反硝化生物滤池除污性能及水头损失变化规律

胡朝晖1，2，余健2，刘钢1，王振兴1，李鑫华1，黎京士1，谌建宇1(1．环境保护部华南环境科学研究所，广东广州510655;2．湖南大学土木工程学院，湖南长沙410082)建立了一套上向流反硝化生物滤池(DNBF)系统，分析了其处理效果和周期内水头损失的变化规律，以及稳定状态下水头损失与污染物浓度沿滤层的分布特征。在运行周期的前6h，对COD和NH+4－N的去除率逐步提高，6h后分别稳定在(71．6%～79．2%)和(44．1%～55．2%);对NO－3－N的去除率最初为63．1%，2h后稳定在90%以上。在DNBF运行周期的开始阶段，水头损失增长较为缓慢;之后增长速度逐渐加快，并迅速达到设计水头。在空间分布上，水头损失增长较快的区域与NH+4－N、NO－3－N、COD去除效果较好的区域以及生物量较多的区域基本一致，主要分布在靠近进水口的下半部分滤层。水头损失增长的主要原因是生物膜增长以及氮气气泡积聚致使孔隙率下降。曝气生物滤池;反硝化;生物脱氮;水头损失;反冲洗周期X703A1000－4602201411－0014－052012ZX07206－002772009A030902002PollutantＲemovalPerformanceandHeadLossinaDenitrifyingBiofilterHUZhao-hui12YUJian2LIUGang1WANGZhen-xing1LIXin-hua1LIJing-shi1CHENJian-yu11．SouthChinaInstituteofEnvironmentalSciencesMinistryofEnvironmentalProtectionGuangzhou510655China2．CollegeofCivilEngineeringHunanUniversityChangsha410082ChinaAbstractAnupflowdenitrifyingbiofilterDNBFsystemwassetupanditstreatmentperform-anceandheadlossduringarunningcyclewereinvestigated．Thespatialdistributionofheadlossandpol-lutantsalongthefilterlayerundersteadyoperatingconditionswasanalyzed．TheremovalefficienciesofCODandNH+4－Nincreasedgraduallyduringthefirst6handkeptat71．6%to79．2%and44．1%to55．2%respectivelyafter6h．TheremovalefficiencyofNO－3－Nincreasedfrom63．1%atthebeginningtoabove90%after2h．AtfirsttheheadlossoftheDNBFwasrelativelylowandthenincreasedquicklytothedesignheadloss．ThespatialdistributionpatternofheadlossincrementbiomassaccumulationandbiodegradationofNH+4－NNO－3－NandCODweresimilaralongtheheightoftheDNBFmainlyinthelowerpartofthemediawhichwasclosetotheinlet．TheincrementofheadlossintheDNBFwasmainlycausedbythedecrementofpartialporositywhichwasduetothedevelopmentofbiofilmandtheaccumu-lationofnitrogengas．Keywordsbiologicalaeratedfilterdenitrificationbiologicalnitrogenremovalheadloss·41·第30卷第11期2014年6月中国给水排水CHINAWATEＲ＆WASTEWATEＲVol．30No．11Jun．2014backwashcycleBAF1。BAF、SS2。。。BAF、、、3。。DNBFBAF。DNBF。DNBFDNBF。1材料与方法1.1DNBF1。1DNBFFig．1SchematicdiagramofDNBFDNBF130mm2700mm23．9L。1．8m44～6mm。、0．2m0．3m。。0．25m91～9。1.2COD、NO－3－N、NH+4－N、TP400、20、20、8．0mg/L。、NH4Cl、NaNO3、KH2PO4、MgSO4·7H2O、FeSO4·7H2O、MnSO4·H2O、CaCl2400、76、120、35、5、3．7、2．5、5．0mg/L。1.360L/h24min9kPa10L/m2·s10min3min30s20～32℃。1.42h、、COD。2结果与讨论2.12.1.1DNBF2。60%2h90%NO－3－N20～25mg/L2mg/L。2b28%2～6h55%6～12h45%。。。。·51·．watergasheat．com胡朝晖，等:反硝化生物滤池除污性能及水头损失变化规律第30卷第11期。2NH+4－N、NO－3－N、CODFig．2VariationofNH+4－NNO－3－NandCODinacompleterunningcycle2.1.24h5．67mg/L2mg/L。DO、C/N。5。。6C/N＞8NO－3－N。Nava7C/N5．5～6．5NO－3－N。C/N＞10。DO1mg/LDO。2.1.3CODCOD300～350mg/LCOD0～6h21．5%71．6%71．6%～79．2%COD70mg/L。COD。DNBF。DNBFCOD。2.22.2.1、3。3。0．3kPa0～6h6～12h12h8．9kPa。3Fig．3Variationoftotalheadlossinacompleterunningcycle。。。DO。·61·第30卷第11期中国给水排水．watergasheat．com4。。DNBF。4Fig．4Headlossvariationatdifferentheightsinarunningcycle2.2.28h、、COD5。5Fig．5Variationofsubstratedensityandheadlossatdifferentheightsatt=8h、COD1～427．0%、64．8%61．2%5～9。1～473．0%。2.2.38～10、、、40～500μm。6。618℃Fig．6Distributionofbiomassatdifferentheightsat8hand18℃61～474．2%370～585μm。DNBF。。11。3结论①9kPaDNBF12hNH+4－N、NO－3－NCOD44．1%～55．2%、92．2%～94．5%、71．6%～79．2%。②DNBF·71·．watergasheat．com胡朝晖，等:反硝化生物滤池除污性能及水头损失变化规律第30卷第11期。③DNBF。NH+4－N、NO－3－NCOD。1．J．2008241410－14．2．J．2011591921－1925．3．J．200420553－55．4．J．20126113849－3854．5．J．2012325850－854．6．J．2007232126－29．7NavaYFMaranonESoonsJetal．DenitrificationofhighnitrateconcentrationwastewaterusingalternativecarbonsourcesJ．JHazardMater20101731/3682－688．8．J．20123251072－1080．9LinYH．Kineticsofnitrogenandcarbonremovalinamoving-fixedbedbiofilmreactorJ．ApplMathModel200832112360－2377．10HwangJHCicekN．AchievingbiofilmcontrolinamembranebiofilmreactorremovingtotalnitrogenJ．WaterＲes20104472283－2291．11．J．200531137－40．1989－。[e-mail]2014－01－25·81·第30卷第11期中国给水排水．watergasheat．com