通河中学-六五世界环境日

第３１卷第３期　
２０１５年２月　
葶　
中国给水排水　
ＣＨ ＩＮＡ　ＷＡＴＥＲ＆ＷＡＳＴＥＷＡＴＥＲ　
Ｖｏ１．３１　Ｎｏ．３　
Ｆｅｂ．２０１５　
瞩爨　　论述与研究　毳锚　
％　
忍　
反硝化生物滤池的自然挂膜启动研究　
韩剑宏　，　刘　燕　，　朱浩君　，　李卫平　，　敬双怡　
（１．内蒙古科技大学能源与环 境学院，内蒙古包头０１４０１０；２．中丹康灵＜北京＞生物　
技术有限公司，北京１０００８５）　
摘要：　研究了反硝化生物滤池的挂膜启动过程，寻求判断启动完成的快速、简便、合理的方　
法，为反硝化生物滤池的挂膜提供理论依据。控制水力负荷在０．０２２　ｍ。／（ｍ　・ｈ）即ＨＲＴ为１４　 ｈ，　
水温为２５～２７℃，反硝化生物滤池运行１４　ｄ后对硝态氮的去除率达到９９％，第１５天平 均进水硝　
态氮浓度由２１．８６　ｍｇ／Ｌ减小到８．０５　ｍｇ／Ｌ，出水浓度基本保持不变，仍稳 定在０～１　ｍｇ／Ｌ，反硝化　
系统生态结构稳定，表明挂膜成功。当有机碳源充足、ＮＯ；一Ｎ浓度 ＞０．１　ｍｇ／Ｌ时，反硝化速率与　
ＮＯ３一Ｎ浓度遵循零级反应动力学规律。反硝化生物滤池中的 氨氮主要由微生物同化作用去除，　
去除率约为２８．９％。　
关键词：反硝化生物滤池；挂膜 ；动力学；　同化　
中图分类号：Ｘ７０３　文献标识码：Ａ　文章编号：１０００—４６０２（２０１ ５）０３—０００１—０４　
Ｂｉｏｆｉｌｍ　Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｓｔａｒｔｕｐ　ｉｎ　 Ｄｅｎｉｔｒｉｉｃａｔｉｏｎ　Ｂｉｏｆｆｉｌｔｅｒ　
ＨＡＮ　Ｊｉａｎ—ｈｏｎｇ　，ＬＩＵ　Ｙ ａｎ　，ＺＨＵ　Ｈａｏ－ｊｕｎ　，ＬＩ　Ｗｅｉ—ｐｉｎｇ　，ＪＩＮＧ　Ｓｈｕａｎｇ—ｙｉ　
（ １．Ｉｎｎｅｒ　Ｍｏｎｇｏｌｉａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌ ｏｇｙ，Ｂａｏｔｏｕ　０１４０１０，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｉｎｏ—Ｄａｎｓｋｅ　
Ｃｌｏｎｉｎｇ＜ Ｂｅ　ｎｇ＞Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００８５ ，Ｃｈｉｎａ）　
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｂｉｏｆｉｌｍ　ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｔａ ｒｔｕｐ　ｏｆ　ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｂｉｏｆｉｈｅｒ　ｗｅｒｅ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ｔｏ　ｆ ｉｎｄ　ａ　ｆａｓｔ．　
ｓｉｍｐｌｅ　ａｎｄ　ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｊ ｕｄｇｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｌｅｔｉｏｎ　ｏｆ　ｂｉｏｆｉｌｍ　ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｔａ ｒｔｕｐ，ｗｈｉｃｈ　ｃｏｕｌｄ　
ｐｒｏｖｉｄｅ　ｔｈｅ　ｔｈｅｏｒｙ　ｂａｓｉｓ　ｆｏｒ　 ｂｉｏｆｉｌｍ　ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｄｅｎｉｔｒｉｉｃａｔｉｏｎ　ｆｆｉｌｔｅｒ．Ａｔ 　ｔｈｅ　ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｌｏａｄｉｎｇ　ｏｆ　
