摘要：以懸浮填料和火山巖為生物載體,研究了單級好氧生物接觸氧化工藝和缺氧/好氧兩級生物接觸氧化工藝對模擬高氨氮重污染河水的處理效果。在進水COD 濃度為150-350mg/L，NH -N為18-36mg/L，總水力停留時間為8h條件下，兩種工藝都能有效去除模擬河流污水中的有機污染物，COD 的平均去除率分別達到82%和92%。前置缺氧區(qū)的缺氧/好氧兩級生物接觸氧化工藝較單級生物接觸氧化具有更強的NH -N去除能力，二者在整個運行過程中對NH -N平均去除率分別為83%和32%。硝化潛力實驗表明兩級生物接觸氧化工藝中好氧生物膜的氨氧化速率達到4.50×10 g/(g·h)，而單級生物接觸氧化工藝的好氧生物膜氨氧化速率僅為1.09×10 g/(g·h)。通過前置缺氧反應(yīng)區(qū)能夠強化好氧生物接觸區(qū)對氨氮的去除能力，并有效降低接觸氧化工藝能耗。
關(guān)鍵詞：生物膜,生物接觸氧化,氨氮,河流,硝化能力
中國圖書分類號：X522
白洋淀是我國北方最大的草型湖泊，近年來其污染越來越嚴重，對于其污染治理也越來越多的引起國家的重視。府河作為白洋淀最大的入淀河流，是白洋淀污染物的主要來源之一。府河上游污染物主要以有機物為主，隨著沿途各種點源面源污染物的輸入導(dǎo)致下游河水中氨氮的濃度嚴重超標(biāo)，許多年份平均濃度已超過20mg/L，氨氮污染問題亟待解決。
國內(nèi)外已有很多研究利用人工濕地技術(shù)處理氨氮濃度較高的鄉(xiāng)村入河污水，該技術(shù)雖然氨氮去除效果良好，但占地面積較大。另外也有研究利用水生植物對污染河流的進行原位修復(fù)，但對于類似府河的重污染河流，由于水生植被對生長環(huán)境比較高的要求，難以形成穩(wěn)定的植被。
生物接觸氧化工藝作為一種污染河流原位修復(fù)方法，近年來備受關(guān)注。其具有環(huán)境適應(yīng)能力強，占地面積小等優(yōu)點，但現(xiàn)有的生物接觸氧化工藝普遍存在對氨氮有效去除需要的水力停留時間長，容易受水中有機物抑制，耐受氨氮負荷沖擊能力弱以及能耗巨大等缺點。因此，針對類似府河的高氨氮重污染水體，有必要進一步探索與其適用的生物接觸氧化工藝。本文以一種新型的組合球形填料為主要載體，比較了單級好氧生物接觸氧化與缺氧/好氧兩級生物接觸氧化工藝對污染河水中有機物及氨氮的去除效果，旨在探索一套適用于重污染河流的高效、低耗的原位生物接觸氧化工藝。
1.材料與方法
1.1試驗裝置
兩套生物接觸氧化反應(yīng)器使用有機玻璃制成，為保證各段填料基質(zhì)與進水的充分接觸，反應(yīng)器采用隔板式構(gòu)造。反應(yīng)器的規(guī)格為80cm×31cm×35cm，有效容積為72L。反應(yīng)器A采用單級生物膜接觸氧化工藝，反應(yīng)器B采用缺氧/好氧兩級生物膜接觸氧化工藝。兩種工藝填料和區(qū)間的布置如圖1和圖2所示。
圖1.單級生物接觸接觸氧化反應(yīng)器(反應(yīng)器A)填料布置圖
Fig1.LayoutdiagramofcarrierinBiologicalcontactoxidationprocessreactor(ReactorA)
圖2.缺氧/好氧兩級生物接觸氧化反應(yīng)器(反應(yīng)器B)填料布置圖
Fig2.Layoutdiagramofcarrierinanoxic/aerobictwo-stepcontactoxidationprocessreactor(ReactorB)
