沸石床曝氣生物濾池處理低濃度生活污水試驗(yàn)研究
1. 前言
為解決生活污水回用作為循環(huán)冷卻水時(shí)氨氮超標(biāo)的問(wèn)題，開發(fā)了一種新型的污水處理設(shè)備-沸石床曝氣生物濾池。它將天然沸石優(yōu)良的選擇性離子交換性能與曝氣生物濾池的硝化功能結(jié)合起來(lái)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了過(guò)濾吸附、離子交換、生物氧化、生物再生等功能，具有掛膜時(shí)間短，出水水質(zhì)好的特點(diǎn)，水質(zhì)滿足電廠循環(huán)冷卻水要求。
2. 研究方法
。1） 靜態(tài)試驗(yàn)：密度參照《水處理用石英砂濾料》（CJ/T43-1999），最小流化速度按照T.D.Kent等人提供的方法測(cè)定。掛膜量的測(cè)定方法為15.00g濾料，接種污泥，在室溫條件下培養(yǎng)15天。氨交換容量的方法為5.00g濾料，加入 100ml 20mg/L的 NH4+-N溶液，25℃，振蕩4小時(shí)。
。2）動(dòng)態(tài)試驗(yàn)：反應(yīng)器采用Ф200mm有機(jī)玻璃柱，填料高度3m，填料粒徑4～6mm，下向流。反應(yīng)器安裝在清華大學(xué)水污染控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，試驗(yàn)用水為校園生活污水。
3. 結(jié)果與討論
3.1 沸石填料基本性質(zhì)測(cè)定
對(duì)搜集到的全國(guó)四個(gè)礦區(qū)8種沸石產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試后，選定某地所產(chǎn)的斜發(fā)沸石作為濾料（簡(jiǎn)稱沸石A）。對(duì)粒徑不同的沸石A和粘土陶粒及頁(yè)巖陶粒進(jìn)行的對(duì)比試驗(yàn)見表1？梢姺惺疉的掛膜量約是陶粒的2倍，氨交換容量很大，而陶粒則不具備氨交換能力。沸石表面帶正電荷，與細(xì)菌的電荷相反，并且表面粗糙多孔，這可能是它比陶粒容易掛膜的主要原因。沸石的不足之處是密度稍大，但粒徑較小時(shí)，最小流化速度接近陶粒；另外強(qiáng)度不如陶粒，但在動(dòng)態(tài)試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，開始時(shí)沸石的磨損率較高，以后則基本不變。
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3.2 沸石床曝氣生物濾池掛膜性能
采用接種掛膜，水力負(fù)荷1.12m3/m2h,曝氣量0.16m3/h，溫度27～32℃。掛膜期間COD和氨氮的去除效果見表2和圖1。
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掛膜剛開始時(shí)出口COD和氨氮濃度就很低，通過(guò)鏡檢發(fā)現(xiàn)7天時(shí)異養(yǎng)菌活動(dòng)即十分活躍，進(jìn)行了第一次反洗；約15天即有很強(qiáng)的硝化作用。沸石在表面沒(méi)有生物膜的情況下，就能去除COD，說(shuō)明它對(duì)有機(jī)物具有微孔吸附作用。對(duì)氨氮的高去除率得益于它的選擇交換性，據(jù)測(cè)算，作為交換柱12天就可達(dá)到飽和，實(shí)際上直到第21天出口氨氮濃度才開始上升。通過(guò)測(cè)定沿程的總氮、氨氮、硝酸鹽和亞硝酸鹽的變化，發(fā)現(xiàn)掛膜初期靠離子交換作用去除氨氮，掛膜中期離子交換和硝化反應(yīng)共同起作用，末期離子交換和硝化反應(yīng)達(dá)到平衡。進(jìn)一步的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，沸石表面形成生物膜后仍具有很強(qiáng)的交換氨氮的能力，而且硝化菌能利用已交換到沸石空隙中的氨氮，也就是說(shuō)具有生物再生的能力。因此，沸石表面更有利于硝化菌的生長(zhǎng)，并具有很強(qiáng)的抗氨氮沖擊負(fù)荷的能力。
3.3 沸石床曝氣生物濾池處理低濃度生活污水試驗(yàn)
低濃度生活污水的處理是個(gè)難點(diǎn)。將校園生活污水稀釋1～2倍后，在水力負(fù)荷2.2m3/m2h,曝氣量0.12m3/h，溫度15～17℃下處理結(jié)果見表3？梢娫谳^低的容積負(fù)荷下COD和氨氮去除率分別可達(dá)到73.7%和96.8%。
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4. 結(jié)論
。1）沸石表面帶正電，粗糙多孔，且具有很強(qiáng)的氨交換能力，比陶粒更容易掛膜，密度和強(qiáng)度符合曝氣生物濾池要求，適合作為濾料。
。2）沸石床曝氣生物濾池依靠離子交換和硝化反應(yīng)去除氨氮，硝化菌對(duì)已交換了氨氮的沸石具有生物再生功能。
（3）沸石床曝氣生物濾池非常適合去除低濃度生活污水，出水滿足循環(huán)冷卻水水質(zhì)要求。
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