０．０２２　ｍ　／（ｍ　・ｈ）（ＨＲＴ＝ １４　ｈ）ａｎｄ　ｔｈｅ　ｗａｔｅｒ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｆ　２５　ｔｏ　２７℃，ｔｈｅ　ｒｅ ｍｏｖａｌ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ｎｉｔｒａｔｅ　
ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ｒｅａｃｈｅｄ　９９％ａｆｔｅ ｒ　１４　ｄ　ｏｆ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ｏｎ　ｔｈｅ　ｆｉｆｔｅｅｎｔｈ　ｄａｙ，ｔｈｅ　ａｖｅｒａ ｇｅ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｎｉｔｒａｔｅ　
ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｉｎ ｆｌｕｅｎｔ　ｄｅｃｒｅａｓｅｄ　ｆｒｏｍ　２　ｔ．８６　ｍｇ／Ｌ　ｔｏ　８．０５　ｍｇ／Ｌ，ａｎｄ 　ｔｈｅ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｅｆｌｕｅｎｔ　ｆ
ｗａｓ　ａｐｐｒｏｘｉ ｍａｔｅｌｙ　ｕｎｃｈａｎｇｅｄ　ａｎｄ　ｒｅｍａｉｎｅｄ　ｓｔａｂｌｅ　ａｔ　０　ｔｏ　１　ｍｇ／ Ｌ．Ｔｈｅ　ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｅｎｉｔｒｉ—　
ｉｅａ ｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｋｅｐｔｆ　ｓｔａｂｌｅ，ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇ　ｔｈｅ　Ｓｕｃｃｅｓｓ　ｏｆ 　ｔｈｅ　ｂｉｏｆｉｌｍ　ｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ　ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｒａｔｅ　ａｎ ｄ　
ｔｈｅ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＮＯｓ－一Ｎ　ｆｏｌｌｏｗｅｄ　ｔｈｅ　ｚｅｒ ｏ　ｏｒｄｅｒ　ｋｉｎｅｔｉｃｓ　ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｃａｒｂｏｎ　ｓｏｕｒｃｅ　ｗａ ｓ　ＳＨｆｆｉ．　
ｃｉｅｎｔ．ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＮＯ；一Ｎ　 ｗａｓ　ｈｉｇｈｅｒ　ｔｈａｎ　０．１　ｍｇ／Ｌ．Ｔｈｅ　ａｍｍｏｎｉａ—ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ｉｎ　ｔ ｈｅ　ｄｅｎｉ—　
ｔｒｉｉｃａｔｉｏｎ　ｂｉｏｆｆｉｌｔｅｒ　ｗａｓ　ｍａｉｎｌｙ　ｒｅｍｏ ｖｅｄ　ｂｙ　ｍｉｃｒｏｂｉａｌ　ａｓｓｉｍｉｌａｔｉｏｎ．ｗｉｔｈ　ａ　ｒｅｍｏｖａｌ　ｒａｔｅ　 ｏｆ　２８．９％．　
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｂｉｏｆｉｈｅｒ；　 ｂｉｏｆｉｌｍ　ｆｏｒｍａｔｉｏｎ；　ｋｉｎｅｔｉｃｓ：　ａｓｓｉｍｉｌａｔｉｏｎ　
通信作者 ：朱浩君　Ｅ—ｍａｉｌ：ｚｈｕｈａｏｊｕｎ＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｎ　
・
１・　

第３ｌ卷第３期　中国给水排水　ｗｗｗ．ｗａｔｅｒｇａｓｈｅａｔ．ｃｏｒｎ　
反硝化生 物滤池（ＤＮＢＦ）处理污水的本质是利　
用填料上所附着的生物膜的氧化分解作用、滤料和　
生物膜的吸附截留作用以及生物膜内部的缺氧反硝　