接觸氧化反應(yīng)器A采用聚乙烯懸浮球形填料，該球形填料為本實驗室自行裝配，主要構(gòu)造為多孔聚乙烯球內(nèi)置適量齒輪形顆粒懸浮填料，其特點是整個填料比表面積得到了增大，而且掛膜成功后能夠懸浮在水中，填料直徑為80mm，非常適合于河流污染的原位修復(fù)。反應(yīng)器B中，第一區(qū)段布設(shè)缺氧接觸氧化床，采用天然礫石和火山巖兩種填料布置而成，為防止內(nèi)部短流，如圖2所示采用交錯布置，顆粒比較小的火山巖布置在右下部分，顆粒較大的天然礫石布置在左上部分。第二區(qū)段好氧接觸氧化區(qū)布置與反應(yīng)器A中相同的球形懸浮填料。兩座反應(yīng)器中，缺氧區(qū)填料的填充率為30%，好氧區(qū)填料的填充率為40%。
曝氣裝置的布置如圖1和圖2所示，在反應(yīng)器的好氧區(qū)兩側(cè)底部布置條形曝氣頭，試驗過程中采用氣體轉(zhuǎn)子流量計控制曝氣量，缺氧區(qū)不設(shè)置曝氣頭。
1.2啟動與運行
兩套試驗裝置接種來之北京高碑店污水處理廠A/O工藝污泥回流池污泥。接種污泥后，前三天采用序批式運行，正常進行曝氣，每天更換一次反應(yīng)器中的水。之后后采用連續(xù)流方式進水運行，經(jīng)過一段時間運行，兩套裝置中生物膜厚度逐漸增加，最后達到穩(wěn)定狀態(tài)，鏡檢生物膜觀察發(fā)現(xiàn)大量的原后生動物，且各采樣點水質(zhì)COD，NH-N，TN等主要指標(biāo)基本穩(wěn)定，說明系統(tǒng)掛膜成功，啟動基本完成。此后改變進水主要污染物濃度，開始正常運行。
反應(yīng)器啟動成功后，采用連續(xù)流運行方式，每個反應(yīng)器的總水力停留時間為8h，兩級式生物接觸氧化反應(yīng)器兩個區(qū)段的水力停留時間分別為4h。根據(jù)本課題組對府河水質(zhì)的長期監(jiān)測數(shù)據(jù)以及相關(guān)部門提供的府河多年背景數(shù)據(jù)，采用人工配水模擬府河水質(zhì)，其主要成分如表1所示，并添加一定量的微量元素。
表1.人工模擬廢水基本組分
Table1.Maincontentsofartificialwastewater

組分	質(zhì)量濃度/mg·L	組分	質(zhì)量濃度/mg·L
葡萄糖	141.1/182.9/234.3	KH PO ·2H O	15.2
淀粉	61.1/74.3/92.4	CaCl ·2H O	10.0
NH Cl	68.8/107.0/137.6	MgSO	8.0
KNO	15.0	蛋白胨	10.0
Na HPO ·12H O	26.7	腐殖酸	10.0

在運行過程中分三階段提升人工模擬廢水COD，氨氮的負荷，考察反應(yīng)器對污染物的去除情況。三個階段進水COD理論值分別為150、250、350mg/L，NH-N理論值分別為18、28、36mg/L，TN理論值分別為：24、34、42mg/L，其它指標(biāo)在運行的各個階段都保持不變，進水pH值為7.2-8.0。單級好氧接觸氧化工藝的好氧區(qū)曝氣量約為4-6L/min，兩級生物接觸氧化工藝的好氧段曝氣量為1.5-3L/min，缺氧段不曝氣，整個反應(yīng)器所需要的曝氣量相對于前者大大減小。兩個工藝好氧區(qū)DO質(zhì)量濃度控制在5-8mg/L，缺氧區(qū)DO質(zhì)量濃度低于0.8mg/L。溫度控制在室溫18-27℃范圍內(nèi)。
1.3生物膜的硝化潛力分析
從生物接觸反應(yīng)器不同功能區(qū)段分別取一定量掛膜填料。用蒸餾水輕輕洗滌三遍，加入到500ml的錐形瓶中，加入200mL反應(yīng)液，其中NH-N濃度為20mg/L。反應(yīng)液配方為：NHCl76.4mg/L，NaHCO1.5g/L(無機碳源)，NaCl30mg/L，KHPO50mg/L，KCl14.0mg/L，MgSO·7HO20.0mg/L，CaCl·2HO18.5mg/L，微量元素0.2ml/L，pH7.2。
