1、樹脂-氣升式環流耦合反應器的抗氨氮沖擊性能論文導讀：樹脂選擇。目前改善抗氨氮沖擊負荷的解決方法主要集中在提高污泥濃度方面。本實驗采用簡易的氣升式環流反應器裝置（示意圖見圖1）。抗氨氮沖擊，樹脂-氣升式環流耦合反應器的抗氨氮沖擊性能。關鍵詞：樹脂，抗氨氮沖擊，氣升式環流反應器污水處理系統在生化法氨氮降解環節存在一個共性的問題，即當系統的進水氨氮濃度突然升高時，系統恒定的微生物系統無法承載過大的負荷沖擊，造成出水水質氨氮不達標，甚至破壞原有生化系統。目前改善抗氨氮沖擊負荷的解決方法主要集中在提高污泥濃度方面，生物活性碳濾池1實質上也是增大系統污泥濃度。免費論文，抗氨氮沖擊。生物沸石濾池2是利用沸石

2、做離子交換劑，利用其對銨離子的吸附交換能力，提高對氨氮的抗沖擊負荷能力。沸石對銨離子交換容量通常在0.75mmol/g，強酸性離子交換樹脂的交換容量大于3.5mmol/g，因此本實驗采用大孔陽離子交換樹脂作為離子交換劑，將大幅度提高系統抗氨氮沖擊負荷。環流生物反應器能夠有效提高溶解氧效率，對氨氮生化去除率高，因此本實驗采用自行研制的序批式氣升環流生物反應器，與強酸離子交換樹脂耦合，利用離子交換作用和微生物生化作用去除氨氮，考察耦合系統對進水氨氮的抗沖擊負荷性能。2實驗裝置與方法2.1實驗裝置本實驗采用簡易的氣升式環流反應器裝置（示意圖見圖1），其中流化床的殼體由有機玻璃加工而成，高1.5m，摘

3、要兩個完全相同的氣升式內循環反應器以及模擬原水罐、曝氣裝置、進出水管道閥門和時間繼電器自動控制部分。圖1氣升環流反應器示意圖Fig1Schematic diagram of airlift loop reactor2.2樹脂選擇試驗中，所選樹脂要在環流反應器中進行環流，因此比重不宜過大，比較了兩種常見的強酸型離子交換樹脂：732型凝膠樹脂和D001大孔離子交換樹脂，兩者性能相似，但后者有更好的物理及化學穩定性如耐滲磨壓力，耐磨損等，及更好的抗氧化性能，且具有大孔結構。通過考察D001型大孔樹脂在流化床反應器中的環流狀態，其比重適合形成環流。最終選擇了D001大孔強酸性陽樹脂，其粒度（0.315

4、1.25）mm95%，含水量4250%，質量全交換容量（干）4.30mmol/g，濕視密度0.750.85g/ml，濕真密度1.23-1.28g/ml。2.3試驗試劑試劑：氯化銨，碳酸氫鈉，均為化學純。樹脂：D001-Z大孔強酸性陽樹脂，浙江爭光實業股份公司。2.4分析方法本實驗采用的分析方法見下表1。表1 分析方法Tab1 Analytical method 測試項目 測試方法 測試儀器 COD檢測 快速消解紫外測定法 國產連華5B-3COD快速測定儀 NH4 +N 納氏試劑分光光度法 島津UV2450紫外分光光度計 MLSS 重量法 德國sartrius分析天平 DO 直接測量 HACH

5、Hd-30型溶氧儀 pH 直接測量 PHB-3酸度計 2.5試驗方法 將兩個反應器中接入來自南山污水處理廠的活性污泥，經過悶爆培養后，使兩個反應器的工況保持一致，然后將1號反應器中添加樹脂，2號反應器作為平行對照（未添加樹脂）。根據常規活性污泥法對氨氮降解的污泥負荷 0.03Kg氨氮/Kg.MLSS計算，試驗用反應器的氨氮降解總量約為4g，而1Kg樹脂對氨氮的理論交換容量約為32g，可以為系統沖擊實驗預留足夠的空間。因此確定1號反應器投加的樹脂量為1Kg。改變進水氨氮濃度，分別測試反應器的出水氨氮濃度和COD以及原水pH值，考察樹脂對系統抗氨氮沖擊負荷的影響。本實驗還考察了改變原水pH時兩個反

6、應器的氨氮降解效率。工況設定與工藝條件：反應器循環時間定為121min。排出比約1/4。系統HRT（水力停留時間）為8小時。污泥濃度為43004400mg/L。DO為23mg/L。系統進水采用模擬污水，COD：300400mg/L，氨氮：2050 mg/L，搭配磷、鐵、鈣等微量元素。3結果與分析3.1樹脂對系統抗氨氮抗沖擊負荷的影響圖2兩個反應器中氨氮降解效率對比Fig2 Ammonium removal efficiency of two airlift loop reactors每天配一次原水，改變進水氨氮濃度，連續15天檢測原水并測定兩個反應器改變進水氨氮濃度之前的出水氨氮濃度，實驗結果

