生物砂滤池除氨氮效果及影响因素分析
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L I Si2 m in, ZHAN G Sheng, SUN Guang2yin, CHEN Chun 2yan
( College of U rban Construction, Hebei U n iversity of Eng ineering, Handan 056038, Ch ina )
(河北工程学院 城市建设学院 , 河北 邯郸 056038 )
摘 要: 生物砂滤池去除 NH4 - N 的效果优于普通砂滤池 ,是一种经济 、 有效的给水处理技 术 。以邯郸市滏阳河微污染原水为对象 ,研究了温度 、 NH4 - N 浓度 、 CODM n浓度对生物砂滤池去 除水中 NH4 - N 的影响 。结果表明 : 水温是影响生物砂滤池去除 NH4 - N 效果的主要因素 , 水温
通快滤池石英砂滤料表面培养附着生物膜 , 以使其 在保持传统过滤能力的同时 , 又能有效去除有机物
基金项目 : 河北省自然科学基金资助项目 ( 503400 ) ; 河北省科技攻关项目 ( 00276711 )
・7 4 ・
第 1期
李思敏 ,等 : 生物砂滤池除氨氮效果及影响因素分析 表 1 滏阳河原水水质
+
Abstract: B iological sand filter is an econom ical and effective p rocess and the NH4 - N removal effect is better than that of general sand filter . Influencing factors such as temperature, concentration of + + NH4 - N and CODM n of the raw water on NH4 - N removal from m icro 2 polluted water of Fuyang R iver were studied. The results show that temperature is the most important factor, the higher the temperature
+
物砂滤池去除 NH4 - N 有很大的影响 , 即水温越 高 ,生物砂滤池去除 NH4 - N 的效果越好 。 试验期间将水温划分为 7 ～ 10、 15 ～ 18、 22 ～
25、 26 ～30 ℃ 四个温度组 , 进一步研究了水温对除 NH4 - N 效果的影响 ,其结果见表 2。
表 2 统计分析结果
NH4 - N 的去除率增加了 1. 87 % / ℃; 从 23. 5 ℃ 到 28. 0 ℃,对 NH4 - N 的去除率增加了 1. 91 % / ℃。
+ + + +
右 ,反冲洗时间为 6 m in。 在高位水箱中采用穿孔管曝气 , 以便为石英砂 表面附着的微生物提供氧气 (确保进水溶解氧 > 6
+
关键词 : 微污染原水 ; 生物砂滤池 ; NH4 - N; CODM n ; 温度 中图分类号 : TU991. 2 文献标识码 : C 文章编号 : 1000 - 4602 ( 2006 ) 01 - 0074 - 03
+
Effect of B iolog ica l Quartz Sand F ilter on NH4 - N Rem ova l and Its Affectin g Factors
16 cm ,滤速为 8 m / h,过滤周期为 48 h。
+
试验期间对反冲洗加氯和不加氯两种情况进行 了比较 ,发现加氯反冲洗时有生物膜损失 ,并影响微 生物的生长 ,反冲洗后 40 h左右生物膜才恢复到冲 洗前的稳定状态 ,这和文献 [ 1 ]的结论一致 。因此 , 采用不加氯反冲洗 , 反冲洗时控制整个滤料层膨胀
of the raw water, the higher the removal rate of NH4 - N. The raw water NH4 - N concentration can af2
+ +
+
fect its removal rate apparently under the condition of nor m al NH4 - N concentration and nor m al or high temperature of the water . The higher the NH4 - N concentration, the higher the removal rate, but the change of concentration has less influence on removal efficiency . A t the sam e temperature, when the con2 centration of CODM n and NH4 - N are both higher, CODM n concentration affects NH4 - N removal appar2
+ + 越高则对 NH4 - N 的去除效果越好 。在 NH4 - N 浓度不高 、 水温为常温 (或较高 ) 条件下 , 原水 + + + +
NH4 - N 浓度对 NH4 - N 的去除影响较为显著 ; 原水 NH4 - N 值愈高 , 其去除率愈高 , 原水 NH4
+ +
+
+
+
+
- N 浓度变化对 NH4 - N 去除效果的影响越小 。在水温相同的情况下 ,当原水 CODM n值和 NH4 N 值均较大时 , CODM n值对去除 NH4 - N 影响显著 。
mg /L ) 。 112 原水水质
原水为邯郸市滏阳河水 , 试验期间的水质如表
1 所示 ,各水质指标根据《水和废水监测分析方法 》
可见在低水温条件下 , 水温变化对生物砂滤池去除
NH4 - N 的效果影响较大 ; 常水温时 ,水温变化对生
+
进行分析 。
・7 5 ・
第 1 期 中 国 给 水 排 水 第 22 卷
+ + +
+
ently .