采用微小曝氣頭進行充氧，控制DO質(zhì)量濃度在5mg/L以上，與生物接觸氧化工藝中DO值吻合。試驗在20℃恒溫箱中進行，定時取樣測定NH-N，NO-N及NO-N及TP濃度變化。試驗完成后采用堿式浸泡法洗脫填料表面附著生物膜，用蒸餾水洗滌后過濾烘干稱重，測定每個錐形瓶中反應(yīng)的生物膜總質(zhì)量。
平均氨氧化速率計算公式為：
式中r表示生物膜硝化速率,g/(g·h)，C表示h時間點水體中NH-N濃度，C表示反應(yīng)h時間點水體中的NH-N濃度，X表示反應(yīng)裝置內(nèi)生物膜濃度,mg/L。
1.4采樣與分析
反應(yīng)器運行過程中從兩座反應(yīng)器各區(qū)段后隔板間隙出水中分別取水樣分析COD，NH-N、NO-N、NO-N、TN等指標(biāo)，反應(yīng)器出水以沉降區(qū)水質(zhì)為準。COD采用重鉻酸鉀消解法測定，其它常規(guī)指標(biāo)都是采用美國SEALAA3型流動分析儀測定，TN的測定采用國家標(biāo)準中方法消解。溶解氧濃度和溫度都采用HACHSens-ion6型便攜式溶氧儀測定;pH采用德國SatariousPB-10pH計測定。
2.結(jié)果與討論
2.1兩種生物接觸氧化工藝的對CODcr的去除情況分析
兩套生物接觸氧化工藝反應(yīng)器A和B從2010年2月21日開始啟動運行，連續(xù)取樣監(jiān)測。經(jīng)過21d系統(tǒng)成功啟動，之后開始變化水質(zhì)分階段運行，穩(wěn)定運行反應(yīng)器中的好氧生物膜的VSS/SS比達到0.8以上。整個運行過程中生物接觸氧化反應(yīng)器對COD的去除情況見表2。
表2.兩種生物接觸氧化工藝各階段對COD的去除情況
Table2.TheremovalofCODbythetwobiologicalcontactoxidationreactors

項目	運行階段	日期	取樣數(shù)	平均水溫 /℃	進水平均濃度 /mg·L	出水平均濃度 /mg·L	平均去除率 /%
反應(yīng)器A COD	啟動期	1-21天	6	18.1	235.691 (22)	69.152 (27.4)	70.7
	第一階段	22-75天	14	20.3	154.995 (30.7)	32.382(13.0)	78.2
	第二階段	76-124天	17	22.9	241.589 (40.6)	41.619 (13.5)	82.6
	第三階段	125-184天	10	26.7	349.268 (28.4)	48.982 (11.4)	85.9
		平均			246.651	40.994	82.2
反應(yīng)器B COD	啟動期	1-21天	6	18.1	235.691 (22)a	25.191 (25.2)	89.3
	第一階段	22-75天	14	20.3	154.995 (30.7)	9.341(9.3)	93.7
	第二階段	76-124天	17	22.9	241.589 (40.6)	19.981(8.3)	91.4
	第三階段	125-184天	10	26.7	349.268 (28.4)	28.207 (10.4)	91.8
		平均			245.386	19.176	91.6
a括號內(nèi)為標(biāo)準偏差。

