两种不同填料对ANAMMOX生物滤池的影响探究

付昆明，黄少伟，廖敏辉，吴青，刘永剑，李飞

(1.北京建筑大学 雨水系统与水环境教育部重点实验室 中-荷污水处理技术研发中心，北京 100044；2.水发规划设计有限公司，山东 济南 250000)

1 实验部分

1.1 材料与仪器

沸石，粒径为4～8 mm，主要成分为SiO2与Al2O3，比重1.51 g/cm3，容重2.43 g/cm3；火山岩，粒径为3～5 mm，堆积密度为0.90 g/cm3，比表面积约为3.98 cm2/g，孔隙率为56.33%。两种填料的表面形态见图1；氯化钠、氯化铵、磷酸二氢钾均为分析纯；亚硝酸钠、碳酸氢钠均为化学纯。

UV2400紫外可见分光光度计；F2 pH计；FG4溶解氧测定仪；AL204电子天平；JB-2磁力搅拌器；DGG-9000A恒温干燥箱。

图1 沸石与火山岩表面形态Fig.1 Surface morphology of zeolite and volcanic rocka.沸石；b.火山岩

1.2 实验方法

天然沸石和火山岩用自来水清洗数次，用去离子水浸泡天然沸石12 h。放入鼓风干燥箱中，105 ℃ 干燥24 h，冷却至室温后密封保存。

1.2.1 沸石的改性[11-12]配制1 mol/L NaCl溶液，按照固液比为1∶25(g∶mL)在磁力搅拌器(500 r/min)上对天然沸石进行NaCl改性，改性 12 h。用去离子水清洗数次，放入鼓风干燥箱中，105 ℃干燥24 h[13]，待冷却至室温后密封保存。

表1 运行实验反应器进水水质Table 1 Inlet water quality of operation test reactor

两生物滤池有效容积均为5.50 L，进水采用蠕动泵泵入，流量为750 mL/h，水力停留时间为 7.5 h。滤池装置见图2。

图2 运行实验装置示意图Fig.2 Schematic diagram of operation test device1.进水箱；2.蠕动泵；3.NaCl改性沸石填料；4.火山岩填料；5.承托层；6.DO探头；7.pH计

1.3 分析方法

2 结果与讨论

2.1 吸附性能比较

图3 天然沸石、NaCl改性沸石与火山岩吸附特性 adsorption characteristics of natural zeolite，NaCl modified zeolite and volcanic rock

为了更好的对两种沸石和火山岩的吸附过程进行描述，两种沸石和火山岩的吸附等温线拟合结果见图4。

图4 天然沸石、NaCl改性沸石与 火山岩的朗格缪尔模型拟合Fig.4 Langmuir model fitting of natural zeolite，NaCl modified zeolite and volcanic rock

2.2 运行效果比较

分别以NaCl改性沸石与火山岩为填料，搭建ANAMMOX生物滤池，截取反应器启动完成后运行稳定期的处理数据对二者进行比较。两滤池运行情况见图5。

图5 沸石生物滤池与火山岩生物滤池运行情况Fig.5 Operation of zeolite reactor and volcanic rock reactora.进出水总氮变化；b.总氮去除负荷及变化；c.温度与总氮去除率变化

两生物滤池出水pH基本都在7.50～8.50 范围内，出水溶解氧(DO)基本都在1以下，填料内部溶解氧基本处在0.2以下。由于两滤池的pH、DO都比较稳定，对处理效果主要影响作用的是温度，因此按照温度变化，将运行过程分为室温、低温和温度恢复三个阶段。

3 结论

(2)在进水及运行条件相同的条件下，沸石生物滤池全过程的平均TN去除率为 45.78%，平均TN去除负荷为 0.75 kg N/(m3·d)，标准差分别为22.56和0.35；火山岩生物滤池全过程的TN去除率达67.60%，平均TN去除负荷达到了 1.12 kg N/(m3·d)，标准差分别为16.54和0.27，在运行的整个过程中，火山岩生物滤池的去除效果和稳定性均优于沸石生物滤池。更适合作为ANAMMOX生物滤池的填料。