7、見圖2。可以看出，當系統進水氨氮濃度突然升高時，兩個反應器的氨氮降解效率有顯著差異。尤其是在樹脂沒有吸附飽和的初期抗沖擊實驗，1號反應器的出水效果明顯優于2號反應器，表明樹脂的存在可以迅速吸附進水中過高的NH4+，比如第4、8、11、14次實驗。試驗中1號反應中添加的樹脂采用生物再生法，即利用微生物將離子交換劑上吸附的物質解析后直接降解。這種方式的好處是不添加化學解析劑，避免了二次污染的問題，但不足之處是再生速度慢，樹脂再生速率跟離子交換反應平衡方程式及生化降解效率有關。在本次試驗中，隨著沖擊次數增多，樹脂中積累吸附的NH4+量逐漸增高，樹脂來不及充分再生，造成吸附NH4+的能力下降，造成出水

8、氨氮越來越高。免費論文，抗氨氮沖擊。這表明系統中具有一定吸附交換容量的樹脂如果采用生物再生時，只適宜于短時間的抗臨時性沖擊，而不適宜于長期性的高氨氮進水處理。樹脂的抗沖擊負荷大小既與樹脂本身的吸附容量有關，也與樹脂生物再生的速度相關，關于這部分內容的研究將另文討論。實驗過程中同時檢測了兩個反應器中COD的降解效率（見圖3）。從圖中可以看出，樹脂的添加對COD降解效率影響不大，這是由于樹脂在環流過程難以掛膜，系統污泥濃度基本沒有改變。圖3兩個反應器中COD降解效果對比Fig3 COD removal efficiency of two airlift loop reactors3.2 pH對樹脂

9、氣升式環流反應器的影響本實驗采用模擬原水，考慮到適宜硝化菌生長的pH是78，且進水需要一定的堿度，采用碳酸氫鈉來調節進水pH值。免費論文，抗氨氮沖擊。根據Green等3在生物再生環節采用碳酸氫鈉作為緩沖器的做法，采用碳酸氫鈉調節pH值對樹脂解析銨離子有一定的影響，為此設計了簡單的燒杯實驗來考察這個影響的效果：稱取5份10g的D001大孔樹脂，用氯化銨吸附飽和并經去離子水洗滌后，分別加入用鹽酸或碳酸氫鈉調節的不同pH值下的100ml去離子水中進行解析，在搖床上振搖2小時后，測定解析液中氨氮濃度，結果見表2。表2 不同pH值下樹脂解析效果Tab2 pH 5.61 6.25 7.45 7.89 8.

10、19 解析液濃度mg/L 0 0 3.09 9.68 11.18 可以看出，pH值在大于7以上時，樹脂上銨離子逐漸開始解析，根據樹脂離子交換平衡式： R-M+ NH4+R- NH4+M+如果顯著增加M+濃度或有效減少NH4+濃度，在濃度差推動下，離子交換劑上的NH4+發生解析，向溶液擴散，就能夠達到離子交換劑再生的目的。免費論文，抗氨氮沖擊。其中增加M+濃度需要不斷補充系統中游離的金屬陽離子，添加碳酸氫鈉就能實現這一點。而減少NH4+濃度則主要取決于系統內微生物的活性。免費論文，抗氨氮沖擊。因此我們認為，在模擬原水進行試驗的過程中，添加碳酸氫鈉調整pH值對于實現樹脂生物再生非常重要，同時也是保

11、證系統氨氮降解效率的關鍵。免費論文，抗氨氮沖擊。考慮要兼顧到生化降解的效率，系統pH值不能過高，因此圖4考察了不同進水pH值下兩個反應器的氨氮降解效果，從圖中可以看出，pH值在7.5附近時兩個反應器的氨氮降解效率都達到最高，在增加pH值則會造成硝化菌硝化能力的降低。圖4 pH對反應器中氨氮降解效率的影響Fig 4Effect of pH on ammonium removal4結論本實驗采用D001大孔樹脂與氣升式反應器耦合進行試驗，初步證實了系統具有一定的抗氨氮沖擊能力。適宜的進水pH值是影響系統氨氮降解效率和樹脂生物再生速率的重要因素。有關樹脂的抗沖擊負荷能力的確定以及生物再生速率將在下一步實驗中進行探討。參考文獻1張林軍,劉曉玲生物活性碳濾池處理微污染源水的效能J. 中國給水排水2005:21(12):39-402汪勝,張玉先