洒家受人之托，斗胆在五一期间翻译了一篇东西。那天晃了一眼题目就吓了洒个半死。后来在网上上窜下跳了一阵，玩命了十个小时，最终杀青定稿。本来觉得这不是自己写的东西，不应该出现在自己的博客中，可是一来最近没写什么东西；二来翻译家们都说，翻译就是对原文的再创造，还总结出“信、达、雅”的之类的三字真经；三来第一次接这么大的活，而且忙活了10个小时。遂决定贴出来，各位有钱的捧个钱场，没钱的捧个人场，奇文乱赏一下。诸位，小可不才，贻笑大方啦！

 

 

以天然沸石为过滤媒介在低温及铵盐基冲击荷载下曝气生物滤池（BAF）的效果

 

a 中华人民共和国上海市上海交通大学东川路800号环境科学与工程学院。

b 中华人民共和国上海市东华大学环境科学与工程学院。邮编：200051

 

2006年3月16日初稿

2006年8月30日修改稿

2006年9月8日刊登

2006年9月15日进入网上检索

 

摘要

    用天然沸石与膨胀粘土作为曝气生物滤池（BAF）的过滤媒介来同时处理城市污水包括三个测试阶段。第一阶段测试结果表明沸石曝气生物滤池（BAF）和膨胀粘土曝气生物滤池（BAF）所含COD 和 NH3-N值在20–25 鍯的水温与液压2–3m3/(m2 h)的条件下，分别在 84.63–93.11%、 85.74–96.26%； 82.34–93.71%、85.06–93.2%的范围内移动。接下来的第二测试阶段中，流入的NH3-N浓度大约增长到第一阶段的一倍，而检测出膨胀粘土曝气生物滤池（BAF）流出物的NH3-N显著增加且在两周内逐渐恢复到正常值，而沸石曝气生物滤池（BAF）保持不变。在第三阶段中，低反应温度也会对两种曝气生物滤池（BAF）产生不同的影响：在水温7–10 鍯,液压2–3m3/(m2 h)条件下时，沸石曝气生物滤池（BAF）和膨胀粘土曝气生物滤池（BAF）所含COD值和NH3-N值分别在74.5–88.47% (平均81.57%)、71.73–88.49% (平均81.06%)；71.91–87.76% (平均80.49%)、38.41–77.17% (平均65.42%)范围内浮动。三个测试阶段表明沸石曝气生物滤池（BAF）与膨胀粘土曝气生物滤池（BAF）相比，前者对NH3-N冲击荷载与低温有较强的适应性。此外，在三个阶段对两种曝气生物滤池的大量水样与硝化细菌的检查也表明沸石过滤媒介对于附属的硝化细菌的增长更加适合，这样的稳定性有助于在曝气生物滤池（BAF）下硝化作用的提高。

 

   2006年Elsevier B.V.版权所有。

   关键字：曝气生物滤池（BAF）；沸石；膨胀粘土；NH3-N冲击荷载；低温。

 

1、介绍

    曝气生物滤池（BAF）是可行的反应装置，对于污水处理的不同阶段，它提供了一种小型的可查的进程选择。曝气生物滤池（BAF）包括一个可以为生物被膜生长每一单位量提供大面积表面的粒状媒介。这个媒介也可以让这个反应装置作为深水的过滤器和吸收悬浮的固体移动物。作为固定薄膜的过滤过程，对于恰当的微型有机物来说，最理想的条件是可以独立地保持液体功效持续时间。因此这个过程需在硝化细菌、反硝化作用和脂的摄入方面达到了较高水平。为确保达到所需流出物的标准，一个合适的曝气生物滤池（BAF）媒介的选择是这个过程设计与进行的关键。表层基质的移动已经表明，通过曝气生物滤池（BAF）所含的无机媒介，比如膨胀粘土，与那些用土或塑料媒介相比，具有相同的特点。曝气生物滤池（BAF）媒介的大小也对这个过程的效果具有重要影响。因此，不同的媒介推荐使用不同的装置。大于6mm的媒介适合于粗糙阶段的曝气生物滤池（BAF），其优先于第二级的处理。同时，对于第三级处理曝气生物滤池（BAF），建议使用小于3mm的媒介。介乎于与3mm与6mm之间的媒介适合第二级处理曝气生物滤池（BAF）。

    对于曝气生物滤池（BAF）来说，天然沸石是关键的过滤媒介。它是一种非金属的无机物，有着高多孔性与特殊的大表面特性。此外，它是一个离子交换器，对于铵离子有着高亲和性。其被称为具有一种极好的铝硅酸盐建造物般的“鸟笼”性质，因此呈现出特殊的大空隙度。早期的研究已经表明氢斜发沸石和其它确定的天然沸石在将氨从污水中移动出时有显著效果，并且一直被用于加强生物薄膜的硝化作用和将氨尖端从二级流出物中平衡出来。但是，还没有发现以沸石为过滤媒介，在低温和铵盐基冲击荷载的条件下，有机污染物与NH4+-N能同时从原污染水中提取出来的报告。

    这篇论文报道以天然沸石为媒介的曝气生物滤池（BAF）在城市污水治理的运用。来自城市污水处理厂的污水被供应给向上流动的生物过滤装置，观察在低温以及铵盐基冲击荷载的条件下，以天然沸石和膨胀粘土为媒介的生物过滤装置的作用。因为对于曝气生物滤池（BAF）来说，膨胀粘土是一种平常且表面的过滤媒介，因此这项研究的目的在于比较在低温和铵盐基冲击荷载的条件下，将有机污染物与NH4+-N同时从原污染水中提取出来这两种媒介的功效。

