1.3.3 BAF的構(gòu)建及運(yùn)轉(zhuǎn)啟動(dòng)

　　應(yīng)用WZ填料裝填搭建BAF，連續(xù)通入模仿廢水，控制曝氣量為9L/h、水力停留時(shí)間(HRT)為12h、進(jìn)水量為0.148L/h連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)14d實(shí)施BAF的掛膜，每天定時(shí)取樣測(cè)定BAF中的COD、氨氮質(zhì)量濃度并計(jì)算去除率。為調(diào)查WZ填料作為緩釋碳源對(duì)BAF反硝化脫氮效果的影響，在BAF掛膜勝利后，連續(xù)通入不加碳源的模仿廢水(進(jìn)水COD質(zhì)量濃度降為0mg/L)，在HRT為12h，曝氣量為9L/h的條件下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)14d，定時(shí)監(jiān)測(cè)COD及硝態(tài)氮濃度，調(diào)查WZ填料作為緩釋碳源的反硝化脫氮性能。在反硝化運(yùn)轉(zhuǎn)良好之后，連續(xù)通入模仿廢水，調(diào)查HRT(8、12、24h)、氨氮初始質(zhì)量濃度(30、40、50mg/L)對(duì)COD、氨氮處置效果的影響，得到最佳工藝運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)。

　　掛膜啟動(dòng)模仿廢水水質(zhì)見(jiàn)表1

　　2、結(jié)果與剖析

　　2.1 WZ填料配比優(yōu)化

　　前期實(shí)驗(yàn)標(biāo)明，填料抗壓強(qiáng)度低于40N時(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中容易坍塌，形成曝氣頭梗塞，為保證填料長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)不破損，需保證其抗壓強(qiáng)度大于40N。依據(jù)單要素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，核桃殼添加量越大，WZ填料抗壓強(qiáng)度越小，當(dāng)核桃殼∶沸石(質(zhì)量比)由0.01增致0.03時(shí)，制得的WZ填料抗壓強(qiáng)度由50N左右疾速降落至缺乏25N;同時(shí)，WZ填料抗壓強(qiáng)度隨水泥添加量的增大而增大，水泥∶沸石(質(zhì)量比)由0.2增大到0.4時(shí)，制得的WZ填料抗壓強(qiáng)度從18N增加到95N。為保證抗壓強(qiáng)度的前提下盡量提升核桃殼添加量，設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)，得到WZ填料的最佳資料配比(質(zhì)量比)為沸石∶核桃殼∶水泥為1.00∶0.02∶0.30，制得的廢品WZ填料見(jiàn)圖2。

　　2.2 WZ填料的性質(zhì)

　　2.2.1 理化性質(zhì)

　　對(duì)核桃殼、WZ填料及陶粒的根本理化指標(biāo)實(shí)施比照，結(jié)果見(jiàn)表2。

　　由表2能夠看出，WZ填料的比外表積、表觀密度均大于核桃殼和陶粒填料;普通而言，填料比外表積越大對(duì)微生物的附著越有利，可使BAF內(nèi)堅(jiān)持較高的生物量。WZ填料具有較大的空隙率，能夠保證曝氣平均性，作為BAF的新型填料，比傳統(tǒng)填料更具有優(yōu)勢(shì)。

　　2.2.2 靜態(tài)釋碳性能

　　WZ填料小球靜態(tài)釋碳性能如圖3所示。

　　由圖3可見(jiàn)，WZ填料在4d內(nèi)釋碳量(以COD質(zhì)量濃度計(jì)，下同)疾速增加到84mg/L，在長(zhǎng)達(dá)20d的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，其釋碳量不斷平穩(wěn)地堅(jiān)持在80mg/L左右，最高可達(dá)112mg/L。核桃殼在連續(xù)17d的釋碳實(shí)驗(yàn)中，其釋碳量最高可達(dá)150mg/L，均勻釋碳量在70mg/L左右，運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中核桃殼存在破損現(xiàn)象。與其相比本實(shí)驗(yàn)的WZ填料釋碳過(guò)程相對(duì)穩(wěn)定，釋碳量更大，且在保證釋碳量的前提下，長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程沒(méi)有破損現(xiàn)象呈現(xiàn)。經(jīng)過(guò)靜態(tài)釋碳性能研討，可知WZ填料合適作為具有支撐作用的固體碳源，以減少BAF外加碳源的投放。

