废水中的氨氮去除方法的探讨

给水排水　2002年 第28卷 第11期

微污染水源生物预处理氨氮去除影响因素探讨

张文妍 朱亮 薛红琴
提要　结合生产性试验运行中的温度、溶解氧、水力负荷、氨氮浓度等因素，探讨了微污染水源水生物预处理中，氨氮去除效果的影响因素。

关键词　微污染 生物预处理 氨氮去除率 影响因素

0 前言

　　氮是微污染水处理中的主要去除对象，它在原水中以有机氮、氨、亚硝酸盐和硝酸盐的形式存在，对饮用水的安全构成一定的威胁。供水中残余的氨会使配水管网中的硝化菌生长，而硝化菌和氨放出的有机物会造成嗅味问题[1]；出厂水中的氨不仅要消耗大量的氯，而且由氯生成的消毒副产物可能对人体有"三致"作用；亚硝酸盐在水及食物中与二级胺、酰胺或类似氮氧化物发生反应，形成直接致癌的亚硝基化合物[1]。根据我国2000年建设部I类水司水质标准，饮用水中氨氮和亚硝酸盐氮的允许浓度分别为0.5mg/L和0.1 mg/L。欧共体水质标准中，氨氮的指导值为0.05 mg/L最大允许值是0.5mg/L。

　　去除水中氮的方法很多，其中生物法是比较经济有效的方法。在淮河(蚌埠段)饮用水源水生物接触氧化预处理生产性试验中[2]，生物滤池对原水中氨氮去除率曝气时达70％-90％，不曝气或曝气不正常时在50％-70％之间；在巢湖原水生物接触氧化预处理试验中[3]，对氨氮、亚硝酸盐氮的平均去除率分别为70％和70.4％，最高去除率分别为95％和99％：在邯郸滏阳河水生物处理中试研究中"[1]，氨氮的去除率平均变化范围为75％-99％，平均去除率为92.46%。其它的相关报道也表明，生物氧化的氨氮去除率几乎都在80%以上。本文是在上海某水厂的生产性试验的基础上，利用生产运行中的一些客观因素，探讨微污染水源水生物预处理中氨氮去除率的影响因素。

1 试验简介

　　本试验以某水厂为基地，规模为5000 m3/d，工艺为用生物陶粒滤池预处理微污染原水。该滤池主要设计参数见表1。

　　表1 陶粒生物滤池主要设计参数 项目 设计参数 项目 设计参数
处理水量(m3/d) 5000 曝气方式 底部设微孔扩散装置连续曝气
滤速(m/h) 5.5 反冲洗方式 单气冲2-3min,再单水冲5min
填料高度(m) 2 冲洗周期(d) 5-7
空床停留时间(min) 22 气水比 0.7:1-1:1


　　试验从2001年7月进行到2002年1月,其中 2001年9月到10月的数据认为是夏季的数据, 2001年12月到2002年1月的数据认为是冬季的数据。试验期间的原水及陶粒滤池出水的水质见表2。

表2 冬、夏季节氨氮和亚硝酸盐氮平均去除率比较 季节 项 目 原水(mg/L) 陶粒滤池出水(mg/L) 去除率% 平均去除率%
夏季
水温24--30℃
pH=6.8-7.5
DO 0.9-7.2 mg/L NH3-N 0.05-0.28 0.02-0.24 4-60 8.37
NO2-N 0.013-0.052 0.007-0.016 5.88-84.62 47.04
冬季
水温4.5--12℃
pH=6.8-7.2
DO 8.5-10.2 mg/L NH3-N 0.35-1.1 0.14-0.82 16.7-73.5 37.55
NO2-N 0.012-0.094 0.003-0.036 58.2-91 69.73
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2 试验条件对氨氮去除效果的影响分析

2.1 温度

　　温度的变化会影响到微生物的活性,从而影响氨氮的去除效果。一般来说,温度越高,活性越大, 但从表2中我们并不能得出这样的结论,反而是冬季的平均去除率(37.55％)高于夏季的平均去除率 (8.37%)。对于这样的结果,可以在相关的试验中得到证实：在取水口水源水生物预处理中试研究中就得出[4],水温对氨氮的去除效果影响较小；生物陶粒技术改善城子水厂水质的研究也表明[1],生物陶粒滤池在低温(0～14℃)时对氨氮的去除率较高。不少试验研究也都指出[1-2],温度变化对氨氮的去除效果影响不大,其原因在于[51：决定氨氮去除效果的亚硝化杆菌(Nitrosomonas)和亚硝化球菌(Ni- trosococcus)均适合在2～40℃范围内生长,硝化杆菌(Nitrobacter)也适合在5～40℃条件下生长。由此可见,由于本试验的原水水温均在5℃以上,因此温度并不会导致本试验中氨氮去除率偏低。

2.2 溶解氧

　　理论上可以算出,每氧化1 mgNH3-N为N02- -N,需要消耗3.34 mg的溶解氧,每氧化1 mg N02-N为N03--N需要1.14mg溶解氧。所以, 溶解氧对于氨氮和亚硝酸盐氮的去除率有着密切的关系。但一般认为[1],只要维持反应器出水溶解氧不低于3～4 mg/L,就可以保持较高的氨氮去除效率。而本试验中的原水溶解氧比较高(均在5 mg/L 以上),出水溶解氧也完全高于3～4 mg/l因此溶解氧是充足的,不会影响氨氮的去除。

2.3 水力负荷

　　有研究指出"[1],在一定范围内水力负荷对氨氮的去除率没有什么影响,这主要是由于硝化细菌的硝化能力较强,世代时间长,一旦形成稳定的硝化状态后,进入生物陶粒滤池的氨氮在短时间内被硝化细菌吸附、分解和氧化。根据实际运行的结果,有试验推荐[2,6),采用空床停留时间20-30min,即水力负荷4～6 m3/(m2·h)作为设计参数,效果最佳。本

若用吹脱，气水比能达到多少呢