酸鹽會(huì)和蛋白質(zhì)反應(yīng)生成亞硝胺，亞硝胺是一種強(qiáng)致癌物質(zhì)，如果長(zhǎng)期飲用這種被污染的水會(huì)對(duì)健康十分有害。

（2）影響生態(tài)環(huán)境

水的PH值和水溫直接影響氨氮毒性，ph值和水溫越高，氨氮的毒性就越強(qiáng)，對(duì)魚類有類似亞硝酸亞的危害。氨氮對(duì)水生物含有危害作用的主要原因是游離氨，跟銨鹽相比，游離氨的毒性能大上幾十倍，并且堿性越強(qiáng)，毒性越大。氨氮中毒有慢性氨氮中毒和急性氨氮中毒之分。慢性中毒狀態(tài)會(huì)出現(xiàn)生長(zhǎng)減慢，組織損傷，攝食降低，降低氧在組織間的輸送。水中氨氮含量影響最大的還是魚類，能直接導(dǎo)致魚類死亡。急性中毒狀態(tài)會(huì)出現(xiàn)水生物亢奮，在水中喪失平衡、抽搐，甚至導(dǎo)致水生物的死亡。

三、 降低飲用水中氨氮濃度的方法

控制水源的污染是解決氨氮問題的根本方法，以當(dāng)前的客觀條件來看，在自來水廠中采用強(qiáng)化處理效果、增加處理工藝的方法來去除原水中的氨氮是很有必要的。當(dāng)下如果采用最經(jīng)濟(jì)，效果最好的方法還是生物法預(yù)處理。所謂生物法處理，說的是將生物處理工藝安排在常規(guī)處理工藝之前，利用微生物新陳代謝的現(xiàn)象初步來去除水中的氨氮，以及水中的有機(jī)物和硝酸鹽氮亞硝酸鹽氮的含量，如此方法可以改善水的沉淀性能以及混凝，同時(shí)對(duì)常規(guī)處理工藝的負(fù)荷也有減輕，對(duì)物化處理工藝的使用容量和周期有所增幅，節(jié)約處理經(jīng)費(fèi)，而且，經(jīng)過可生物降解物質(zhì)的處理后，水中導(dǎo)致突變物質(zhì)的前驅(qū)物質(zhì)和細(xì)菌在配水管網(wǎng)中反復(fù)滋長(zhǎng)的可能性都相對(duì)減少。生物轉(zhuǎn)盤、生物濾池、生物活性炭濾池和生物接觸氧化池等是眼下已經(jīng)研究成功的生物處理技術(shù)。還有一些相關(guān)供水單位使用折點(diǎn)加氯去除氨氮的方法，值得注意的是，在原水存在有機(jī)物污染的前提下，此方法產(chǎn)生的大量有機(jī)氯化物會(huì)使水的安全性降低，所以大部分情況下此工藝不被提倡。

四、 結(jié)論

我國(guó)地表的水污染情況在當(dāng)下是比較嚴(yán)重的，飲用水源大部分被氨氮污染。水源中氨氮濃度較高說明水體將存在新的有機(jī)污染，飲用水中氨氮的存在會(huì)產(chǎn)生嗅味問題，還會(huì)影響到管網(wǎng)末梢的亞硝酸鹽問題。當(dāng)下在飲用水中氨氮濃度的問題上很多歐洲國(guó)家都有比較嚴(yán)格的界定。對(duì)飲用水水源中氨氮濃度的方面我們國(guó)家也有相關(guān)限值，可是當(dāng)下自來水廠采用的飲用水標(biāo)準(zhǔn)GB 5749-85卻沒有明確限制水源中氨氮濃度的問題，我們應(yīng)當(dāng)逐漸控制飲用水中氨氮濃度的含量。解決飲水中氨氮濃度問題的根本方是法想辦法控制水源的污染，可是當(dāng)控制污染力度不足以解決問題的前提下，只能加強(qiáng)相關(guān)供水單位的除污能力，當(dāng)下解決氨氮問題最經(jīng)濟(jì)、最有效的方法應(yīng)該說是生物法處理技術(shù)了。

值得特殊強(qiáng)調(diào)的問題是，地下水的水質(zhì)動(dòng)態(tài)是和地表水的水質(zhì)相互聯(lián)系相互影響的，因?yàn)榈乇硭畷?huì)通過各種途徑滲入到地下，這時(shí)地表水就變成了地下水。雖然地下水被污染的過程是一個(gè)緩慢的過程，因?yàn)槲廴疚镌谙聺B過程中被各種阻礙物吸附、分解、截留、阻擋，地層越厚，對(duì)污染物的截留量就越大，但是，如果這樣長(zhǎng)年累月得往下滲透，總是會(huì)把地下水污染的。所以，如果地下水被污染了，就算是查明了污染源頭，但是要想使地下水恢復(fù)過來仍需要較長(zhǎng)的時(shí)間，這是因?yàn)橐呀?jīng)下滲的污染物仍留在地層中，它們還要繼續(xù)往下滲透，并且地下水的流動(dòng)速度相當(dāng)緩慢，溶解氧的含量比較低，含微生物也很少，因此自凈能力比較弱。因此想要將地下水進(jìn)行治理，需要十幾年的時(shí)間來努力，甚至幾十年才會(huì)成功，受工業(yè)廢水和生活污水污染的地下水，一般表現(xiàn)為鈣鹽、鎂鹽、氯化物、硝酸鹽顯著增加，其有毒污染物主要有酚、氰、汞、鉻、砷、石油及其他有機(jī)化合物。除此之外，在地表堆積著的工業(yè)廢渣以及生活垃圾等的可溶性成分也會(huì)隨雨水滲入地下，污染地下水。所以，解決地表水氨氮污染問題勢(shì)在必行。

參考文獻(xiàn)：

［1］中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)［J］.中國(guó)環(huán)境年鑒，1996，88-89.