反應(yīng)器A和反應(yīng)器B對COD的去除率在啟動完成后都趨于穩(wěn)定，反應(yīng)器A在進水COD值為150、250、350mg/L的三個階段中對COD的平均去除率都在80%左右，而B反應(yīng)器在三個階段中對COD的平均去除率都維持在90%以上。A反應(yīng)器出水COD濃度在20-50mg/L之間，B反應(yīng)器出水COD濃度為10-30mg/L。兩種工藝都能夠有效去除進水中的有機污染物。
反應(yīng)器A曝氣量較大，在試驗過程中監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，整個反應(yīng)器中基質(zhì)混合均勻，好氧區(qū)中COD濃度基本相同。而反應(yīng)器B運行過程中，缺氧區(qū)不曝氣，進水與火山巖和礫石基質(zhì)充分接觸后進入好氧區(qū)，整個反應(yīng)器對COD的去除如圖3所示。
(A啟動期B運行第一階段C運行第二階段D運行第三階段)
圖3缺氧/好氧兩級生物接觸氧化系工藝對COD的去除情況
(AStartupperiodBPhaseoneCPhasetwoDPhasethree)
Fig3TheremovalofCODbyAnoxic/Aerobictwostepbiologicalcontactoxidationprocess
B反應(yīng)器的第一級缺氧反應(yīng)區(qū)出水中，大部分的COD已被去除。三個運行階段中，缺氧反應(yīng)區(qū)對COD的去除率分別為81%、83%和78%。第二級好氧區(qū)在三個運行階段中對COD的平均去除率分別為12%、8%和13%。這表明在整個運行過程中，B反應(yīng)器的進水中大部分的有機污染物都在第一級缺氧區(qū)被降解去除。
2.2兩種生物接觸氧化工藝對NH-N的去除情況分析
經(jīng)過三個星期的啟動，兩種工藝系統(tǒng)對NH-N的降解能力逐漸穩(wěn)定。此后考察了不同有機物負荷以及NH-N負荷對系統(tǒng)去除NH-N效率的影響。
反應(yīng)器A中單級生物接觸氧化工藝經(jīng)過啟動期前一個星期的適應(yīng)，對NH-N的去除率開始逐漸上升。如圖4所示，在經(jīng)過三個星期的啟動之后，NH-N的去除率開始逐漸穩(wěn)定在40%左右。在運行過程的三個階段中，隨著進水NH-N和COD負荷的變化，單級接觸氧化工藝對NH-N的平均去除率分別為47.9%、22.4%、29.1%。其中，反應(yīng)器A在第二階段和第三階段對NH-N的降解率明顯低于第一階段。
圖4.單級好氧接觸氧化工藝對NH-N的去除情況
Fig4TheremovalofNH-Nbyonestepaerobiccontactoxidationprocess
反應(yīng)器B中缺氧/好氧兩級接觸氧化工藝對NH-N的去除率從啟動期開始后一直處于上升趨勢，到啟動期完成后，去除率一度超過90%。B反應(yīng)器第一級缺氧區(qū)去除NH-N的能力較弱，進水中NH-N主要在第二級的好氧區(qū)中被去除，水力停留時間為4h。在三個階段運行過程中，反應(yīng)器B對氨氮的平均去除率都穩(wěn)定在80%以上,具體情況如圖5所示。在三個階段的運行中，系統(tǒng)出水NH-N平均濃度穩(wěn)定在3.6-5.2mg/L的范圍內(nèi)，并且波動較小，與A反應(yīng)器相比，B反應(yīng)器在進水負荷發(fā)生變化的三個運行階段中，其對NH-N的去除一直保持在較高的水平。B反應(yīng)器缺氧/好氧兩級接觸氧化工藝在整個運行過程中(不包含啟動期)對NH-N的平均去除率為83%，比單級好氧接觸氧化工藝高出51%。
圖5.缺氧/好氧兩級接觸氧化工藝對NH-N的去除情況
Fig5.TheremovalofNH-NbyAnoxic/Aerobictwostepcontactoxidationprocess