Key words: m icro 2 polluted raw water; biological sand filter; NH4 - N; CODM n ; tempera2 ture
+
氨氮是目前微污染原水中较为普遍的一类污染 物 ,但常规水处理工艺对其去除能力有限 ,因此在普
+
Fig . 2 Effect of NH4 - N concentration in raw water on NH4 - N removal
+
结论 3
① 水温对生物砂滤池去除 NH4 - N 的效果 影响明显 。在低水温条件下 , 水温变化对生物砂滤 池去除 NH4 - N 的效果影响较大 ; 常水温时则影响 较小 。水温越高则对 NH4 - N 的去除效果越好 。 ② 在原水 NH4 - N 浓度不高以及常温或较 高水温条件下 ,原水 NH4 - N 浓度对去除 NH4 - N 的影响较为显著 ; 在原水 NH4 - N 浓度相对较高及 水温较低时 ,对 NH4 - N 去除率的影响相对较小 。 在较高的水温下 ,原水 NH4 - N 浓度愈高则对 NH4
CODM n和 NH4 - N 的去除率基本保持稳定 。
+ +
- N 浓度对其去除效果的影响
在稳定运行且其他原水水质指标相当的条件 + + 下 ,原水 NH4 - N 浓度变化对生物砂滤池去除 NH4 - N 的影响见图 2。
当水温较高时 , CODM n对生物砂滤池去除 NH4
+
- N 的影响较大 , 低温时则影响较小 。这是因为低
温下异养菌生长繁殖缓慢 , 不能覆盖生物膜表面不 断附着生长的硝化菌 。相反 , 当温度较高时硝化菌 附着生长缓慢 ,而异养菌生长繁殖迅速 ,总是不断地 覆盖生物膜外表的硝化菌 。所以 , 原水 CODM n 对
图 2 原水 NH+ 4源自- N 浓度对其去除效果的影响
+
NH4 - N 去除效果的影响在高温时表现得更明显 。
物砂滤池去除 NH4 - N 的影响最小 ; 较高水温时 , 水温变化对生物砂滤池去除 NH
212 原水 NH
+ 4 + 4
+
- N 的影响较小 。
繁殖 ,从而包裹了载体表面的硝化菌 ,使得溶解氧和 + NH4 - N 的传递受阻 ,限制了硝化菌的生长繁殖 ,使 硝化反应受到了影响 ,导致 NH4 - N 去除率呈下降 趋势 。在原水 CODM n浓度较低时 , 由于水中溶解氧 充分 ,能同时满足硝化菌和异养菌的需要 , 因而对
+
+
生物砂滤池由内径为 10 cm 的有机玻璃柱制 成 ,承托层高为 30 cm , 石英砂滤料高为 100 cm (滤 料粒径为 0. 6 ～1. 2 mm , 平均粒径为 0. 8 mm , 不均 匀系数 K80 < 2. 0,孔隙率为 43% ) , 其中上层 30 cm 对浊度和细菌起把关作用 。反冲洗排水管设在滤料 上方 70 cm 处 ,沿程设取样孔 ,过滤时滤料上水深为
Tab. 2 Statistic analysis result
+ + + NH4 - N NH4 - N 平均去 NH4 - N 平均去 水温 / ℃ 项 去除率 / % 除率增量与相邻除率增量与水温 目 水温均值增量的组平均增量的比 范围 均值 范围 均值比值 / ( % ・℃- 1 ) 值 / ( % ・℃ - 1 )
2 率为 25% ～35% , 反冲洗强度为 14 L / ( s・m ) 左
7 ～10 8. 5 30～50 43. 1
2. 11 2. 45 1. 84 1. 91 1. 87 1. 91
数 15 ～18 16. 5 40～70 62. 7 值 22 ～25 23. 5 60～90 75. 6
26 ～30 28. 0 75～95 84. 2
Tab. 1 Raw water quality of Fuyang R iver
第 22 卷
和氨氮等 。
试验条件与方法 1
111 试验装置
指标 高锰酸盐指数 / (mg・L ) 氨氮 / (mg・L - 1 ) 浊度 /NTU 大肠菌群 / (个 ・L - 1 ) -1 BOD5 / (mg・L )
由表 2 可以看出 : 从低水温 ( 8. 5 ℃) 到常水温 ( 16. 5 ℃) ,生物砂滤池对 NH4+ - N 的去除率增加 了 2. 45 % / ℃; 从 16. 5 ℃ 到 23. 5 ℃, 对 NH4 - N 的去除率增加了 1. 84 % / ℃; 从 23. 5 ℃到高水温 ( 28 ℃) ,对 NH4+ - N 的去除率增加了 1. 91 % / ℃。 从 8. 5 ℃ 到 28 ℃, 生物砂滤池对 NH4 - N 的去除 率增加 了 2. 11 % / ℃; 从 16. 5 ℃到 28. 0 ℃, 对
84% ～95% ; 在水温为 17 ～20 ℃时对 NH4 - N 的
+ + +
去除率为 71% ～ 84% ; 在水 温为 7 ～ 10 ℃时 , 对
NH4 - N 的去除率为 52% ～67% 。可见 , 水温对生