篇7

關(guān)鍵詞：電廠循環(huán)冷卻排污水；外排處理；污水處理；SBOT；臭氧-活性炭過濾

1試驗(yàn)流程

選擇某電廠循環(huán)冷卻排污水（水量為7000m3/d）進(jìn)行試驗(yàn)分析，污水外排需要滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠主要水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB33/2169—2018）的相關(guān)要求，目標(biāo)水質(zhì)的pH標(biāo)準(zhǔn)值為6～9。試驗(yàn)流程為排污水—進(jìn)入集水池—在SBOT單元曝氣—投入混凝劑，泵后投入助凝劑—進(jìn)入澄清池—進(jìn)入濾池—進(jìn)入中間水池—經(jīng)過提升泵提升至臭氧氧化塔—進(jìn)入活性炭濾池—污水外排[1]。

2試驗(yàn)與分析方法

2.1試驗(yàn)方法

（1）SBOT運(yùn)行。第一階段，將水注滿，并加入300kg的專用菌種進(jìn)行悶曝，時(shí)間為3d。第二階段，將進(jìn)水量調(diào)整為初始進(jìn)水量的1/3，持續(xù)3d，每天投入100kg的菌種。第三階段，將進(jìn)水量調(diào)整為初始進(jìn)水量的2/3，持續(xù)3d，每天投入50kg菌種。第四階段，調(diào)整進(jìn)水量為滿負(fù)荷，并控制池內(nèi)溶解氧含量為3mg/L。（2）澄清池運(yùn)行。選擇除磷效果較好的PAFS、PAM為混凝劑，PAFS投加量控制在35mg/L；PAM的投加量控制在0.2mg/L[2]。當(dāng)污泥沉降比為30%時(shí)進(jìn)行排泥處理，排泥頻率為3～5min/2h。（3）濾池運(yùn)行。采用間歇定時(shí)方法，對(duì)出水質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)合試驗(yàn)需求和標(biāo)準(zhǔn)要求，確定反沖洗強(qiáng)度為14.4L/（s·m2）。（4）臭氧-活性炭過濾運(yùn)行。將污水與臭氧的接觸時(shí)間控制在30min，投加量為55mg/L。當(dāng)污水進(jìn)入活性炭濾池環(huán)節(jié)時(shí)，進(jìn)行反沖洗操作，強(qiáng)度控制在8L/（s·m2）[3]。

2.2分析方法

根據(jù)國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)污水的重鉻酸鹽指數(shù)（CODCr）、氨態(tài)氮（NH4+-N）、總氮（TN）、總磷（TP）、懸浮物（SS）指標(biāo)進(jìn)行分析?！冻擎?zhèn)污水處理廠主要水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定目標(biāo)水質(zhì)的重鉻酸鹽指數(shù)（CODCr）為20mg/L，氨態(tài)氮（NH4+-N）為1.5mg/L，總氮（TN）為10mg/L，總磷（TP）為0.3mg/L，懸浮物（SS）為10mg/L。

3試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1去除重鉻酸鹽指數(shù)（CODCr）的效果

對(duì)該試驗(yàn)SBOT、臭氧-活性炭單元的重鉻酸鹽指數(shù)（CODCr）去除效果進(jìn)行分析，具體如圖1、表1所示。結(jié)合圖1、表1數(shù)據(jù)分析可知，重鉻酸鹽指數(shù)（CODCr）的總體最大去除率為87.3%，最小去除率為84.6%，平均去除率為86.2%。該試驗(yàn)選擇的污水水源為城市水，重鉻酸鹽指數(shù)（CODCr）多為難降解有機(jī)物，可生化性較差。該試驗(yàn)選擇應(yīng)用SBOT單元，原因在于其運(yùn)行中，進(jìn)水端的厭氧環(huán)境為重鉻酸鹽指數(shù)（CODCr）的降解提供了便利條件[4]。該試驗(yàn)的SBOT單元末端出現(xiàn)少量玫瑰旋輪蟲，表明此單元具有活性污泥特性。通過臭氧氧化處理，羥基自由基對(duì)有機(jī)物進(jìn)行進(jìn)一步降解，并在活性炭吸附作用下提高了重鉻酸鹽指數(shù)（CODCr）的去除效果。

3.2去除氨態(tài)氮（NH4+-N）的效果

對(duì)該試驗(yàn)SBOT單元的氨態(tài)氮（NH4+-N）去除效果進(jìn)行分析，具體如圖2、表2所示。結(jié)合圖2、表2數(shù)據(jù)分析，氨態(tài)氮（NH4+-N）的總體去除率為99.2%，去除效果良好。由于氨態(tài)氮（NH4+-N）的去除效果受到曝氣均勻度、生物載體量等因素影響，因此在一定范圍內(nèi)，溶解氧的含量越高，氨態(tài)氮（NH4+-N）的去除效果越好。該試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溶解氧的含量超過6mg/L時(shí)，生物載體的磨損增加，總氮的去除效果受到影響，降低了水中的有機(jī)物含量，使混合液夾帶氧氣進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)，不利于厭氧菌生長(zhǎng)。為了提升氨態(tài)氮（NH4+-N）的去除效果，降低碳源消耗，基于該試驗(yàn)圖2、表2數(shù)據(jù)分析，確定溶解氧含量為2.9mg/L左右[5]。

3.3去除總氮（TN）的效果

對(duì)該試驗(yàn)SBOT單元的總氮（TN）去除效果進(jìn)行分析，具體如圖3、表3所示。結(jié)合圖3、表3數(shù)據(jù)分析，總氮（TN）的總體平均去除率為75.6%，與傳統(tǒng)生化工藝相比，去除效果較好?？偟═N）的去除效果受到碳氮比、回流比、pH值等因素影響[6]。該試驗(yàn)中，SBOT單元應(yīng)用了活性污泥法、生物膜法，利用兩種方法的特性加速池內(nèi)水流的切割氣泡運(yùn)動(dòng)，提高了氧利用率，形成良好的厭氧氨氧化微單元?；谏鲜龇治觯鞔_在碳氮比為2左右時(shí)，總氮的去除效果最佳。

3.4去除總磷（TP）的效果

對(duì)該試驗(yàn)SBOT單元的總磷（TP）去除效果進(jìn)行分析，具體如圖4、表4所示。結(jié)合圖4、表4數(shù)據(jù)分析，總磷（TP）的總體平均去除率為91.1%，去除效果良好。由于去除總磷需要通過生化與化學(xué)作用方式，因此需要通過化學(xué)輔助除磷[7]。特別是在澄清單元運(yùn)行過程中，需要投加聚合鋁鐵進(jìn)行水解反應(yīng)，產(chǎn)生氫氧化鐵[Fe(OH)3]，吸附磷酸根生成磷酸鐵（FePO4）等難溶化合物[8]。

3.5去除懸浮物（SS）的效果

對(duì)該試驗(yàn)SBOT單元的懸浮物（SS）去除效果進(jìn)行分析，具體如圖5、表5所示。結(jié)合圖5、表5數(shù)據(jù)分析，懸浮物（SS）的總體去除率最大值為97.5%，最小值為89%，平均值為91.8%，該試驗(yàn)的懸浮物（SS）去除效果良好。由于懸浮物（SS）由脫落的生物膜、部分無機(jī)污泥顆粒組成，因此在去除懸浮物（SS）的過程中，少部分懸浮物（SS）可以通過排泥管排出，而大部分懸浮物（SS）可以在澄清單元運(yùn)行中通過混凝沉淀去除，殘余的部分膠體物可以通過過濾方式去除[9]。綜合分析該試驗(yàn)效果，SBOT工藝在懸浮物（SS）去除方面具有穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)。

