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【純水設(shè)備http://】1 試驗工藝由于大量工業(yè)廢水和生活污水的排入，官廳水庫入庫水的有機物和氨氮濃度接近于一般城市污水。若采用單級BAF同時去除有機物和氮化合物則存在自養(yǎng)菌和異養(yǎng)菌對空間和氧氣的競爭，當(dāng)進水有機物負荷和氮化合物濃度高時難以實現(xiàn)對氮化合物的有效去除，所以采用兩級BAF對官廳水庫入庫水進行了現(xiàn)場試驗。

　　濾池(柱)高均為3m，直徑為20cm。BAFⅠ和BAFⅡ的濾料層凈高分別為1.2、1.3m，陶粒濾料粒徑為2～5mm，BAFⅠ、BAFⅡ中的DO濃度分別維持在2、4.5mg/L左右，水溫都為1℃以下，整個試驗裝置安裝于一農(nóng)房內(nèi)，因受試驗條件限制，只能用泵把適量原水(入庫水)注入儲備水箱后連續(xù)運行，儲備水箱的水每天更換一次。
　　兩級BAF工藝流程見圖1。

2 　結(jié)果與討論

2.1 不同水力負荷下的去除效果
　　試驗開始時在較低水力負荷［2m³/(m²·h)］下運行，結(jié)果見表1。

表1 低水力負荷時的去除效果　　　　 mg/L

　　BAFⅠ主要去除有機物，對氨氮的去除較少，而BAFⅡ主要去除氨氮，對有機物的去除作用很弱，這是因為原水經(jīng)過BAFⅠ處理后剩下的有機物較難進行生物降解。另外，水溫很低且水力負荷也較低時兩級BAF仍能較有效地去除有機物和氨氮。
　　考慮到實際工程的需要，低水力負荷運行一段時間后提高負荷至4m³/(m²·h)，運行結(jié)果見表2。

表2 提高水力負荷后的運行效果　　　　 mg/L

　　從表2可以看出，水力負荷提高后對有機物和氨氮的去除率降低，由于兩級BAF中DO濃度很高(不是限制性因子)，故去除率降低的原因可能是低溫條件下BAF中的生物膜活性很低而難以有效地去除污染物所致。有資料表明，溫度＞10℃、進水氨氮為24mg/L、水力負荷在4～10m³/(m²·h)變化時，水力負荷不是硝化效率的限制因子，水力負荷的提高反而促進了硝化效率的提高，整個過程中氨氮去除率為80%～100%且較穩(wěn)定，這是因為高水力負荷促進了基質(zhì)和生物量的均勻分布，使液體和生物量之間的物料傳遞得到強化，同時濾料也發(fā)生一定程度的膨脹，進一步強化了物料傳遞，因而提高了硝化效率^［1］，但此試驗表明，當(dāng)水溫很低時水力負荷的提高會大大降低氨氮和有機物的去除效率。
2.2 模擬沖擊負荷試驗
　?、?span> 亞硝酸鹽沖擊
　　為了考察兩級BAF在水力負荷為4m³/(m²·h)時對亞硝酸鹽的去除能力，向儲備水箱的原水中加入大量亞硝酸鈉，充分混勻后連續(xù)運行3h取樣分析，結(jié)果見表3。

表3 亞硝酸鹽沖擊時的去除效果　　　　 mg/L

　　各級BAF對亞硝酸鹽的實際去除量大于亞硝酸菌(Nitrosomonas)氧化氨氮而生成的亞硝酸鹽量，即各級BAF中生物膜內(nèi)的硝酸菌(Nitrobacter)對亞硝酸鹽的總?cè)コ芰Ω哂趤喯跛峋?span>(Nitrosomonas)轉(zhuǎn)化氨氮的總能力，這可能是在極低溫度(低于1℃)條件下硝酸菌的活性高于亞硝酸菌活性的緣故。
　?、?span> 有機物沖擊
　　低溫不可避免地將嚴(yán)重影響異養(yǎng)菌的活性，因而各級BAF(特別是BAFⅠ)對有機物的去除能力也受到嚴(yán)重抑制。為考察在水力負荷為4m³/(m²·h)、BAFⅠ和BAFⅡ中的DO分別維持在2和4mg/L左右時各級BAF對有機物的最大去除能力，用葡萄糖進行了對有機物的沖擊試驗，因為通常認為葡萄糖有很好的生化性而極易被生物降解。具體操作過程是：先分別測定原水、BAFⅠ出水和BAFⅡ出水中有機物濃度，然后再向儲備水箱原水內(nèi)加入大量葡萄糖，充分混勻連續(xù)運行3h后取樣分析，結(jié)果見表4。