图 1 试验装置
Fig . 1 Schematic diagram of experi m ental set2up
第 22 卷 第 1期 中国给水排水 Vol . 22 No. 1 2006 年 1 月 CH I NA WATER & WASTEWATER Jan. 2006
生物砂滤池除氨氮效果及影响因素分析
李思敏 , 张 胜, 孙广垠 , 陈春燕
pH
-1
试验装置如图 1 所示 。
均值或范围 6. 38
2. 90 12 23 800 7. 5 6. 8 ～7. 6
最大值 15. 2
9. 0 30 > 23 800 16. 2
结果与讨论 2
211 水温对 NH4 - N 去除效果的影响
+
在滤速为 8 m / h 左右时 , 进行了不同水温下生 物砂滤池去除 NH4 - N 的效果试验 。结果表明 ,在 水温 > 23 ℃ 时生物砂滤池对 NH4 - N 的去除率为
( College of U rban Construction, Hebei U n iversity of Eng ineering, Handan 056038, Ch ina )
(河北工程学院 城市建设学院 , 河北 邯郸 056038 )
摘 要: 生物砂滤池去除 NH4 - N 的效果优于普通砂滤池 ,是一种经济 、 有效的给水处理技 术 。以邯郸市滏阳河微污染原水为对象 ,研究了温度 、 NH4 - N 浓度 、 CODM n浓度对生物砂滤池去 除水中 NH4 - N 的影响 。结果表明 : 水温是影响生物砂滤池去除 NH4 - N 效果的主要因素 , 水温
通快滤池石英砂滤料表面培养附着生物膜 , 以使其 在保持传统过滤能力的同时 , 又能有效去除有机物
基金项目 : 河北省自然科学基金资助项目 ( 503400 ) ; 河北省科技攻关项目 ( 00276711 )
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第 1期
李思敏 ,等 : 生物砂滤池除氨氮效果及影响因素分析 表 1 滏阳河原水水质
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Abstract: B iological sand filter is an econom ical and effective p rocess and the NH4 - N removal effect is better than that of general sand filter . Influencing factors such as temperature, concentration of + + NH4 - N and CODM n of the raw water on NH4 - N removal from m icro 2 polluted water of Fuyang R iver were studied. The results show that temperature is the most important factor, the higher the temperature
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物砂滤池去除 NH4 - N 有很大的影响 , 即水温越 高 ,生物砂滤池去除 NH4 - N 的效果越好 。 试验期间将水温划分为 7 ～ 10、 15 ～ 18、 22 ～
25、 26 ～30 ℃ 四个温度组 , 进一步研究了水温对除 NH4 - N 效果的影响 ,其结果见表 2。
表 2 统计分析结果
NH4 - N 的去除率增加了 1. 87 % / ℃; 从 23. 5 ℃ 到 28. 0 ℃,对 NH4 - N 的去除率增加了 1. 91 % / ℃。
+ + + +
右 ,反冲洗时间为 6 m in。 在高位水箱中采用穿孔管曝气 , 以便为石英砂 表面附着的微生物提供氧气 (确保进水溶解氧 > 6
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关键词 : 微污染原水 ; 生物砂滤池 ; NH4 - N; CODM n ; 温度 中图分类号 : TU991. 2 文献标识码 : C 文章编号 : 1000 - 4602 ( 2006 ) 01 - 0074 - 03
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Effect of B iolog ica l Quartz Sand F ilter on NH4 - N Rem ova l and Its Affectin g Factors
16 cm ,滤速为 8 m / h,过滤周期为 48 h。