4結(jié)論

（1）應(yīng)用SBOT工藝，可以提高污水處理效果（溶解氧含量為3mg/L）。重鉻酸鹽指數(shù)（CODCr）平均去除率為86.2%，氨態(tài)氮（NH4+-N）的總體去除率為99.2%，總氮（TN）的總體平均去除率為75.6%，總磷（TP）的總體平均去除率為91.1%，懸浮物（SS）的平均去除率為91.8%。與傳統(tǒng)生化工藝相比，基于SBOT工藝的排污水處理方式具有穩(wěn)定性高、效果良好等優(yōu)點(diǎn)。（2）在澄清單元運(yùn)行過程中，可以投加聚合鋁鐵進(jìn)行水解反應(yīng)，以產(chǎn)生氫氧化鐵[Fe(OH)3]，吸附磷酸根生成磷酸鐵（FePO4）等難溶化合物。同時(shí)，通過混凝沉淀方式，可以去除懸浮物（SS），提高了試驗(yàn)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]肖艷.電廠循環(huán)冷卻排污水達(dá)標(biāo)外排處理試驗(yàn)研究[J].能源環(huán)境保護(hù),2021,35(4):34-38.

[2]楊秀美,郭瑩,廖健.工業(yè)污水排放監(jiān)測(cè)與水質(zhì)預(yù)警研究綜述[J].化纖與紡織技術(shù),2021,50(5):42-44.

[3]鄭思偉,唐偉,閆蘭玲,等.城鎮(zhèn)污水處理廠污染物去除協(xié)同控制溫室氣體的核算及排放特征研究[J].環(huán)境污染與防治,2019,41(5):556-559+583.

[4]杜葆強(qiáng),張朝陽,胡明明,等.9F級(jí)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)供熱機(jī)組循環(huán)冷卻水電化學(xué)處理試驗(yàn)研究[J].全面腐蝕控制,2021,35(2):36-41.

[5]馬嵐.電容去離子技術(shù)用于電廠循環(huán)冷卻排污水脫鹽實(shí)驗(yàn)研究[D].北京:華北電力大學(xué)(北京),2021.

[6]許振華,李會(huì)鵬,張建華,等.結(jié)晶軟化處理技術(shù)用于電廠循環(huán)水補(bǔ)充水處理的試驗(yàn)研究[J].應(yīng)用能源技術(shù),2020(9):40-42.

[7]金文龍,樂暉.強(qiáng)降雨對(duì)昆承湖總磷濃度的影響分析[J].環(huán)境保護(hù)科學(xué),2021,47(5):123-125+139.

[8]李碧瑩,馬曉娜,田會(huì)芹,等.鹽度對(duì)養(yǎng)殖水體中總氮總磷濃度測(cè)定的影響研究[J].海洋湖沼通報(bào),2021,43(5):127-135.

篇8

【關(guān)鍵詞】生活污水；處理回用；生物脫氮；膜過濾

1. 前言

隨著工業(yè)化、城市化進(jìn)程的加快，人們的生活和生產(chǎn)活動(dòng)，增加了對(duì)淡水資源的需求，人民生活水平不斷提高，更增加了對(duì)淡水資源的需求。目前，我國(guó)水資源嚴(yán)重短缺，人均水資源占有量?jī)H有2460m3，為世界平均水平的1/4，為解決水資源的供需矛盾，進(jìn)行城市生活污水處理回用，是解決水資源重復(fù)利用的有效途徑。

2. 傳統(tǒng)生活污水處理方法的不足

2.1深度處理生活污水中的污染物，達(dá)到回用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，是當(dāng)今生活污水處理的基本要求。

2.2生活污水主要污染物為有機(jī)物、氨氮和糞大腸菌群。有機(jī)物是微生物的營(yíng)養(yǎng)源，有機(jī)物含量越多，細(xì)菌繁殖量越大，產(chǎn)生黏泥沉積、垢下腐蝕越嚴(yán)重；氨的存在促使硝化菌群的大量繁殖，導(dǎo)致系統(tǒng)pH值降低，腐蝕加?。患S大腸菌群會(huì)使水顏色發(fā)黑，發(fā)生惡臭，形成黏泥。

2.3傳統(tǒng)的生活污水生物處理方法有A/O（厭氧/好氧法）工藝、A2/O（厭氧2/好氧法）工藝、SBR（序批式活性污泥法）工藝、氧化溝工藝。固液分離均采用自然沉降方式。傳統(tǒng)的生活污水生物處理方法在去除BOD5、脫氮、除磷方面取得了一定的效果，卻不能達(dá)到回用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，原因如下：

（1）傳統(tǒng)的生活污水生物處理方法BOD污泥負(fù)荷（進(jìn)水污染物負(fù)荷/生物量）不能太低，太低容易產(chǎn)生沉降性差的污泥。

（2）污泥沉淀池靠自然沉降效果不好，污泥伴隨出水流失導(dǎo)致了出水水質(zhì)變差。

（3）部分硝化菌會(huì)伴隨出水流失，硝化菌濃度較低，限制了系統(tǒng)中污染物的去除率。

（4）傳統(tǒng)生物處理方法對(duì)部分高分子有機(jī)物、懸浮物和細(xì)菌難以除掉。

3. MBR工藝簡(jiǎn)介

MBR工藝體現(xiàn)的是“治理、回用”的節(jié)水理念。 MBR膜生物反應(yīng)器（Membrane Bioreactor）工藝是傳統(tǒng)的生物處理工藝和膜分離技術(shù)相結(jié)合發(fā)展起來的。MBR工藝由生物處理和膜處理兩部分組成。生物處理部分包括缺氧池、好氧池；膜處理部分包括膜池。 MBR膜分離技術(shù)采用超濾法，取代傳統(tǒng)生物處理沉淀池，固液分離效果好，為解決回用水質(zhì)問題提供了可靠保證。

3.1MBR工藝原理。

3.1.1生物處理部分的原理。生物處理部分采用缺氧池、好氧池來處理生活污水中氮污染物。生活污水中氮主要以有機(jī)氮、氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮的形態(tài)存在。其中有機(jī)氮占40%～55%，氨氮占40%～55%，亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮僅占0～5%。廢水生物脫氮是在缺氧池和好氧池中，將有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨氮，通過硝化菌作用，將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮、硝態(tài)氮，再通過反硝化菌作用將硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)?，從而達(dá)到從廢水中脫氮的目的。

