马玉川，周 山
（江苏金山优水爱环保科技有限公司，江苏 宜兴 214212）
南京某污水处理厂二期深度处理项目，采用了威立雅的创新技术Biostyr 硝化及反硝化生物滤池。该工艺通过投加碳源，可以将NO3-N 质量浓度控制到1.0mg/L 以下，TN 可以达到1.5mg/L以下。项目投产初期运行较为稳定能够达到设计要求。后期在实际进水参数（主要是滤池进水的pH 值、TP 以及DO）发生变化后，滤池挂膜变得困难。
反硝化生物滤池主要是通过附着在填料上的生物膜（本项目采用的威立雅的专利产品——轻质滤料）对有机污染物的氧化分解作用以及填料上附着的生物膜对悬浮杂质的吸附截留作用来实现脱氮[1]。因此，生物膜的数量及活性是影响反应效率的关键因素，在挂膜过程中为微生物营造良好的的生长环境是挂膜成功的关键。
本文针对该污水处理厂的反硝化生物滤池挂膜过程的全程跟踪记录，对挂膜过程中COD、总氮及硝酸盐氮的变化过程进行了分析并对影响挂膜的因素进行了深入研究，由此总结出最佳的挂膜条件（参数），以期对反硝化生物滤池的挂膜操作提供理论依据。
1 反应器及碳源
1）反硝化滤池基本参数：共四格，单格池容，84 m2×6.5 m，滤层厚度3 m，滤速5 m/h～8 m/h，向上流，滤料为轻质悬浮滤料。
设计进水量：2 000 m3/h，最大进水量：3 000 m3/h。排放要求：滤池出水ρ（NO3-N）＜3 mg/L～5 mg/L。
使用的碳源为：麦可碳2000-Ⅲ，COD 值为2.0×105mg/L。
2 滤池进出水数据及挂膜过程
从表1 可以看出，初期滤池挂膜情况不好，COD和NO3-N 去除率极低。原因分析如下：滤池进水ρ（TP）<0.02 mg/L，可以推断水中溶解性正磷酸盐（soluble reactive phosphorus）质量浓度应该在0.01 mg/L 左右。相关研究表明，水中异养菌的生长可能会受到磷源的限制[2-3]。
表1 挂膜第一周反硝化滤池进出水参数
滤池进水的pH＜6.2，pH 与微生物的生命活动有着密切的联系,它的影响也是多方面的。虽然许多微生物可以在一个较宽的pH 范围内生长，但都有一个最适合生长的pH 范围，在这一范围内酶活性最高，如果其他条件适合,微生物的生长率也最高。有研究证明[4-5]，反硝化菌的最佳pH 生长范围在7.0～8.0 间。
第二周继续维持低水量及少量碳源投加，情况未见好转。
从第三周开始，在滤池的进水侧分别投加了氢氧化钠和磷酸二氢钾，实测进水的pH 为7.1，总磷质量浓度为0.29 mg/L。逐渐增加水量及碳源投加量，根据滤池的污堵情况及过滤时间适当调整反洗频率。
第三周COD 的变化趋势。生物膜已经开始在滤料上富集COD 及NO3-N 去除率逐步提高。到5 月14 日（第四周）NO3-N 去除率已经达到75%，标志着挂膜成功。从第四周开始NO3-N 去除率一直维持在80%～85%之间，滤池出水ρ（NO3-N）<3 mg/L，COD<40 mg/L，水量维持在1 800 m3/h～2 000 m3/h，滤池运行正常。
3 挂膜期间滤池的水头损失及堵塞率变化趋势
从图1、图2 可以看出，当水头损失为1 左右时，过滤时间为2 167 min，较长的过滤时间间接反映了反硝化滤池生物膜较少,且水头损失与堵塞率的斜率不一致。
图1 反硝化滤池挂膜前过滤时间与水头损失关系图
图2 反硝化滤池挂膜前水头损失与堵塞率关系图
从图3、图4 可以看出，当水头损失为1 左右时，过滤时间为1 321 min，较挂膜前有所减少且恢复至正常过滤时间，间接反映了反硝化滤池生物膜的增加。且水头损失与堵塞率的斜率趋于一致。
图3 反硝化滤池挂膜后过滤时间与水头损失关系图
图4 反硝化滤池挂膜后水头损失与堵塞率关系图
4 结论
1）Biostyr 反硝化生物滤池，在水温等环境正常情况下，自然挂膜只需一周左右的时间；
2）研究表明滤池进水的pH 值及TP 对微生物的生长有较大影响；尤其在挂膜初期。
3）挂膜期间滤池的反洗频率及反洗时长应根据实际水头损失及过滤时间灵活调整；适当延长过滤时间，有利快速挂膜。
4）选择生物质高效碳源有利于快速挂膜。
