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氨氮是污水處理中主要的目標去除物之一。曝氣生物濾池將較短的水力停留時間與長的污泥齡有機統(tǒng)一起來,有利于硝化細菌這類世代期較長的細菌生長,對氨氮具有較高的去除效率,因此,被廣泛應用于污水中氨氮的去除。硝化作用,有關BAF硝化性能的研究已得到越來越多研究者的重視,通過優(yōu)化運行參數(shù)BAF的硝化效率已得到了明顯的提高。J1Cromphout[ 6 ]利用上向流曝氣生物濾池處理含氨的富營養(yǎng)化水時,在氣水比1∶1,濾速5118 m /h,溫度10 ℃以上條件下,硝化效率可達100%。英國水研究中心Dillon等[ 7 ]對BAF的硝化能力研究結果表明當?shù)莘e負荷為0163 kg/m3 ? d 時, NH+2N 去除率可達90%。R1Pujol等[ 8 ]通過對法國巴黎Achresh處理廠的上向流曝氣生物濾池兩年的研究認為,在濾速4 ～6m /h, 6～8 m /h, 8～10 m /h運行條件下,當NH32N的容積負荷為115 kg NH32N /m3 ?d時,曝氣生物濾池氨氮去除率始終保持在80% ～100% ,濾速的提高不僅不是影響反應器硝化速度的限制因素,反而會對硝化有積極的促進作用。F1Fdz2Polanco[ 9 ]等對淹沒式曝氣生物濾池硝化過程中異養(yǎng)菌和硝化菌的空間分布情況進行研究時發(fā)現(xiàn):當COD∶NH+42N為4∶1,進水COD低于200 mg/L 時不影響硝化效能;當進水COD高于200 mg/L 時,硝化效能將無法達到100%;盡管BAF的氨氮去除效能在實踐中得到了檢驗,但有關進水負荷,有機物濃度以及硝化細菌分布特征還需進一步探討。目前的研究表明,曝氣生物濾池的硝化性能與有機物濃度、溫度、停留時間等因素有密切的關系,因此硝化性能的研究有待進一步的深入。
反硝化作用,由于曝氣生物濾池中存在厭氧和兼性微生物,使得反硝化得以進行。Pujol[ 8 ]研究認為,反硝化采用外加碳源的辦法,在濾速為10 ～ 15 m /h 時, 脫氮能力可達到100%。Pujol等[ 10 ]還比較了前置反硝化和后置反硝化的優(yōu)劣,認為反硝化過程應采用上向流的進水方式進行。Chen等[ 11 ]研究生物過濾反應器與活性污泥反應器以及流化床的反硝化特性時,發(fā)現(xiàn)在不同水力條件下,反應器內(nèi)微生物種群會發(fā)生一定的變化,但優(yōu)勢種群———桿菌屬基本穩(wěn)定。
另外,曝氣生物濾池*的空間梯度分布特征及運行特點使其具備了一定的短程硝化反硝化能力,曝氣生物濾池采用粒狀顆粒作為過濾和生物氧化的介質(zhì)和載體,在整體上和每一單元填料表面所附著生物膜中都存在著基質(zhì)和溶解氧的濃度梯度分布,這為各種不同生態(tài)類型的微生物在生物膜內(nèi)不同部位占據(jù)優(yōu)勢生態(tài)位提供了條件。Puzava等在曝氣生物濾池一體化硝化反硝化方面取得了一定進展,他們通過調(diào)整曝氣量將反應器內(nèi)的溶解氧濃度控制在015～3 mg/L,從而控制溶解氧不擴散到生物膜內(nèi)部,實現(xiàn)同步硝化反硝化。中試結果表明,通過實時曝氣,即使將曝氣量降低50% ,也可達到同樣的處理效果。顯然,曝氣生物濾池的硝化,反硝化能力已經(jīng)得到了很好的實踐驗證,對去除污水中氨氮的技術發(fā)展具有一定的推動作用。
根據(jù)廢水中氨氮濃度的不同，可將廢水分為3類：高濃度氨氮廢水（NH3-N>500mg/l）,中等濃度氨氮廢水（NH3-N：50-500mg/l），低濃度氨氮廢水（NH3-N<50mg/l）。然而高濃度的氨氮廢水對微生物的活性有抑制作用，制約了生化法對其的處理應用和效果，同時會降低生化系統(tǒng)對有機污染物的降解效率，從而導致處理出水難以達到要求。
故本工程的關鍵之一在于氨氮的去除，去除氨氮的主要方法有：物理法、化學法、生物法。物理法含反滲透、蒸餾、土壤灌溉等處理技術；化學法含離子交換、氨吹脫、折點加氯、焚燒、化學沉淀、催化裂解、電滲析、電化學等處理技術；生物法含藻類養(yǎng)殖、生物硝化、固定化生物技術等處理技術。目前比較實用的方法有：折點加氯法、選擇性離子交換法、氨吹脫法、生物法以及化學沉淀法。
折點氯化法是將氯氣或次氯酸鈉通入廢水中將廢水中的NH3-N氧化成N2的化學脫氮工藝。當氯氣通入廢水中達到某一點時水中游離氯含量，氨的濃度降為零。當氯氣通入量超過該點時，水中的游離氯就會增多。因此該點稱為折點，該狀態(tài)下的氯化稱為折點氯化。處理氨氮污水所需的實際氯氣量取決于溫度、pH值及氨氮濃度。氧化每克氨氮需要9～10mg氯氣。pH值在6～7時為反應區(qū)間，接觸時間為0.5～2小時。
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