3.1.2膜處理部分的原理。膜處理部分采用膜池，針對(duì)傳統(tǒng)生活污水生物處理方法難以降解的高分子物質(zhì)、膠體、蛋白質(zhì)、微粒等的情況，將污水經(jīng)再加壓后，經(jīng)過超濾膜的極小孔徑進(jìn)行超過濾。利用高分子材料超濾膜的滲濾選擇性，能夠截留化學(xué)澄清或生物化學(xué)處理過程中未能沉降的懸浮顆粒和微絮凝體，所有懸浮物、磷、重金屬、細(xì)菌、病毒、和其他物質(zhì)都被超濾膜分離。從而使處理后的水質(zhì)達(dá)到回用指標(biāo)。

3.2MBR工藝流程。

3.2.1MBR工藝流程圖（見圖1）：

圖1MBR工藝流程圖3.2.2MBR工藝流程說明。 廢水經(jīng)過兩道機(jī)械格柵，去除大塊懸浮物，進(jìn)入缺氧池和好氧池中進(jìn)行硝化反硝化反應(yīng)脫氮，再進(jìn)入膜池進(jìn)行固液分離。膜池出水由抽吸泵抽入回用水池。膜池內(nèi)污泥由污泥泵提升部分回流至缺氧池，剩余污泥進(jìn)入污泥脫水機(jī)進(jìn)行脫水。在膜池內(nèi)，為了減少膜污染，采用鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行攪拌和清洗。

3.3MBR工藝優(yōu)缺點(diǎn)分析。

（1）不產(chǎn)生污泥膨脹。因?yàn)镸BR工藝中BOD污泥負(fù)荷低，污泥處于高內(nèi)源呼吸相，細(xì)菌內(nèi)源代謝后只留下惰性的殘留物，產(chǎn)泥量很少。MBR反應(yīng)器的污泥產(chǎn)率低于傳統(tǒng)活性污泥法。傳統(tǒng)活性污泥法的污泥產(chǎn)率為0.5～1.0KgMLSS/KgBOD，MBR工藝的污泥產(chǎn)率僅為0.1～0.3KgMLSS/KgBOD。BOD污泥負(fù)荷低，泥齡長(zhǎng)，抑制絲狀菌的增值，解決了傳統(tǒng)活性污泥法的污泥膨脹問題（Adham&Gagliardo，1998）。

（2）生物降解效率高。超濾膜對(duì)污水中有機(jī)物的截留，增加了生物反應(yīng)池的降解效率。主要原因有三：其一，維持了較高的污泥濃度；其二，有機(jī)污染物的氧化降解過程是一放熱反應(yīng)，由于污泥濃度較高，

生物反應(yīng)池更容易維持在較高的溫度下運(yùn)行，保證了細(xì)菌較高的生物活性；其三，有機(jī)物的降解需要微生物在反應(yīng)池的停留時(shí)間大于降解該有機(jī)物的最小污泥停留時(shí)間。膜生物反應(yīng)器工藝由于微生物泥齡較長(zhǎng)，一些傳統(tǒng)工藝難降解的有機(jī)物都會(huì)為膜生物反應(yīng)器降解。因而MBR工藝的有機(jī)物降解效率要比傳統(tǒng)方法高10～15倍（Buisson等，1998）。出水水質(zhì)能夠達(dá)到BOD：5mg/L、 NH4+-N：5mg/L、SS：5mg/L。

（3）由于膜價(jià)格和膜更換費(fèi)用高昂，MBR工藝的應(yīng)用范圍曾受到限制。近十多年來膜技術(shù)發(fā)展迅速，膜更換費(fèi)用已經(jīng)從全部費(fèi)用中所占的比例約54%下降到不足9%（Churchouse&Wildgoose，2004）。隨著膜技術(shù)的不斷革新、膜壽命的不斷延長(zhǎng)，膜水通量的逐步提高和運(yùn)行過程中膜污染的逐步減少（包括膜污染引起的膜更換），以及采取必要的措施，比如在膜池內(nèi)超濾膜的下方以一定強(qiáng)度的空氣不斷對(duì)膜進(jìn)行沖洗抖動(dòng)，既起到為生物氧化供氧的作用，又防止活性污泥附著在膜的表面造成膜污染。MBR工藝的優(yōu)勢(shì)在生活污水處理與回用中逐步顯現(xiàn)出來。

4. 結(jié)束語

MBR工藝流程簡(jiǎn)單；出水水質(zhì)好，滿足回用要求，達(dá)標(biāo)穩(wěn)定，泥齡控制簡(jiǎn)單，對(duì)比生長(zhǎng)速率小、對(duì)世代周期長(zhǎng)的硝化細(xì)菌特別有利；污泥產(chǎn)量低，脫水后外運(yùn)處理量少；總投資基本相當(dāng)情況下占地面積較省，運(yùn)行成本較低。由于MBR工藝的明顯優(yōu)點(diǎn)，MBR工藝在生活污水處理及回用上有著廣闊的應(yīng)用前景，建議全社會(huì)廣泛采用MBR工藝法來替代傳統(tǒng)生活污水處理方法，以達(dá)到污水處理后回用的目的。

[文章編號(hào)]1006-7619（2013）03-21-195

篇9

關(guān)鍵詞：污水；水質(zhì)分析；水質(zhì)預(yù)測(cè)；

中圖分類號(hào)：U664.9+2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

天津市重點(diǎn)項(xiàng)目之一、中國(guó)內(nèi)地第一家實(shí)行BOD總體招標(biāo)項(xiàng)目――濱海新區(qū)漢沽營(yíng)城污水處理廠項(xiàng)目自運(yùn)行以來，以日處理10萬噸污水的優(yōu)良成績(jī)，經(jīng)過處理后的水將可達(dá)到城鎮(zhèn)污水排放一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，COD的減排量已達(dá)3000噸，建成當(dāng)年污水廠就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)COD減排量超225噸。本文即通過采樣監(jiān)測(cè)并分析該污水廠進(jìn)水水質(zhì)的分析指標(biāo)(pH、SS、總氮、總磷、氨氮、COD等)，在為期3個(gè)月的水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料的基礎(chǔ)上分析該污水進(jìn)水水質(zhì)現(xiàn)狀、特征、變化及其原因。

1 研究意義

在漢沽化工園區(qū)周邊水環(huán)境發(fā)生惡性質(zhì)變之前，通過對(duì)進(jìn)水水質(zhì)的分析，及時(shí)為水處理企業(yè)提供可靠依據(jù)，并采取相應(yīng)的污水處理調(diào)整措施，減少出水污染生態(tài)環(huán)境。那么就要提出預(yù)警、預(yù)報(bào)，防水質(zhì)變化的發(fā)生[1]，故本文在提高漢沽營(yíng)城污水處理廠效率，降低水處理成本方面具有一定的積極意義。