　　2.3 BAF的啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)

　　WZ填料掛膜啟動(dòng)期間，BAF中COD、氨氮濃度及去除率變化見(jiàn)圖4。

　　從圖4能夠看出，在BAF掛膜啟動(dòng)前期污染物去除效果相對(duì)較差，氨氮去除率在30%左右動(dòng)搖，COD去除率在70%左右動(dòng)搖。這是由于前期生物膜沒(méi)有構(gòu)成，異養(yǎng)菌對(duì)自養(yǎng)硝化菌的生長(zhǎng)、繁衍產(chǎn)生了抑止作用，硝化菌的功用尚未表現(xiàn)，前期氨氮的去除主要是經(jīng)過(guò)WZ填料的吸附作用完成，因而氨氮去除率較低。隨著反響的實(shí)施，BAF內(nèi)氨氮濃度逐步降落，氨氮去除率疾速增加到90%以上，闡明硝化菌開(kāi)端逐步順應(yīng)BAF內(nèi)的環(huán)境，異養(yǎng)菌對(duì)硝化菌的抑止作用開(kāi)端緩和，硝化菌開(kāi)端大量生長(zhǎng)、繁衍，在硝化和填料吸附共同作用下氨氮的去除率提升。在BAF運(yùn)轉(zhuǎn)第5～6天時(shí)，COD、氨氮去除率均有明顯降落，這是由于BAF運(yùn)轉(zhuǎn)前期，模仿廢水中微生物所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)較為充沛，造成微生物生長(zhǎng)增殖過(guò)快，生物膜厚度增加，整個(gè)反響器底部梗塞，從而造成出水效果變差。隨即對(duì)反響器實(shí)施了反沖洗，沖洗掉外表死亡零落的微生物，COD處置效果逐步上升。運(yùn)轉(zhuǎn)14d后，BAF內(nèi)COD在208～320mg/L動(dòng)搖，氨氮在21～53mg/L動(dòng)搖，而COD和氨氮的去除率分別穩(wěn)定在80%、95%左右，闡明BAF的抗沖擊負(fù)荷才能較強(qiáng)，這主要源于WZ填料的比外表積大，其單位外表積上負(fù)載的生物量高所致，此時(shí)以為掛膜啟動(dòng)勝利，相同條件下，以核桃殼、陶粒為BAF填料時(shí)，掛膜啟動(dòng)時(shí)間分別為27、30d[14]，可見(jiàn)，本研討制得的緩釋碳源WZ填料能夠顯著縮短BAF的掛膜啟動(dòng)時(shí)間。

　　2.4 WZ填料動(dòng)態(tài)脫氮性能

　　BAF掛膜啟動(dòng)勝利后，通入無(wú)外加碳源的模仿廢水連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)14d，每天測(cè)定BAF內(nèi)COD及硝態(tài)氮變化，計(jì)算硝態(tài)氮去除率，結(jié)果見(jiàn)圖5。

　　從圖5能夠看出，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)期間，BAF內(nèi)硝態(tài)氮在31.76～40.38mg/L動(dòng)搖，實(shí)驗(yàn)前10天，硝態(tài)氮去除率逐漸上升，由50%上升至95%以上，第11～14天，硝態(tài)氮去除率穩(wěn)定在100%，BAF均勻反硝化速率為2.72mg/(L·h)。BAF內(nèi)COD前期動(dòng)搖較小，后期動(dòng)搖較大，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)期間COD均勻值為29mg/L。在反硝化過(guò)程中，需求一定量有機(jī)物作為復(fù)原硝酸鹽的電子供體，若有機(jī)物量缺乏，會(huì)因電子供體缺乏形成反響實(shí)施不完整，而WZ填料中含有的核桃殼粉末能夠持續(xù)穩(wěn)定地為反硝化提供碳源，使得硝態(tài)氮去除率維持在較高程度。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，WZ填料釋碳穩(wěn)定，BAF反硝化過(guò)程實(shí)施得較為徹底，將WZ填料作為BAF反硝化的緩釋碳源是可行的。

　　2.5 BAF反響器運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)優(yōu)化

　　2.5.1 HRT對(duì)BAF運(yùn)轉(zhuǎn)的影響

　　在進(jìn)水pH為6.0～7.5、COD為300mg/L、氨氮為30mg/L的條件下，調(diào)查HRT分別為8、12、24h時(shí)，BAF對(duì)COD、氨氮的去除效果，結(jié)果如圖6所示。

