兩種不同填料對(duì)ANAMMOX生物濾池的影響探究

付昆明，黃少偉，廖敏輝，吳青，劉永劍，李飛

(1.北京建筑大學(xué) 雨水系統(tǒng)與水環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中-荷污水處理技術(shù)研發(fā)中心，北京 100044；2.水發(fā)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，山東 濟(jì)南 250000)

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料與儀器

沸石，粒徑為4～8 mm，主要成分為SiO2與Al2O3，比重1.51 g/cm3，容重2.43 g/cm3；火山巖，粒徑為3～5 mm，堆積密度為0.90 g/cm3，比表面積約為3.98 cm2/g，孔隙率為56.33%。兩種填料的表面形態(tài)見圖1；氯化鈉、氯化銨、磷酸二氫鉀均為分析純；亞硝酸鈉、碳酸氫鈉均為化學(xué)純。

UV2400紫外可見分光光度計(jì)；F2 pH計(jì)；FG4溶解氧測(cè)定儀；AL204電子天平；JB-2磁力攪拌器；DGG-9000A恒溫干燥箱。

圖1 沸石與火山巖表面形態(tài)Fig.1 Surface morphology of zeolite and volcanic rocka.沸石；b.火山巖

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

天然沸石和火山巖用自來(lái)水清洗數(shù)次，用去離子水浸泡天然沸石12 h。放入鼓風(fēng)干燥箱中，105 ℃ 干燥24 h，冷卻至室溫后密封保存。

1.2.1 沸石的改性[11-12]配制1 mol/L NaCl溶液，按照固液比為1∶25(g∶mL)在磁力攪拌器(500 r/min)上對(duì)天然沸石進(jìn)行NaCl改性，改性 12 h。用去離子水清洗數(shù)次，放入鼓風(fēng)干燥箱中，105 ℃干燥24 h[13]，待冷卻至室溫后密封保存。

表1 運(yùn)行實(shí)驗(yàn)反應(yīng)器進(jìn)水水質(zhì)Table 1 Inlet water quality of operation test reactor

兩生物濾池有效容積均為5.50 L，進(jìn)水采用蠕動(dòng)泵泵入，流量為750 mL/h，水力停留時(shí)間為 7.5 h。濾池裝置見圖2。

圖2 運(yùn)行實(shí)驗(yàn)裝置示意圖Fig.2 Schematic diagram of operation test device1.進(jìn)水箱；2.蠕動(dòng)泵；3.NaCl改性沸石填料；4.火山巖填料；5.承托層；6.DO探頭；7.pH計(jì)

1.3 分析方法

2 結(jié)果與討論

2.1 吸附性能比較

圖3 天然沸石、NaCl改性沸石與火山巖吸附特性 adsorption characteristics of natural zeolite，NaCl modified zeolite and volcanic rock

為了更好的對(duì)兩種沸石和火山巖的吸附過程進(jìn)行描述，兩種沸石和火山巖的吸附等溫線擬合結(jié)果見圖4。

圖4 天然沸石、NaCl改性沸石與 火山巖的朗格繆爾模型擬合Fig.4 Langmuir model fitting of natural zeolite，NaCl modified zeolite and volcanic rock

2.2 運(yùn)行效果比較

分別以NaCl改性沸石與火山巖為填料，搭建ANAMMOX生物濾池，截取反應(yīng)器啟動(dòng)完成后運(yùn)行穩(wěn)定期的處理數(shù)據(jù)對(duì)二者進(jìn)行比較。兩濾池運(yùn)行情況見圖5。

圖5 沸石生物濾池與火山巖生物濾池運(yùn)行情況Fig.5 Operation of zeolite reactor and volcanic rock reactora.進(jìn)出水總氮變化；b.總氮去除負(fù)荷及變化；c.溫度與總氮去除率變化

兩生物濾池出水pH基本都在7.50～8.50 范圍內(nèi)，出水溶解氧(DO)基本都在1以下，填料內(nèi)部溶解氧基本處在0.2以下。由于兩濾池的pH、DO都比較穩(wěn)定，對(duì)處理效果主要影響作用的是溫度，因此按照溫度變化，將運(yùn)行過程分為室溫、低溫和溫度恢復(fù)三個(gè)階段。

3 結(jié)論

(2)在進(jìn)水及運(yùn)行條件相同的條件下，沸石生物濾池全過程的平均TN去除率為 45.78%，平均TN去除負(fù)荷為 0.75 kg N/(m3·d)，標(biāo)準(zhǔn)差分別為22.56和0.35；火山巖生物濾池全過程的TN去除率達(dá)67.60%，平均TN去除負(fù)荷達(dá)到了 1.12 kg N/(m3·d)，標(biāo)準(zhǔn)差分別為16.54和0.27，在運(yùn)行的整個(gè)過程中，火山巖生物濾池的去除效果和穩(wěn)定性均優(yōu)于沸石生物濾池。更適合作為ANAMMOX生物濾池的填料。