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试验期间对反冲洗加氯和不加氯两种情况进行 了比较 ,发现加氯反冲洗时有生物膜损失 ,并影响微 生物的生长 ,反冲洗后 40 h左右生物膜才恢复到冲 洗前的稳定状态 ,这和文献 [ 1 ]的结论一致 。因此 , 采用不加氯反冲洗 , 反冲洗时控制整个滤料层膨胀
of the raw water, the higher the removal rate of NH4 - N. The raw water NH4 - N concentration can af2
+ +
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fect its removal rate apparently under the condition of nor m al NH4 - N concentration and nor m al or high temperature of the water . The higher the NH4 - N concentration, the higher the removal rate, but the change of concentration has less influence on removal efficiency . A t the sam e temperature, when the con2 centration of CODM n and NH4 - N are both higher, CODM n concentration affects NH4 - N removal appar2
+ + 越高则对 NH4 - N 的去除效果越好 。在 NH4 - N 浓度不高 、 水温为常温 (或较高 ) 条件下 , 原水 + + + +
NH4 - N 浓度对 NH4 - N 的去除影响较为显著 ; 原水 NH4 - N 值愈高 , 其去除率愈高 , 原水 NH4
+ +
+
+
+
+
- N 浓度变化对 NH4 - N 去除效果的影响越小 。在水温相同的情况下 ,当原水 CODM n值和 NH4 N 值均较大时 , CODM n值对去除 NH4 - N 影响显著 。
mg /L ) 。 112 原水水质
原水为邯郸市滏阳河水 , 试验期间的水质如表
1 所示 ,各水质指标根据《水和废水监测分析方法 》
可见在低水温条件下 , 水温变化对生物砂滤池去除
NH4 - N 的效果影响较大 ; 常水温时 ,水温变化对生
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进行分析 。
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第 1 期 中 国 给 水 排 水 第 22 卷
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Key words: m icro 2 polluted raw water; biological sand filter; NH4 - N; CODM n ; tempera2 ture
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氨氮是目前微污染原水中较为普遍的一类污染 物 ,但常规水处理工艺对其去除能力有限 ,因此在普
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Fig . 2 Effect of NH4 - N concentration in raw water on NH4 - N removal
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结论 3
① 水温对生物砂滤池去除 NH4 - N 的效果 影响明显 。在低水温条件下 , 水温变化对生物砂滤 池去除 NH4 - N 的效果影响较大 ; 常水温时则影响 较小 。水温越高则对 NH4 - N 的去除效果越好 。 ② 在原水 NH4 - N 浓度不高以及常温或较 高水温条件下 ,原水 NH4 - N 浓度对去除 NH4 - N 的影响较为显著 ; 在原水 NH4 - N 浓度相对较高及 水温较低时 ,对 NH4 - N 去除率的影响相对较小 。 在较高的水温下 ,原水 NH4 - N 浓度愈高则对 NH4
CODM n和 NH4 - N 的去除率基本保持稳定 。
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- N 浓度对其去除效果的影响
在稳定运行且其他原水水质指标相当的条件 + + 下 ,原水 NH4 - N 浓度变化对生物砂滤池去除 NH4 - N 的影响见图 2。