化作用来达到脱氮目的¨ｌ２　Ｊ，其具有占地面积 省、脱　
氮性能好等优点，近年来成为污水再生利用领域研　
的环境条件，受水体酸碱度、盐度 等影响较小。　
１．４试验水质　
以包头市某污水处理厂的二级处理出水为原　
水，试 验期间该污水厂正进行技术改造和检修，主要　
水质指标如表１所示。　
表１原水水质　
Ｔａｂ．１　Ｉｎｆｌｕｅｎｔ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　
究和应用的热点　。　
生物膜是该工艺的核心，微生物活性的高低对　
处理效果起着决定性的作用　Ｊ。填料的挂膜有自　然富集培菌挂膜和人工接种挂膜两种方式。填料的　
挂膜是反硝化生物滤池发挥效能的前提，也是其 稳　
定运行的基础。笔者通过分析挂膜过程中生物滤池　
项　目　ＴＮ／　
（
ｍｇ・Ｌ　）　（ｍｇ・Ｌ　）　（ｍｇ・Ｌ　）　
Ｃ０Ｄ／　ＮＨ；一Ｎ／　
ｐＨ值　
正常运行　９～１１　
技术改造　１６～３７　
２４～４０　０．２７～１．３０　６．４５ —７．９５　
３４—７０　０．３４～３．０８　６．９４—７．５０　
对硝态氮的去除效果及 亚硝态氮和总氮浓度的变化　
情况与生物膜生长的相互关系，判断挂膜启动的进　
程，为反硝化 生物滤池的启动提供理论依据。　
１．５试验方法　
反应器的启动方法一般分为三种：①间歇培 养，　
然后进行负荷渐增的连续进水；②在设计流速或逐　
渐增加的条件下进行连续流培养；③ 接种活性污泥　
后再进行间歇或连续流培养。有研究发现　Ｊ，自然　
挂膜法形成的生物膜比接 种挂膜法的更稳定，生物　
１材料与方法　
１．１　试验装置　
ＤＮＢＦ由有机玻璃制 成（如图１所示），尺寸为　
３００　ｍｍ×３００　ｍｍ×６００　ｍｍ，底部设有进水口和反　冲洗气管，曝气区高为８０　ｍｍ，填料高为３２０　ｍｍ，清　
膜与载体之间的粘合度更高，为了 实现经济快速的　
启动，试验采用在设计流速下接种污泥的连续流挂　
膜方式。　
水区 高为２００　ｍｍ，生物池采用上向流设计，原水通　
过循环水泵从生物滤池底部进水管流人，从上部溢 　
流口流出。　
投加碳源是反硝化滤池运行的关键环节，常用　
碳源有乙酸钠、葡萄糖 、乙醇和甲醇，反硝化速率最　
高的是甲醇，但是考虑到其毒性和运输带来的困难，　
乙醇不失 为甲醇较好的替代物，与其他物质相比，乙　
醇的微生物细胞产率较低，且具有令人满意的去除　
效果，适合作为补充碳源　Ｊ。　
装置于２０１４年６月１２日开始启动，接种二沉　
池的回 流污泥１０　Ｌ，加３０　Ｌ生活污水后闷曝１　ｄ　
（ＤＯ：０．３～０．４　ｍｇ／Ｌ）。停止曝气 ，将反应器中的水　
排空后连续进水，水力负荷控制在０．０２２　ｍ　／（ｍ　・　
ｈ）即Ｈ ＲＴ为１４　ｈ，试验处于夏季，水温在２５～２７。Ｃ　
之间，用乙醇作为外加碳源，保持进水ＣＯＤ 在１２０　
ｍｇ／Ｌ左右。培养初期，向ＤＮＢＦ内投加反硝化细　
图１　ＤＮＢＦ试验装置　
菌，使其浓度保持在２　０００　ｃｆｕ／ｍＬ左右，进行驯化挂　
膜，期间采用国标方法对原 水及ＤＮＢＦ出水的硝态　
氮、亚硝态氮、总氮等指标进行测定，并观察挂膜情　
况。　
Ｆｉｇ．１　Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ　ｄｉａｇｒａｍ　ｏｆ　ｅ】【ｐｅｄｍｅｎｔａｌ　ｓｅｔ・ｕｐ　１．２填料　
试验所采用的填料是ＳＤＣ一白（六棱柱状，多　
孔结构，高为１０　ｍｍ） ，它由天然高分子材料（甘蔗　
２结果与分析　
２．１　ＮＯ；一Ｎ＊ｎＮ０２一Ｎ浓度的变化 　
通过研究进出水ＮＯ；一Ｎ和ＮＯ；一Ｎ浓度的　
渣）对不可降解的聚烯烃塑料进行改性制得 　Ｊ。　
１．３反硝化茵剂　
本试验使用高活性反硝化菌ＤＮＦ４０９，其具有　
较高 的反硝化活性，且繁殖能力强，能适应各种不良　
变化来了解ＤＮＢＦ的启动情况　Ｊ，结果见图２、３ 。　
在运行初期（１～３　ｄ）对ＮＯ３－一Ｎ的去除率就达到　
・
２・