2 研究方法

首先，根據(jù)研究目的，針對(duì)研究對(duì)象，即該污水廠，進(jìn)行周遭環(huán)境的調(diào)查研究、向?qū)＜易稍儯醪酱_定研究方向及方法。

其次，調(diào)查周邊企業(yè)排水情況、自行監(jiān)測(cè)所研究對(duì)象的水質(zhì)指標(biāo)，對(duì)其各個(gè)具有代表性的水質(zhì)指標(biāo)的波動(dòng)范圍、幅度大小等實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)資料進(jìn)行整理、歸類和分析，并進(jìn)行必要的篩選和優(yōu)化監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的工作。

第三，查閱國(guó)內(nèi)外有關(guān)水質(zhì)研究理論和方法的文獻(xiàn)，對(duì)水質(zhì)分析的理論和方法體系有一定的理解。

第四，通過詳細(xì)地分析水質(zhì)類型和特點(diǎn)，分析影響該進(jìn)水水質(zhì)變化的主要因素，研究其變化趨勢(shì)。

3 原水水質(zhì)分析

本文污水處理廠接納的污水為區(qū)域內(nèi)的園區(qū)企業(yè)污水和生活污水混合組成。本工程排水，即再生水目前主要用來綠化和景觀河道補(bǔ)充水回用，隨著化工園規(guī)劃的進(jìn)一步實(shí)施，再生水將回用道園內(nèi)綠化、道路噴灑、景觀河道補(bǔ)充水和企業(yè)用水上去。依據(jù)國(guó)家《城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質(zhì)》(GB/T 18921．2002)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)排放水中的TN、NH3-N和TP都有較嚴(yán)格的要求，如下所示：

根據(jù)后續(xù)水處理出水水質(zhì)要求及園區(qū)污水的水質(zhì)特征，確定預(yù)警指標(biāo)為：pH、SS、CODcr、TP、TN、NH3-N。經(jīng)過連續(xù)監(jiān)測(cè)，測(cè)的數(shù)據(jù)如下所示：

pH：7.07，7.Ol，6.99，7.14，7.89，7.19

總氮：15.37，16.70，17.44，20.09，35.84，25.29

氨氮：8.39，12.28，9.33，12.60，26.40，26.31

總磷：4.59，3.26，3.18，2.50，2.68，4.19

COD（mg/L）：263.15，196.76，264.39，368.72，305.66，120.30

SS（mg/L）：96，8l，107，137，78，63

水質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)如下所示：

pH總氮 氨氮總磷CoDSS

平均值：7．59 27．36 22．14 3．28 254．65 88．62

標(biāo)準(zhǔn)差：0．59 10．31 10．41 1．4l 137．05 57．22

最大值：8．93 53．6l 50．71 7．49 913．94 294．00

最小值：6．78 11．57 8．21 1．20 102．62 34．OO

(1) 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)單指標(biāo)分析

根據(jù)以上監(jiān)測(cè)的結(jié)果可以看出，其原水水質(zhì)指標(biāo)中，pH、SS值完全達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。氨氮和COD指標(biāo)狀態(tài)不是很穩(wěn)定，且有超出三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)甚至嚴(yán)重超標(biāo)的情況。所以，本文研究的對(duì)象水體中主要污染物為有機(jī)類化合物，同時(shí)，故本人建議應(yīng)該把這種情況擺在預(yù)警日程的重要位置上。GB8978．1996的三級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)可作為污水水質(zhì)異常預(yù)警的一個(gè)警線劃定的依據(jù)，用來判斷出本區(qū)域內(nèi)的排污企業(yè)超標(biāo)排污的可能性概率。本文中污水廠原污水中雖然有工業(yè)廢水的并入，但其水質(zhì)特征基本傾向生活污水，且屬于中等濃度范圍，這說明企業(yè)有一定的自我處理污水的能力。其中TP水平值甚至屬于低濃度生活污水水平，究其原因：工業(yè)廢水中含有的生活污水基本特征污染物濃度偏小于理論參考值。

COD、SS幅度相對(duì)較大，而且可達(dá)到一定濃度，顯然這是工業(yè)廢水排入的后果。在企業(yè)污染源調(diào)查中，可以肯定本區(qū)域內(nèi)的企業(yè)工廠以輕工、藥品加工企業(yè)為主，且COD為兩類企業(yè)的廢水的重要污染源頭之一，并且都具有范圍變化大的特點(diǎn)[2]。pH穩(wěn)定在6．5—8.5范圍內(nèi)，它不隨時(shí)間或季節(jié)的變化，在每次下午16:00這個(gè)時(shí)間點(diǎn)上可以看到氮磷含量，COD，SS值有明顯變化異常，有突然升高的現(xiàn)象，而與此同時(shí)，pH值稍微有所下降的趨勢(shì)。造成此種現(xiàn)象的根本原因，可能是區(qū)域內(nèi)工廠企業(yè)的集中排放廢水造成的。另外，在夜間22：00左右又出現(xiàn)COD、總磷含量的突然升高，而這一現(xiàn)象應(yīng)該是由晚生活用水高峰引起的，那么磷含量的增高剛好可以證明這一觀點(diǎn)。

(2)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)多指標(biāo)對(duì)比分析

在多個(gè)指標(biāo)的比較分析里，本文主要采用了三種比較方式，將各次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)按時(shí)間排列并編號(hào)，監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)二十次左右，以次數(shù)為自變量，指標(biāo)為因變量制圖；以其中一個(gè)指標(biāo)為自變量，另一個(gè)指標(biāo)為因變量制圖；再以一個(gè)指標(biāo)為自變量，另一個(gè)指標(biāo)與其比值為因變量作圖。下屬三種方法分析過程：

1)總氮與氨氮

圖1TN，NH3．N對(duì)比變化曲線

由上圖可判斷出：TN與NH3-N含量變動(dòng)大致相同，當(dāng)NH3．N數(shù)值較高時(shí)，TN的含量一般也相對(duì)高些，這就意味著工業(yè)廢水對(duì)總氮(主要以硝酸鹽形式)的貢獻(xiàn)是比較低的，TN主要來自于園區(qū)內(nèi)生活污水。總氮和氨氮比值從圖中可看出是較為穩(wěn)定的，偶爾也會(huì)出現(xiàn)極大值，這可能和工業(yè)廢水偶爾超標(biāo)排放所產(chǎn)生一定含量的硝酸鹽有關(guān)，同時(shí)也和氧化作用有關(guān)，因?yàn)楣I(yè)廢水中的氧化物，以及污水停留在管道中的時(shí)間都會(huì)使氧化反應(yīng)發(fā)生。