反應(yīng)器A在運行過程中，發(fā)生較大變化的參數(shù)主要有溫度，進水COD和NH-N負荷等要素。其中溫度的變化比較緩慢，而且在整個運行過程中溫度是逐漸上升的，不會對NH-N的去除產(chǎn)生抑制作用，根據(jù)反應(yīng)器B在運行過程中始終保持對NH-N的高降解率可以證明這點，另外也說明在本研究范圍內(nèi)的NH-N濃度負荷的增加沒有對NH-N的去除產(chǎn)生明顯抑制作用，Kim等人的研究也證實了這點。因此，反應(yīng)器A在運行過程中發(fā)生的對NH-N降解率下降的現(xiàn)象只可能是COD負荷的增加引起的。Jokela等利用單級生物接觸氧化工藝(SBCP)處理垃圾填埋場滲濾液的實驗研究中也發(fā)現(xiàn)了類似現(xiàn)象。進水正常情況下工藝對NH-N的去除率高達90%以上，而當(dāng)進水中BOD濃度發(fā)生異常突然增高時，NH-N的去除率急劇下降，BOD上升導(dǎo)致生物膜系統(tǒng)中異養(yǎng)細菌對自養(yǎng)的硝化細菌產(chǎn)生抑制作用。
COD及BOD濃度等有機污染物負荷對生物膜硝化能力的抑制作用是一個長期的過程。根據(jù)Okabe等利用分子生物學(xué)手段對生物膜結(jié)構(gòu)的研究，當(dāng)好氧生物膜工藝進水中有機物濃度的增加時，有機物異養(yǎng)降解細菌過度繁殖，填料上附著的生物膜厚度不斷增加，硝化細菌被包裹在生物膜內(nèi)部。在硝化潛力實驗中測得的單位質(zhì)量填料上生物膜的量也表明，A反應(yīng)器中填料上的生物膜量明顯高于B反應(yīng)器中的填料，鏡檢也反映了A反應(yīng)器中填料表明生物膜更厚。生物膜厚度增加，DO和NH-N、碳源等營養(yǎng)物質(zhì)的傳質(zhì)阻力也大大增加，硝化細菌難以有效利用。而處于生物膜外圍的異養(yǎng)有機物降解細菌對DO和營養(yǎng)物的競爭都處于優(yōu)勢地位，將會嚴重抑制生物膜內(nèi)部氨氧化細菌(AOB)和亞硝酸鹽氧化細菌(NOB)的活力。
反應(yīng)器B的缺氧/好氧兩級接觸氧化工藝中，缺氧段去除了78%以上的COD及25%以下的NH-N，好氧段進水有機物濃度大大降低，但NH-N濃度仍然較高。Terada及王文斌等人的研究證明，這種營養(yǎng)環(huán)境能夠抑制生物膜中異養(yǎng)微生物的繁殖，而有利于自養(yǎng)的AOB和NOB細菌的生長。異養(yǎng)微生物生長速度被抑制，接觸氧化工藝的生物膜厚度得到有效控制，生物膜內(nèi)的AOB和NOB細菌能夠更好地獲取水體中的NH-N、DO以及其它營養(yǎng)物質(zhì)，使其數(shù)量增加，生物膜總體的硝化活性也得到增強。
反應(yīng)器B在三個階段的運行過程中，進水COD濃度不斷增大，但由于缺氧區(qū)對COD的高效去除，缺氧區(qū)的出水中有機物濃度始終維持在較低的濃度，這樣就不會對好氧區(qū)生物膜中的硝化細菌的生長產(chǎn)生抑制作用，好氧區(qū)生物膜對NH-N的去除率始終維持在較高的水平。增加前置缺氧區(qū)的接觸氧化工藝能夠更快速有效地去除模擬河流廢水中較高濃度的NH-N。
2.3兩種接觸氧化工藝對TN的去除情況分析
生物接觸氧化氧化工藝在整個運行過程中對TN都保持一定的去除率，期間進出水與去除率變化如表4中所示。
表3兩套接觸接觸氧化工藝進出水TN變化情況
Table3TheremovalofTNbybothbiologicalcontactoxidationprocess

項目	運行階段	日期	取樣數(shù)	平均水溫/℃	進水平均濃度/mg·L	出水平均濃度/mg·L	平均去除率/%