当水温较高时 , CODM n对生物砂滤池去除 NH4
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- N 的影响较大 , 低温时则影响较小 。这是因为低
温下异养菌生长繁殖缓慢 , 不能覆盖生物膜表面不 断附着生长的硝化菌 。相反 , 当温度较高时硝化菌 附着生长缓慢 ,而异养菌生长繁殖迅速 ,总是不断地 覆盖生物膜外表的硝化菌 。所以 , 原水 CODM n 对
图 2 原水 NH+ 4源自- N 浓度对其去除效果的影响
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NH4 - N 去除效果的影响在高温时表现得更明显 。
物砂滤池去除 NH4 - N 的影响最小 ; 较高水温时 , 水温变化对生物砂滤池去除 NH
212 原水 NH
+ 4 + 4
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- N 的影响较小 。
繁殖 ,从而包裹了载体表面的硝化菌 ,使得溶解氧和 + NH4 - N 的传递受阻 ,限制了硝化菌的生长繁殖 ,使 硝化反应受到了影响 ,导致 NH4 - N 去除率呈下降 趋势 。在原水 CODM n浓度较低时 , 由于水中溶解氧 充分 ,能同时满足硝化菌和异养菌的需要 , 因而对
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生物砂滤池由内径为 10 cm 的有机玻璃柱制 成 ,承托层高为 30 cm , 石英砂滤料高为 100 cm (滤 料粒径为 0. 6 ～1. 2 mm , 平均粒径为 0. 8 mm , 不均 匀系数 K80 < 2. 0,孔隙率为 43% ) , 其中上层 30 cm 对浊度和细菌起把关作用 。反冲洗排水管设在滤料 上方 70 cm 处 ,沿程设取样孔 ,过滤时滤料上水深为
Tab. 2 Statistic analysis result
+ + + NH4 - N NH4 - N 平均去 NH4 - N 平均去 水温 / ℃ 项 去除率 / % 除率增量与相邻除率增量与水温 目 水温均值增量的组平均增量的比 范围 均值 范围 均值比值 / ( % ・℃- 1 ) 值 / ( % ・℃ - 1 )
2 率为 25% ～35% , 反冲洗强度为 14 L / ( s・m ) 左
7 ～10 8. 5 30～50 43. 1
2. 11 2. 45 1. 84 1. 91 1. 87 1. 91
数 15 ～18 16. 5 40～70 62. 7 值 22 ～25 23. 5 60～90 75. 6
26 ～30 28. 0 75～95 84. 2
Tab. 1 Raw water quality of Fuyang R iver
第 22 卷
和氨氮等 。
试验条件与方法 1
111 试验装置
指标 高锰酸盐指数 / (mg・L ) 氨氮 / (mg・L - 1 ) 浊度 /NTU 大肠菌群 / (个 ・L - 1 ) -1 BOD5 / (mg・L )
由表 2 可以看出 : 从低水温 ( 8. 5 ℃) 到常水温 ( 16. 5 ℃) ,生物砂滤池对 NH4+ - N 的去除率增加 了 2. 45 % / ℃; 从 16. 5 ℃ 到 23. 5 ℃, 对 NH4 - N 的去除率增加了 1. 84 % / ℃; 从 23. 5 ℃到高水温 ( 28 ℃) ,对 NH4+ - N 的去除率增加了 1. 91 % / ℃。 从 8. 5 ℃ 到 28 ℃, 生物砂滤池对 NH4 - N 的去除 率增加 了 2. 11 % / ℃; 从 16. 5 ℃到 28. 0 ℃, 对
84% ～95% ; 在水温为 17 ～20 ℃时对 NH4 - N 的
+ + +
去除率为 71% ～ 84% ; 在水 温为 7 ～ 10 ℃时 , 对
NH4 - N 的去除率为 52% ～67% 。可见 , 水温对生
图 1 试验装置
Fig . 1 Schematic diagram of experi m ental set2up
第 22 卷 第 1期 中国给水排水 Vol . 22 No. 1 2006 年 1 月 CH I NA WATER & WASTEWATER Jan. 2006
生物砂滤池除氨氮效果及影响因素分析
李思敏 , 张 胜, 孙广垠 , 陈春燕
pH
-1
试验装置如图 1 所示 。
均值或范围 6. 38
2. 90 12 23 800 7. 5 6. 8 ～7. 6
最大值 15. 2
9. 0 30 > 23 800 16. 2
结果与讨论 2
211 水温对 NH4 - N 去除效果的影响
+
在滤速为 8 m / h 左右时 , 进行了不同水温下生 物砂滤池去除 NH4 - N 的效果试验 。结果表明 ,在 水温 > 23 ℃ 时生物砂滤池对 NH4 - N 的去除率为