2)總氮和總磷

圖2COD、SS對(duì)比變化曲線

由圖可知，當(dāng)磷含量低時(shí)，氮含量是較高的，而磷含量較高時(shí)，氮含量反而相對(duì)很低，其形成原因可能是因不同的工業(yè)廢水和生活污水的排放時(shí)間。該處理廠原水中TN值與TP值的比例在大多數(shù)時(shí)間里都是偏大的，所以，建議在污水處理過程中要注意TN值過剩。

圖3COD、SS對(duì)比變化曲線

3)化學(xué)需氧量COD與SS比較分析

在比值變化中，在一般情況下，COD含量偏大時(shí)，比值較大，COD含量偏小時(shí)，比值較小。這說明COD含量較多時(shí)，主要是溶解性有機(jī)物，表明輕工類、醫(yī)藥類等工業(yè)廢水的排放對(duì)COD含量的變化有極大影響。

4 總結(jié)

通過對(duì)天津漢沽營(yíng)城污水處理廠原污水水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)的實(shí)測(cè)資料分析，研究對(duì)象為各水體水質(zhì)指標(biāo)，其具有一定程度的正態(tài)分布特征，各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)值大體在一定范圍內(nèi)波動(dòng)(即pH：7—8；SS：40-130mg/L；總氮：15．35mg/L；氨氮：9-31mg/L總磷：1．9-4．7mg/L：COD：1 30．370mg/L)。污水水質(zhì)pH值變化穩(wěn)定，而且一直維持在適合生物技術(shù)處理的范圍內(nèi)即6~9，COD出現(xiàn)的較高值和工業(yè)廢水的排放，以及SS含量的升高密切關(guān)系。污水中TP含量與設(shè)計(jì)進(jìn)水指標(biāo)值比較，有些偏高，30％以上的監(jiān)測(cè)數(shù)值表明，已經(jīng)接近或超過該污水廠進(jìn)水TP設(shè)計(jì)指標(biāo)值即4mg/L。水質(zhì)指標(biāo)的季節(jié)性變化因素，主要隨區(qū)域內(nèi)用水量的變化而變化；而水質(zhì)指標(biāo)的突然變化，也是因工業(yè)廢水排放的情況而定。

通過本文的數(shù)據(jù)分析和研究，可以肯定該污水處理廠的進(jìn)水水質(zhì)相對(duì)較好，部分不合格的指標(biāo)，可以為企業(yè)和污水處理單位提供技術(shù)參考和措施實(shí)施依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

篇10

關(guān)鍵詞 氨氮廢水；硝化；資源化；預(yù)處理

中圖分類號(hào) X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2017）01-0183-03

Resource Utilization Pretreatment of Ammonia Nitrogen Wastewater

PENG Sheng-nan ZHU Hong-guang * CHENG Xiao-wei

（Modern Agricultural Science and Engineering Institute，Tongji University，Shanghai 201804）

Abstract The submerged membrane bioreactor was used to study the resource utilization of ammonia nitrogen wastewater. The results showed that when the pH of inlet water was 7-8，DO was 3-5 mg/L，the HRT was about 24 hour，the water temperature was controlled under 28 ℃，the ammonia nitrogen wastewater achieved a better conversion in the membrane bioreactor. The nitrogen loss was 10%-20%，the effluent water was acidic and the pH value was 5-6. Nitrogen element existed in the form of ammonia nitrogen，nitrate nitrogen and nitrite nitrogen. The results can lay a foundation for the subsequent membrane concentration.

Key words ammonia nitrogen wastewater；nitrification；resource utilization；pretreatment

近年來，氨氮廢水成為了環(huán)境水體污染的重要來源，相繼開展了許多關(guān)于氨氮廢水處理的相關(guān)研究。氨氮廢水主要來源于化工業(yè)，如焦化廢水、印染廢水、食品加工廢水、垃圾滲濾液、養(yǎng)殖廢水等。因此，也出現(xiàn)了許多不同行業(yè)的氨氮廢水處理研究。如夏素蘭等[1]對(duì)城市垃圾滲濾液氨氮吹脫研究；洪俊明等[2]對(duì)A/O膜生物反應(yīng)器組合工藝處理活性染料廢水的試驗(yàn)研究；朱 杰等[3]對(duì)厭氧氨氧化工藝處理高氨氮養(yǎng)殖廢水研究等。傳統(tǒng)的觀點(diǎn)是從脫氮的角度對(duì)氨氮廢水進(jìn)行處理，這些方法有物理方法（比如蒸餾法）、化學(xué)法離子交換法、氨吹脫、生物脫氮法。對(duì)于傳統(tǒng)生物廢水處理而言，氨氮利用生物方法轉(zhuǎn)變成氮?dú)?，達(dá)到了脫氮的目的，但未考慮到對(duì)氨氮資源進(jìn)行轉(zhuǎn)變回收。本研究從對(duì)氨氮資源化回收利用的角度出發(fā)，提出通過膜濃縮預(yù)處理實(shí)現(xiàn)對(duì)氨氮廢水的資源化，把高氨氮廢水轉(zhuǎn)變?yōu)榈?，而膜濃縮由于易堵和氮素?fù)]發(fā)?？紤]加酸調(diào)節(jié)，故本研究探究酸性狀態(tài)下的資源化預(yù)處理。通過生物曝氣法對(duì)氨氮廢水進(jìn)行處理，使得氨氮廢水在不需加酸的條件下轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的形態(tài)，由于微生物作用，通過亞硝酸菌和硝酸菌把氨氮轉(zhuǎn)變?yōu)閬喯鯌B(tài)氮和硝態(tài)氮，伴隨著硝化作用的進(jìn)行會(huì)產(chǎn)生一定的酸度，為下一步膜濃縮創(chuàng)造了適宜的條件。而選擇膜生物反應(yīng)器進(jìn)行預(yù)處理是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的預(yù)處理利用活性污泥法，而活性污泥法存在的一個(gè)主要問題是污泥和微生物隨排水容易流失，硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)速度較慢，世代周期長(zhǎng)，在傳統(tǒng)工藝?yán)锵趸?xì)菌會(huì)伴隨出水而流失。生物處理池內(nèi)硝化菌濃度低，不利于硝化作用的順利進(jìn)行，而膜生物反應(yīng)器通過膜組件對(duì)固液的高效分離作用，截留了污泥，為硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)創(chuàng)造了有利的條件。因此，本試驗(yàn)通過模擬氨氮廢水，利用膜生物反應(yīng)器對(duì)氨氮廢水實(shí)現(xiàn)一定的資源化預(yù)處理，探究了膜濃縮資源化預(yù)處理的初步條件。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)裝置與方法