反應(yīng)器A TN	啟動期	1-21天	6	18.1	33.587 (2.8)	24.262 (4.7)	26.9
	第一階段	22-75天	12	20.1	25.002 (2.8)	16.753 (2.4)	32.6
	第二階段	76-124天	15	21.7	35.406 (4.4)	26.522 (5.9)	25.3
	第三階段	125-184天	14	26.4	41.344 (4.3)	27.092 (4.7)	34.1
		平均			33.835	23.657	30.7
反應(yīng)器B TN	啟動期	1-21天	6	18.1	33.587 (2.8)	17.282 (3.0)	48.1
	第一階段	22-75天	12	20.1	25.002 (2.8)	14.456 (2.4)	41.5
	第二階段	76-124天	15	21.7	35.406 (4.4)	15.615 (4.9)	56.1
	第三階段	125-184天	14	26.4	41.344 (4.3)	17.503(3.3)	57.3
		平均			33.835	16.214	51.6
a括號內(nèi)為標(biāo)準偏差

反應(yīng)器A對TN的去除率始終維持在30%左右，反應(yīng)器B對TN的平均去除率為50%左右。單級生物膜接觸氧化工藝對NH-N去除能力較弱，大量的TN仍然以NH-N形式存在。胡紹偉等利用膜曝氣生物膜反應(yīng)器處理人工合成廢水的過程中，當(dāng)進水有機負荷過高，導(dǎo)致載體上微生物增長過量時，也導(dǎo)致系統(tǒng)對TN的去除率明顯下降，這與本研究得出的結(jié)果基本一致。
在兩級接觸氧化生工藝中，大部分NH-N都能被降解為硝酸鹽，但由于缺氧區(qū)對有機物的大量消耗，不能為后續(xù)的反硝化細菌提供足夠的碳源，反硝化作用難以進行，出水中NO-N濃度仍然較高，其對TN的去除率也始終維持在40%-55%的偏低水平上，而隨著COD負荷的提升，TN的去除率在第二和第三階段較之前都有部分上升。Li等人研究生物接觸氧化工藝處理滇池流域河流廢水時也發(fā)現(xiàn)當(dāng)進水中COD濃度短時間內(nèi)出現(xiàn)大幅度下降時，反硝化作用無法有效進行，TN去除率會相應(yīng)大幅度降低。
2.4硝化潛力分析
兩種工藝在連續(xù)運行過程中對NH-N去除能力差異明顯，通過批次試驗進一步探討生物膜的硝化能力，三個區(qū)段的生物膜氨氧化能力的如圖6所示，A反應(yīng)器好氧區(qū)生物膜為A，B反應(yīng)器缺氧區(qū)和好氧區(qū)生物膜分別為B1、B2。
圖6.三種生物膜氧化NH-N速率比較
Fig6.NH-Nremovalratebythreekindsofbiofilm
從上圖中可以看出B反應(yīng)器的缺氧區(qū)生物膜氨氧化能力相比好氧區(qū)生物膜幾乎可以忽略不計，A反應(yīng)器中和B反應(yīng)器好氧生物膜都具有氧化氨氮的能力，如圖中所示，兩級接觸氧化的好氧生物膜的氨氧化能力要大于單級接觸氧化工藝中的好氧生物膜。單級好氧接觸氧化工藝中的生物膜能夠在9h內(nèi)將20mg/L濃度的NH-N去除到檢測限以下，平均氨氧化速率為1.09×10g/(g·h)。而兩級接觸氧化工藝中的好氧生物膜在3h就完成了對氨氮的氧化過程，平均氨氧化速率為4.50×10g/(g·h)，是單級好氧生物膜氨氧化速率的4倍以上，李先寧等人在研究水耕植物過濾法凈水系統(tǒng)底泥的硝化潛力的試驗中，測定了該凈化系統(tǒng)底泥的最大氨氧化速率為僅4.76×10g/(g·h)，遠遠小于本實驗生物膜系統(tǒng)的氨氧化速率，這表明生物膜接觸氧化工藝能夠極大地提高凈化系統(tǒng)的硝化能力，而其中缺氧/好氧兩級生物接觸氧化工藝具有更大的優(yōu)勢。
