姬雅彤 袁浩文

摘 要：從地下滲濾系統(tǒng)入手，針對(duì)其脫氮效率低、易堵塞等缺點(diǎn)，將土壤與爐渣1：1充分混合，并在系統(tǒng)中依次添加5%的活性污泥，在相同的水力負(fù)荷、污染負(fù)荷，不同曝氣量的情況下進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在好氧層曝氣的情況下出水NH4+-N明顯降低。

關(guān)鍵詞：地下滲濾系統(tǒng)；脫氮；活性污泥；微曝氣

地下滲濾系統(tǒng)（subsurface infiltration system，SIS）是一種適合用于處理分散式污水有效的生態(tài)工程技術(shù)，污水在土壤-微生物的共同作用下，通過(guò)物理吸附、化學(xué)沉淀、微生物降解等過(guò)程得到凈化[1]。地下滲濾系統(tǒng)是土地土地處理系統(tǒng)的一種，除了具有基建和運(yùn)行費(fèi)用低，幾乎不需維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)之外，因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)埋在地下，能夠有效防止人工濕地蚊蠅臭味，不影響地面的使用功能，且有利于保溫，使得系統(tǒng)可以在低溫環(huán)境下能夠穩(wěn)定運(yùn)行[2]。

在地下滲濾系統(tǒng)中，氮的脫除途徑有反硝化、植物吸收、土壤固定和氨氮揮發(fā)等，其中生物硝化、反硝化過(guò)程是最主要的途徑，但目前存在處理負(fù)荷低、總氮去除率低、易堵塞的問(wèn)題，限制了該技術(shù)的推廣應(yīng)用。本研究就是通過(guò)對(duì)系統(tǒng)填料的篩選優(yōu)化和運(yùn)行參數(shù)的選擇來(lái)解決上述問(wèn)題。

1 材料與方法

1.1處理系統(tǒng)

構(gòu)建五個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置，填料方式由上至下依次為：礫石層10cm、砂層10cm、復(fù)合填料層70cm、土和砂混合層5cm、礫石層5cm。分別為1#—5#。其中，復(fù)合填料層為爐渣：土：活性污泥=9.5：9.5：1，2#、3#和4#、5#曝氣量分別為1000mL/min、1500mL/min。

1.2試驗(yàn)水質(zhì)及測(cè)定項(xiàng)目和方法

實(shí)驗(yàn)室通過(guò)采集生活污水，控制污水水質(zhì)如表2所示。試驗(yàn)測(cè)定項(xiàng)目為化學(xué)需氧量（COD）、總氮（TN）、氨氮（NH4+-N）分別采用重鉻酸鉀氧化法、過(guò)硫酸鉀氧化-紫外分光光度法及納氏試劑光度法測(cè)定。

1.3試驗(yàn)方法

試驗(yàn)中設(shè)計(jì)了一組為12 cm/d水力負(fù)荷，并控制污染因子COD、氨氮、總磷和總氮的含量，進(jìn)水由控制閘閥來(lái)調(diào)節(jié)，出水口處于開(kāi)放狀態(tài)，由收集裝置收集，以便對(duì)出水進(jìn)行采集與測(cè)定。試驗(yàn)中采用單因素試驗(yàn)方法，干濕比采用3：1。

2 結(jié)果與討論

2.1系統(tǒng)的啟動(dòng)

在水力負(fù)荷和污染負(fù)荷分別為12 cm/d和COD 150 mg/L的條件下，以COD的去除效果為指標(biāo)，評(píng)價(jià)生物基質(zhì)SIS 的啟動(dòng)周期。由于系統(tǒng)啟動(dòng)階段出水污染物含量不穩(wěn)定，故2天取水測(cè)量一次。SIS中，去除COD主要是通過(guò)土壤中微生物的代謝活動(dòng)來(lái)完成的，NH4+-N可被土壤基質(zhì)吸附，但主要去除的途徑還是微生物把NH4+-N硝化成硝酸鹽氮。一般認(rèn)為，對(duì)于活性污泥法等均勻混合型反應(yīng)器來(lái)說(shuō)，出水達(dá)到相應(yīng)排放標(biāo)準(zhǔn)并能穩(wěn)一周即視為啟動(dòng)完成[3]。

2.2曝氣量對(duì)處理效果的影響

在試驗(yàn)過(guò)程中設(shè)置了兩組曝氣，曝氣量根據(jù)進(jìn)水量的大小粗略計(jì)算，以葡萄糖150mg/L為例，根據(jù)其完全氧化需要氧的量為112mL/L，但是考慮到氣體在水中的溶解率與空氣中的含氧量等因素，確定研究曝氣量分別為1000mL/min和1500mL/min，曝氣時(shí)間與進(jìn)水時(shí)間一致。下圖2與圖3中的1、2和3及4和5裝置曝氣量分別為0、1000與1500mL/min。

由圖可以看出出水COD和氨氮濃度都會(huì)隨曝氣量的增加而降低，但是對(duì)于氨氮來(lái)說(shuō)曝氣量增加2和3出水濃度基本相等。分析：氨氮與COD的去除主要是微生物進(jìn)行有氧呼吸，通過(guò)生命代謝來(lái)完成的，氧在過(guò)程中起著極為重要的作用[4]，當(dāng)氧氣含量增加COD和氨氮的去除效率也隨之增加，但是當(dāng)氧氣達(dá)到一定限值后就不成為限制因素，限制因素可能是空間、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)或微量元素等，所以2、3和4、5裝置在曝氣量不同時(shí)氨氮去除效率基本相同。

相比于之前做水力負(fù)荷和污染負(fù)荷，添加了曝氣不僅提高了COD和氨氮的去除效效率，而且也改善了水力狀況，在氣流的沖擊下改善了表面土層孔隙率減小的狀況，為裝置在較大負(fù)荷下工作提供了可能。

3 結(jié) 論

綜合以上生物基質(zhì)應(yīng)用效果分析，總結(jié)得出以下結(jié)論：

1.裝置添加曝氣，出水COD與氨氮去除效率的到不同的提高，COD與氨氮去除率最高可以達(dá)到94%與96%；

2.裝置添加曝氣后在一定程度上改善了復(fù)合填料上層的填料結(jié)構(gòu)，增加了填料的孔隙率，改善了裝置長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的堵塞狀況。

3.裝置添加曝氣后總氮去除效果受到了影響，去除效率下降，是由于復(fù)合填料下層缺少碳源，從而導(dǎo)致C/N不合理，不利于反硝化的進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]李英華，李海波，王 鑫，等.生物填料地下滲濾系統(tǒng)對(duì)生活污水的脫氮[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2013，7（9）：3369-3374.

[2]鄭彥強(qiáng)，盧會(huì)霞，許 偉，等.地下滲濾系統(tǒng)處理農(nóng)村生活污水的研究[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2010，4（10）：2235-2238.

[3]鄧洪權(quán)，潘永亮，楊平.內(nèi)循環(huán)三相生物流化床啟動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)研究 [J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2001，93（1）：12-15.

[4]潘晶，孫鐵珩，地下滲濾系統(tǒng)微生物特征及強(qiáng)化脫氮工藝研究[D]，東北大學(xué)博士學(xué)位論文，沈陽(yáng)，2009：2-3.

作者簡(jiǎn)介：

姬雅彤（1995.09.17-）女，漢族，河南省鶴壁市，身份證號(hào)：410602199509174525，本科生，研究方向：環(huán)境工程

袁浩文（1996.04.17- ）男，漢族，江西省九江市，身份證號(hào)：360403199604170611，本科生，研究方向：環(huán)境工程