試驗(yàn)采用一體式膜生物反應(yīng)器，膜組件采用中空纖維膜，中空纖維膜膜絲外徑2.4 mm、內(nèi)徑1.0 mm，其截留孔徑為0.2 μm，膜材質(zhì)為聚乙烯。采用4組膜片，每組膜片有效面積為0.12 m2。反應(yīng)器由有機(jī)玻璃制成，長(zhǎng)50 cm，寬35 cm，高50 cm。反應(yīng)器分為生化區(qū)和膜區(qū)，生化區(qū)容積為38.5 L，膜區(qū)容積為49 L，試驗(yàn)中HRT控制在24 h左右，SRT為30 d左右。反應(yīng)器采用微孔底部曝氣，由曝氣泵上安置的轉(zhuǎn)子流量計(jì)控制曝氣量。含氨氮的人工無機(jī)廢水自配水桶通^蠕動(dòng)泵打入反應(yīng)池中，出水通過自吸泵抽吸而出，為了防止膜污染和長(zhǎng)時(shí)間抽吸采用繼電器控制間歇式工作，抽吸10 min，停3 min，試驗(yàn)裝置見圖1。

1.2 試驗(yàn)用水及接種污泥

試驗(yàn)用水采用人工配置的無機(jī)氨氮廢水，主要成分為氯化銨、磷酸二氫鉀、碳酸氫鈉及微量元素（由CaCl2?2H2O、CuSO4?5H2O、MnSO4、NiCl2?6H2O、CoCl2?6H2O、H3BO3、MnCl2?4H2O、ZnSO4?7H2O等配置而成）。接種污泥取自嘉定污水處理廠，采用快速排泥法掛膜，將接種的活性污泥與污水混合泵入反應(yīng)器，靜置8 h，使污泥與膜起到充分的接觸作用，之后再全部排放掉，然后連續(xù)進(jìn)不含污泥的污水，并逐漸增大進(jìn)水流量馴化7 d，直到膜上積累較厚的黃褐色污泥，掛膜結(jié)束。

1.3 分析方法

試驗(yàn)過程中分析的項(xiàng)目有pH值、DO值、NH4+-N、NO2--N、NO3--N。pH值采用玻璃電極法；DO值采用電極法；NH4+-N采用納氏試劑分光光度法；NO2--N采用N-（1-奈基）-乙二胺分光光度光度法；NO3--N采用紫外分光光度法。

2 Y果與分析

2.1 進(jìn)水氨氮指標(biāo)

本試驗(yàn)連續(xù)不間斷運(yùn)行，進(jìn)水每天更換1次，逐步穩(wěn)定地增加進(jìn)水氨氮濃度。

前面7 d進(jìn)行污泥的馴化，氨氮濃度穩(wěn)定在較低濃度（10～20 mg/L），等微生物成功在膜上面附著生長(zhǎng)，肉眼看呈褐色時(shí)，再檢測(cè)進(jìn)水出水氨氮濃度，等出水中能檢測(cè)到硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮時(shí)，再逐步加大氨氮的進(jìn)水濃度，試驗(yàn)7～39 d，氨氮濃度從10 mg/L逐步增加到600 mg/L左右（圖2）。

2.2 進(jìn)水pH值

由圖3可以看出，氨氮進(jìn)水的pH值處于動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的堿性條件。進(jìn)水的pH值控制在堿性條件下，處于7～9穩(wěn)定的波動(dòng)狀態(tài)。進(jìn)水的pH值模擬堿性狀態(tài)，探究在堿性條件下氨氮廢水在膜生物反應(yīng)器中發(fā)生硝化酸化反應(yīng)的程度與能力。

2.3 反應(yīng)器上清液各指標(biāo)

由圖4可以看出，經(jīng)過逾30 d的連續(xù)運(yùn)行，控制反應(yīng)器溶解氧為2～4 mg/L，因?yàn)槲⑸锏南趸饔眯枰趸?xì)菌和亞硝化細(xì)菌的正常生長(zhǎng)，硝化微生物均為好氧微生物，需要維持一定的溶解氧才能夠正常生長(zhǎng)和繁殖。

由圖5可以看出，在前10 d反應(yīng)器中的溶解氧有下降趨勢(shì)，因?yàn)槲勰囫Z化之后，硝化細(xì)菌處于不斷增長(zhǎng)繁殖的階段，需要不斷地消耗水體中的溶解氧，在10 d之后，增大曝氣量，為微生物生長(zhǎng)提供更多可以利用的溶解氧，直到20 d之后微生物生長(zhǎng)污泥濃度升高，當(dāng)溶解氧濃度維持在3～4 mg/L時(shí)，反應(yīng)以硝化細(xì)菌的硝化作用為主，上清液中的硝態(tài)氮維持在40～90 mg/L時(shí)，亞硝態(tài)積累量很少，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到35 d，由于溶解氧迅速減少到2 mg/L，反應(yīng)表現(xiàn)為以亞硝化作用為主，亞硝酸氮得到積累，而硝化作用受到抑制。整體的氨氮轉(zhuǎn)化進(jìn)程也受到抑制。上清液中氮主要還是以氨氮的形態(tài)存在。

2.4 出水指標(biāo)

反應(yīng)器連續(xù)不間斷運(yùn)行，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)出水pH值的變化。由圖6可以看到，pH值一直處于7以下，呈現(xiàn)穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)波動(dòng)。在膜生物反應(yīng)器發(fā)生的硝化反應(yīng)能實(shí)現(xiàn)出水呈酸性狀態(tài)。

反應(yīng)器連續(xù)運(yùn)行，水力停留時(shí)間控制在24 h左右，通過抽吸泵出水，得到出水銨態(tài)氮、亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮。

從圖6可以看出，反應(yīng)過程的pH值處于上下波動(dòng)的情況，最小值在5.274，最大值在6.898，整個(gè)出水狀態(tài)處于酸性條件。因?yàn)橄趸磻?yīng)的進(jìn)程消耗堿，如果污水中沒有足夠的堿度，隨著硝化反應(yīng)進(jìn)行pH值會(huì)急劇下降。

硝化反應(yīng)是指廢水中的氨氮在好氧菌的作用下，最終氧化生成硝酸鹽的反應(yīng)。其反應(yīng)如下：

2NH4++3O22NO2-+4H++2H2O

2NO2-+O22NO3-

總反應(yīng)為：

NH4++2O2NO3-+2H++H2O

傳統(tǒng)的方法對(duì)氨氮廢水的處理即利用生物硝化把氨氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓龅桨钡臏p量化，有研究表明硝化反應(yīng)的最佳pH值為7.0～7.8，而本試驗(yàn)不以硝化脫氮為目的，不追求氨氮的高轉(zhuǎn)化率，而是探究在酸性條件下，不添加任何調(diào)節(jié)劑，做到氮素盡可能小的損失而氮素又以氨氮、硝態(tài)氮的穩(wěn)定形態(tài)存在。由圖6、7可以看出，試驗(yàn)7～15 d，在進(jìn)水氨氮