與類似生物接觸氧化工藝的研究相比，本試驗研究的生物接觸氧化工藝在河流原位治理中的應(yīng)用具有更大的實際意義。周婷等人利用溝渠式生物接觸氧化工藝處理含30-40mg/LNH-N，120-180mg/LCOD的村莊面源模擬廢水的試驗研究中，取得了80%以上的NH-N去除率，但廢水在溝渠式接觸氧化系統(tǒng)中的停留時間長達4-5天。Li等人利用分段進水的生物接觸氧化工藝處理滇池流域的污染河水，在進水NH-N濃度為10-30mg/L，COD濃度為50-180mg/L，水力停留時間為5.4h，水溫在18-25℃條件下對COD和NH-N的平均去除率分別達到了66.5%和66.2%。王榮昌等人研究懸浮載體生物膜反應(yīng)器對清華大學(xué)校園內(nèi)污染河流廢水的修復(fù)，經(jīng)過25天運行，在進水COD濃度為70-100mg/L，NH-N濃度為8-20mg/L，水溫為15-20℃，水力停留時間為1h的條件下，該反應(yīng)器對COD和NH-N的平均去除率分別為56.9%和76.0%。相比之下，本研究中的兩級式生物接觸氧化工藝對COD和NH-N都具有最高的平均去除率，另外它還具有能夠適應(yīng)進水有機物濃度負荷變化，對NH-N的去除也更加穩(wěn)定的優(yōu)點。
綜上所述，本研究中缺氧/好氧兩級生物接觸氧化工藝不僅能夠有效地去除模擬河流廢水中的有機物，實驗結(jié)果證明，它還能夠強化生物接觸氧化系統(tǒng)對氨氮的降解能力，與其它類似生物接觸氧化工藝相比具有更高的COD和NH-N去除率，縮短了氨氮降解的水力停留時間。另外，缺氧/好氧兩級接觸氧化工藝利用缺氧過程降解有機污染物，整個工藝所需要的曝氣量大大減少，在很大程度上減少了能量的消耗。這使得其在實際的河流原位治理中具有更大的實用價值。
3.結(jié)論
①在進水COD濃度為150-350mg/L范圍內(nèi)，生物接觸氧化工藝對能夠非常有效地去除污水中的COD，單級接觸氧化工藝和兩級接觸氧化工藝對COD的平均去除率分別為82%和92%，其中兩級式接觸氧化工藝中的缺氧區(qū)去除了進水中大部分COD。
②兩級式接觸氧化工藝中缺氧區(qū)對進水中有機物的高效去除強化了好氧區(qū)生物膜對氨氮的氧化能力。該工藝中好氧區(qū)生物膜20℃時氨氧化速率為4.50×10g/(g·h)，相同條件下單級生物接觸氧化工藝中的好氧生物膜氨氧化速率僅為1.09×10g/(g·h)。
③在進水NH-N濃度為18-36mg/L的范圍內(nèi)，缺氧/好氧兩級接觸氧化工藝有效地提高了生物接觸氧化工藝對氨氮的去除率，其對氨氮的平均去除效率達到83%，而單級接觸氧化工藝在同等條件下對氨氮的去除率僅為32%。另外相比單級接觸氧化工藝，兩級接觸氧化工藝需要的耗能更少。
參考文獻
1 Brix H, Arias C A. The use of vertical flow constructed wetlands for on site treatment ofdomestic wastewater: New Danish guidelines [J]. Ecol .Eng., 2005, 25 (5):491~500.
2 Ruan X, Xue Y, Wu J, et al. Treatment of Polluted River Water Using Pilot-Scale Constructed Wetlands[J]. BEnviron. Contam. Tox. , 2006, 76:90~97.