表4 對高錳酸鹽指數(shù)的去除效果　　 mg/L

　　由表4可知，未受有機物沖擊時BAFⅠ和BAFⅡ分別去除了4、1.5mg/L有機物(以高錳酸鹽指數(shù)表示)；受有機物沖擊時BAFⅠ和BAFⅡ分別去除了9、2mg/L有機物。由于葡萄糖溶液具有易生物降解的特性，可以認為受葡萄糖沖擊時去除的有機物基本為葡萄糖，則BAFⅠ和BAFⅡ?qū)τ袡C物的最大去除能力分別為9、2mg/L，即在同樣運行條件下兩級BAF最多只能去除原水中11mg/L有機物。通常情況下，由于原水中有機物的可生物降解性比葡萄糖溶液的可生物降解性差，在一定水力停留時間內(nèi)不易很快被生物降解，因而兩級BAF的最終出水中仍含有許多可生物降解成分，這主要是由于低溫限制了一系列與有機物生物降解有關(guān)的酶的活性，特別是胞外水解酶的活性。
2.3 BAF內(nèi)污染物沿柱高的變化規(guī)律
　　 考察了水力負荷為4m³/(m²·h)時BAF內(nèi)污染物沿柱高的變化規(guī)律(分別見表5、6)。

表5 BAFⅠ內(nèi)污染物沿柱高的變化規(guī)律　　　　 mg/L

表6 BAFⅡ內(nèi)污染物沿柱高的變化規(guī)律mg/L

　　BAFⅠ中進水端和距進水端0.6m處濾料層對有機物去除較多，后面剩余0 .6m高濾料層去除的有機物較少，這主要是因為原水中易生物降解的小分子成分已被前面0.6m高的濾料層利用，剩下的大分子有機物需經(jīng)一系列復(fù)雜的水解反應(yīng)才能被微生物利用和去除，而水解酶的活性卻受到低溫的嚴(yán)重抑制，因而在有限的水力停留時間內(nèi)后面剩余0.6m高濾料層去除的有機物較少。此外，由于長期的馴化作用導(dǎo)致距進水端較近的濾料層生物膜較厚，使異養(yǎng)菌成為優(yōu)勢微生物，其水解酶含量也較高，因而能較有效地去除有機物；而距進水端較遠的濾料層生物膜中優(yōu)勢菌除異養(yǎng)微生物外，自養(yǎng)菌也逐漸成為優(yōu)勢菌，該處的生物膜中異養(yǎng)菌數(shù)量比距進水端較近的濾料層生物膜中異養(yǎng)菌數(shù)量少得多，水解酶含量也少，因而去除有機物的能力較差。
　　在BAFⅠ進水端有機物濃度高，原水中易生物降解的成分也較多，異養(yǎng)菌生長快而自養(yǎng)菌得不到充分生長，故異養(yǎng)微生物成為優(yōu)勢菌,有機物濃度沿柱高逐漸降低(特別是易生物降解的小分子有機物已被利用)；在出水端異養(yǎng)菌生長受到限制，通過附著生長的自養(yǎng)菌(如硝化細菌)占優(yōu)勢,氨氮被硝化。
　　從表6可以看出，在BAFⅡ中只有距進水端較近的一部分濾料層(約0.6m)對有機物有去除作用，而氨氮主要是被距進水端0.6 m內(nèi)濾料層中的自養(yǎng)微生物降解，而后面0.7m濾料層對氨氮的去除有限，這主要是由于入庫水氨氮濃度在夏、秋兩季較低(一般低于10mg/L),因而經(jīng)過長期馴化作用形成的自養(yǎng)微生物量也有限，特別是BAFⅡ中自養(yǎng)微生物形成的生物膜基本只在距進水端0.6m內(nèi)濾料層形成，進入冬季后由于排污量突增，而入庫水量變小，氨氮濃度突然上升，雖然經(jīng)過近兩個月的低溫馴化，但增加的自養(yǎng)微生物量有限，故后面的0.7m濾料層對氨氮的去除作用也較弱。
　　雖然進水亞硝酸鹽濃度較高，但亞硝酸鹽濃度在各級柱內(nèi)沿高程逐漸降低且未發(fā)現(xiàn)有亞硝酸鹽的積累，這也同樣反映了各級BAF中生物膜內(nèi)的硝酸菌對亞硝酸鹽的總?cè)コ芰Ω哂趤喯跛峋D(zhuǎn)化氨氮的總能力，即在低溫條件下亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化成硝酸鹽不再是完全硝化反應(yīng)的限制步驟。

3 　結(jié)論和建議　

　　采用曝氣生物濾池在低溫下處理官廳水庫入庫水的探索性試驗表明，有機物和氨氮的去除受到了低溫的嚴(yán)重抑制，亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化成硝酸鹽不再是完全硝化反應(yīng)的限制步驟。在低溫條件下水力負荷的提高會導(dǎo)致有機物和氨氮去除率的下降，這與國外學(xué)者在較高水溫條件下得出的結(jié)論相反。
　　由于官廳水庫入庫水在冬季時的水質(zhì)與一般城市污水相似，故該試驗也填補了兩級曝氣生物濾池在低溫下處理城市污水的空白，并為其用于寒冷地區(qū)(特別是我國北方)的城市污水處理提供了第一手資料。純水設(shè)備，工業(yè)純水設(shè)備, 蘇州水處理設(shè)備，醫(yī)用GMP純化水設(shè)備 ，醫(yī)用水處理設(shè)備。