2.5 氮損失量

對(duì)進(jìn)水的氮素以及出水的氮素進(jìn)行物料衡算，其數(shù)據(jù)變化見圖8。可以看出，對(duì)于氨氮廢水在膜生物反應(yīng)器中，水力停留時(shí)間控制在24 h左右，通過生物反應(yīng)，氮素前后的變化不大，氮素?fù)p失率維持在10%～20%之間。對(duì)于氮素的損失有可能是氨氮以氨氣的形式揮發(fā)了一小部分，還有可能是微生物以絮體結(jié)構(gòu)存在，造成內(nèi)部可能會(huì)局部缺氧，反硝化菌會(huì)利用硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮為電子供體，將其轉(zhuǎn)化為氮?dú)舛斐蓳p失。相比于傳統(tǒng)的生物處理法，以氮?dú)獾男问揭萆⒌娇諝庵卸魇У兀痉椒ǖ玫搅速Y源的回收利用。氮元素較好的以穩(wěn)定的形態(tài)保存了下來。

2.6 各形態(tài)氮元素比重

反應(yīng)過程中，不調(diào)節(jié)反應(yīng)的堿度，讓反應(yīng)一直處于酸化狀態(tài)，試驗(yàn)7～39 d，出水中氨氮、硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮三者之間的比重見圖9。可以看出，試驗(yàn)7～39 d，出水氨氮的比重占到出水所有氮元素的50%以上；7～13 d出水中亞硝態(tài)氮處于動(dòng)態(tài)變化的過程，可能與水體中pH值一直降低以及溶解氧的變化有關(guān)系；第7～31天，出水中硝態(tài)氮的比重占到30%～40%，反應(yīng)器中溶解氧維持在3 mg/L以上，能夠維持硝化細(xì)菌的正常生長(zhǎng)與工作。試驗(yàn)34～39 d，出水中亞硝酸氮突然明顯增加，這可能跟這段時(shí)間溶解氧濃度低于2 mg/L有關(guān)，在低氧的條件下，亞硝化細(xì)菌發(fā)揮作用，使得出水中亞硝酸態(tài)氮增加。

反應(yīng)中氨氮的轉(zhuǎn)化率相比傳統(tǒng)的微生物處理脫氮過程中氨氮的轉(zhuǎn)化率較低，張 爽等[4]A/O膜生物反應(yīng)器處理高濃度氨氮廢水試驗(yàn)研究中，A/O膜生物反應(yīng)器設(shè)額定通量為2 L/h，HRT為10 h，曝氣量為0.2 m3/h，好氧池DO值為1.8～2.7 mg/L，缺氧池DO值為0.3～0.5 mg/L。在整個(gè)試驗(yàn)期間（136 d），無剩余污泥排出，MLSS為2～13 g/L，通過投加NaHCO3調(diào)節(jié)pH值在6.5～8.0。當(dāng)進(jìn)水氨氮從30.00 mg/L增加至342.00 mg/L過程中，出水氨氮為0.14～139.40 mg/L，去除率為22.10%～99.80%，平均去除率為66.40%。劉鵬飛等[5]在無泡曝氣膜生物反應(yīng)器去除高氨氮廢水的試驗(yàn)研究中，進(jìn)水氨氮濃度穩(wěn)定在230 mg/L左右時(shí)，pH值為7～8，獲得了65%的氨氮去除率。與有關(guān)對(duì)氨氮廢水以脫氮為主的研究相比，試驗(yàn)?zāi)康脑谟谡业阶罴压に噮?shù)來盡可能提高氨氮轉(zhuǎn)化效率，pH值是硝化的一個(gè)重要因素。已有研究表明，一般認(rèn)為氨氧化菌的最適pH值為7.0～7.8，而亞硝酸鹽氧化菌在pH值為7.7～8.1時(shí)活性最強(qiáng)[6]。Hayes等[7]認(rèn)為，硝化反應(yīng)的適宜pH值在7.5～9.0之間，硝化活性最高的pH值在8.0～8.5，pH9.8硝化速率將下降50%。本試驗(yàn)反應(yīng)過程中不添加堿控制堿度，不僅能實(shí)現(xiàn)一定的硝化作用產(chǎn)生氨氮的轉(zhuǎn)變，而且還通過硝化作用產(chǎn)生內(nèi)源氫，調(diào)節(jié)出水pH值在5～6之間，能很好地達(dá)到膜濃縮預(yù)處理對(duì)濃縮液的要求。

3 結(jié)論

利用膜生物反應(yīng)器，對(duì)pH值處于7.5～8.6、溶解氧控制在2～4 mg/L、濃度在20～600 mg/L的氨氮廢水，在不添加酸的情況下，通過曝氣微生物的硝化作用，能夠使反應(yīng)器出水的pH值處于酸性狀態(tài)（在5.274～6.898之間），能實(shí)現(xiàn)膜濃縮預(yù)處理對(duì)濃縮液處于酸性的要求，為下一步的膜濃縮研究提供依據(jù)。

在逾30 d的連續(xù)不間斷反應(yīng)過程中，氨氮廢水在酸性狀態(tài)下轉(zhuǎn)化率仍能達(dá)到30%～60%，部分氨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮，出水中氮主要以這3種形態(tài)存在。

氨氮廢水經(jīng)過膜生物處理，出水相對(duì)進(jìn)水來說，氮素?fù)p失率只有10%～20%，大部分還是在出水中能資源化回收，相比起花費(fèi)一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值來脫氮，既節(jié)省經(jīng)濟(jì)成本又創(chuàng)造一定效益。

4 參考文獻(xiàn)

[1] 夏素蘭，周勇，曹麗淑，等.城市垃圾滲濾液氨氮吹脫研究[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2000（3）：26-29.

[2] 洪俊明，洪華生，熊小京，等.A/O膜生物反應(yīng)器組合工藝處理活性染料廢水的實(shí)驗(yàn)研究[J].廈門大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2005（3）：441-444.

[3] 朱杰，黃濤，范興建，等.厭氧氨氧化工藝處理高氨氮養(yǎng)殖廢水研究[J].環(huán)境科學(xué)，2009（5）：1442-1448.

[4] 張爽，宋靖國(guó)，楊平，等.A/O膜生物反應(yīng)器處理高濃度氨氮廢水試驗(yàn)研究[J].環(huán)境污染與防治，2009（2）：38-41.

[5] 劉鵬飛，朱文亭，劉旦玉，等.無泡曝氣膜生物反應(yīng)器去除高氨氮廢水的試驗(yàn)研究[J].給水排水，2006（8）：48-51.