3 Wu Q T, Gao T, Zeng S C, et al. Plant-biofilm oxidation ditch for in situ treatment of polluted waters[J]. Ecol .Eng. , 2006, 28:124~130.
4 楊逢樂, 金竹靜. 城市河流原位治理技術(shù)研究進展[J].環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊. 2008, 27 (2):1~4.
5 周婷, 袁世斌, 張小平, 等. 溝渠式生物接觸氧化法對有機物和氨氮的去除研究.環(huán)境污染與防治[J], 環(huán)境污染與防治,2008, 30(6): 41~44.
6 吳永紅, 方濤, 丘昌強, 等. 藻-菌生物膜法改善富營養(yǎng)化水體水質(zhì)的效果[J]. 環(huán)境科學(xué), 2005, 26, (1): 84~89.
7 崔海煒, 武長城, 楊紅梅. 兩段生物接觸氧化工藝在中水回用中的特性研究[J]. 環(huán)境工程學(xué)報, 2009, 3(1): 123~126.
8 李先寧, 宋海亮, 呂錫武, 等. 反應(yīng)器分區(qū)提高生物接觸氧化硝化性能的研究[J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2006, 26(1): 62~66.
9 何星海, 武江津, 常麗春, 等. 二段生物接觸氧化工藝在中水回用中的特性研究[J]. 環(huán)境科學(xué),2003,24(6): 124~129.
10 Ozeki, Baba S, Takaya N, et al. A novel C1-utilizing aerobic denitrifier Alcaligenes sp. STC1 and its genes for copper-containing nitrite reductase and azurin[J]. Biosci. Biotech. Biochem. , 2001, 65:1206~1210.
11 國家環(huán)境保護總局《水和廢水監(jiān)測分析方法》編委會. 水和廢水監(jiān)測分析方法[M]. 第四版. 北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社, 2002.228~304.
12 Kim D J, Lee D I, Jurg Keller. Effect of temperature and free ammonia on nitrification and nitrite accumulation inlandfill leachate and analysis of its nitrifying bacterial community by FISH [J].Bioresour. Technol., 2006, 97: 459~468.
13 Jokela J P Y, Kettunen R H, Sormunen K M, et al. Biological nitrogen removal from municipal landfill leachate: low-cost nitrification inbiofilters and laboratory scale in-situ denitrification [J]. Wat. Res., 2002,36: 4079~4087.
14 Okabe S, Satoh H, Itoh T, et al. Microbial ecology of sulfate-reducing bacteria in wastewater biofilm analyzedby microelectrodes and FISH technique[J]. Wat. Sci. Technol, 1999, 39 (7):41~47.
15 Terada A, Hibiya K, Nagai J, et al. Nitrogen removal characteristics and biofilm analysis of a membrane aeratedbiofilm reactor applicable to high strength nitrogenous wastewater treatment[J]. J Biosci Bioeng, 2003, 95: 170~178.
16 王文斌,祁佩時. 懸浮生物膜載體強化氨氮降解研究[J].環(huán)境科學(xué),2006,27(12):2501~2506.
17 胡紹偉, 楊鳳林, 劉思彤, 等.膜曝氣生物膜反應(yīng)器同步硝化反硝化研究[J]. 環(huán)境科學(xué), 2009,20(3): 416~420.
18 Li L, Xie S G, Zhang H, et al. Field experiment on biological contact oxidation process to treat polluted river water in the Dianchi Lake watershed[J]. Front. Environ. Sci. Engin. China, 2009, 3(1): 38~47.
19 李先寧, 呂錫武, 宋海亮, 等.水耕植物法凈水系統(tǒng)底泥硝化反硝化潛力潛力[J]. 環(huán)境科學(xué), 2005,26(2):93~96.
20 王榮昌, 文湘華, 景永強, 等. 懸浮載體生物膜反應(yīng)器修復(fù)生物膜反應(yīng)器修復(fù)受污染河水實驗研究[J]. 環(huán)境科學(xué), 2004, 25(6):67~69.