　　由圖6可見(jiàn)，隨著HRT從8h增至24h時(shí)，氨氮均勻去除率由53%增加到95%，COD均勻去除率從72%升高到76%，相比而言，氨氮去除率增幅愈加明顯，這是由于隨著HRT增加，微生物與底物的接觸時(shí)間增長(zhǎng)，污染物的處置效率提升;同時(shí)較小的進(jìn)水流速也減少了濾層之間的過(guò)流速度和水力剪切力，使生物膜不容易零落，有助于污染物去除率的提升。HRT的變化對(duì)COD和氨氮去除率的影響存在一定差別，這是由于系統(tǒng)中存在的異養(yǎng)菌及硝化菌具有不同的生理特性，從而造成BAF對(duì)COD和氨氮表現(xiàn)出不同的抗沖擊負(fù)荷才能。硝化菌由于比增長(zhǎng)速率相對(duì)較小，使其在生存競(jìng)爭(zhēng)中處于優(yōu)勢(shì)，從而更容易遭到?jīng)_擊負(fù)荷等環(huán)境條件的影響，因而HRT較低時(shí)，有機(jī)負(fù)荷同時(shí)大幅升高，異養(yǎng)菌大量繁衍的同時(shí)擠壓了硝化菌的生存空間，使得脫氮效果偏低。

　　2.5.2 氨氮濃度對(duì)BAF運(yùn)轉(zhuǎn)的影響

　　在進(jìn)水pH為6.0～7.5、COD為300mg/L時(shí)，控制HRT為24h，調(diào)理模仿廢水中氨氮質(zhì)量濃度分別為30、40、50mg/L，調(diào)查BAF對(duì)COD、氨氮的去除效果，結(jié)果如圖7所示。

　　由圖7可見(jiàn)，在3種初始氨氮濃度下，BAF對(duì)模仿廢水堅(jiān)持了較好的處置效果，穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)期間氨氮均勻去除率達(dá)95%以上，COD均勻去除率達(dá)76%左右。在運(yùn)轉(zhuǎn)第7～8天時(shí)，COD及氨氮去除率忽然疾速降落，這是由于BAF底部發(fā)作了梗塞，實(shí)施反沖洗后，BAF在短時(shí)間內(nèi)重新恢復(fù)到正常程度?？梢?jiàn)，BAF對(duì)進(jìn)水氨氮濃度的順應(yīng)范圍較廣。

　　2.5.3 WZ填料掛膜前后掃描電鏡(SEM)察看

　　WZ填料掛膜前后形貌觀測(cè)結(jié)果如圖8所示。

　　從圖8能夠看出，掛膜前WZ填料表面面相對(duì)粗糙，掛膜后WZ填料外表的多孔構(gòu)造愈加明顯，孔隙間貫穿性強(qiáng)，這是由于填料外表的有機(jī)碳被微生物作為反硝化碳源應(yīng)用合成，使外表微孔構(gòu)造明顯增加，也更有利于掛膜啟動(dòng)，不只縮短了掛膜時(shí)間，且愈加有利于微生物在填料外表附著。經(jīng)觀測(cè)剖析，WZ填料外表及內(nèi)部附著的微生物包括藻類(lèi)、絲狀及梭狀桿菌。其中桿菌與反硝化菌形態(tài)類(lèi)似，而梭狀桿菌能在厭氧條件下將碳水化合物降解為乙酸、丙酮等，進(jìn)一步促進(jìn)反硝化反響的實(shí)施。WZ填料根本形態(tài)穩(wěn)定耐久，未發(fā)現(xiàn)因微生物水解呈現(xiàn)的破損現(xiàn)象，有利于反響器的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　3、結(jié)論

　　(1)WZ填料制備時(shí)沸石∶核桃殼∶水泥的最佳配比(質(zhì)量比)為1.00∶0.02∶0.30，制得的WZ填料釋碳量高且耐久性強(qiáng)，能夠作為一種新型釋碳填料運(yùn)用。在動(dòng)態(tài)釋碳脫氮的過(guò)程中，均勻反硝化速率為2.72mg/(L·h)，硝態(tài)氮去除率到達(dá)了100%，反硝化效果比擬徹底。

　　(2)BAF中，WZ填料在14d內(nèi)掛膜勝利，有效縮短掛膜啟動(dòng)時(shí)間，延長(zhǎng)HRT有助于提升BAF對(duì)污染物的去除效果，當(dāng)HRT由8h提升到24h，COD去除率由72%提升到76%，氨氮去除率由53%提升到95%。BAF對(duì)進(jìn)水氨氮濃度順應(yīng)范圍較廣，在進(jìn)水氨氮為30～50mg/L時(shí)，BAF在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)期間對(duì)氨氮均勻去除率達(dá)95%以上，COD均勻去除率達(dá)76%左右。

　　(3)WZ填料掛膜前后的SEM察看結(jié)果標(biāo)明，填料表面面粗糙，掛膜后內(nèi)部孔隙間貫穿性加強(qiáng)，便于微生物附著以及進(jìn)入填料內(nèi)部生長(zhǎng)，WZ填料根本形態(tài)穩(wěn)定耐久，未發(fā)現(xiàn)因微生物水解呈現(xiàn)的破損現(xiàn)象，有利于反響器的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。