 

2、材料与方法

2.1反应描述

    测试的曝气生物滤池（BAF）是由丙烯酸材料制成。反应装置直径大小为0.15m，高2.5m，有效量为31.8L。空气被小型气泡扩散器加入反应装置，空气流入速度由空气流入器控制。在正常情况下，空气流入速度设置为3.5 L/min。两个曝气生物滤池（BAF），其中一个作为控制反应装置使用，充满膨胀粘土；另一个则充满沸石作为测试反应装置。在过滤器的底部，有一层支撑过滤媒介的0.3m厚的碎石层，而这两个过滤媒介层都是1.7m厚。天然沸石来自于浙江省缙云县,它的特点在目录1中说明。沸石具有较小的3—5mm的直径，它与用作控制曝气生物滤池的膨胀粘土很相像，而膨胀粘土的特点在目录2说明。这个柱状过滤器的直径大约是过滤介质直径50倍，以便于限制内壁的影响。原污染水被入水泵压入两个曝气生物滤池且溢出过滤媒介层，溢出物被收集进一个结实的容器而提供余留水。曝气生物滤池每48小时被返流一次。返流的结留物，包括空气除垢剂(4 min)，紧随着空气的除垢剂和水的返流(5 min)。水和空气返流的施用率分别定为10 L/min 和 12 L/min。在两个曝气生物滤池中的混合液体都由温度计控制。实验系统的图形说明在图表1中展示。

2.2 实验用的原污染水

    测试用的污水从上海闵行污水处理厂的砂石容器排水口取得，其特性在目录3中概括。

2.3 操作条件

    整个测试将被分成三个阶段。在每一个测试阶段，两个曝气生物滤池（BAF）的操作条件展示并概括如下：

    第一测试阶段（120天）。混合液体的温度控制在20–25 鍯, DO 1.5–2.0 mg/L,液压2–3m3/(m2 h), HRT 0.95–1.43 h。

    第二测试阶段（90天）。混合液体的温度控制在20–25 鍯, DO 1.5–2.0 mg/L,液压2–3m3/(m2 h), HRT 0.95–1.43 h。同时添加一定量的NH4Cl溶液入原污水，使(NH4+-N)为原流入量两倍。

    第三测试阶段（90天）。混合液体的温度控制在7–10 鍯, DO 1.5–2.0 mg/L,液压2–3m3/(m2 h), HRT 0.95–1.43 h。

2.4分析办法

   化学性氧气需要量(COD)与氨态氮(NH4+-N)由标准办法分析。另外，温度、分解性氧气(DO)以及pH值将在实验阶段被常规地监控。

2.4.1 硝化细菌数量的计算

    被生物量覆盖的媒介的样品被收集在生物薄膜的中间部分。薄膜过滤方法用于计算可存活的异样的硝化细菌。清蛋白琼脂用于计算异养细菌量。包含亚硝酸盐离子的媒介用于计算硝化细菌量。这些媒介和可存活的细菌的计算细节在文献中描写。

 

3、结果与讨论

3.1曝气生物滤池（BAF）的启动

    接种污泥来自于上海闵行污水处理厂。两个曝气生物滤池（BAF）在第一测试阶段条件下进行时，每24小时被返流一次，经过四周的处理后到达稳定状态。

3.2 铵盐基冲击荷载影响对二曝气生物滤池（BAF）的作用效果

    两个曝气生物滤池（BAF）在阶段一与阶段二中流入物与流出物的COD和NH3-N值在图表2 - 5中展示。

    在第一阶段的120天中，两个曝气生物滤池（BAF）中COD和NH3-N的变化表现良好。可以发现，膨胀粘土曝气生物滤池流出物中COD浓度为20–41 mg/L，在82.34% 至 93.71%内移动（平均变化值90.28%）。而沸石曝气生物滤池（BAF）中，两项指标分别为22–38 mg/L、82.34–93.71% (平均变化值89.86%)。对NH3-N值移动范围的研究发现沸石曝气生物滤池（BAF）仅比膨胀粘土曝气生物滤池（BAF）稍高，二者浓度变化范围分别为1.3–3.3 mg/L(平均变化值89.27%)、2.0–3.5 mg/L(平均变化值92.87%)。

    在第二测试阶段的 90天中，在原污染水中加入一定量的NH4Cl溶液，使流入物NH4+-N的含量加倍，研究铵盐基冲击荷载对两个曝气生物滤池（BAF）的影响效果。在这一测试阶段，发现铵盐基冲击荷载会对两曝气生物滤池（BAF）中COD含量的移动范围产生不利影响，沸石曝气生物滤池（BAF）与膨胀粘土曝气生物滤池（BAF）的移动范围分别为87.98–92.95%和87.98–92.95%。但是，二者NH3-N的移动范围有所不同。对于此类冲击荷载，沸石曝气生物滤池（BAF）表现出很强的适应性，流出物NH3-N浓度一直保持在1.3–5.3 mg/L范围内。可是，膨胀粘土曝气生物滤池（BAF）流出物NH3-N浓度却高达，甚至超过20 mg/L，并且在两周内才逐渐恢复到正常水平(2.6–6.4 mg/L)。通过这个测试，可以表明沸石对于NH3-N的适应性有助于铵盐基冲击荷载下的抗压，这与加入膜生物反应装置系统得到结果相同。

3.3低温影响对两曝气生物滤池（BAF）的作用效果

    在第三测试阶段中，两曝气生物滤池（BAF）的温度均控制在7–10 鍯，以便研究低温影响对两曝气生物滤池（BAF）的作用效果，操作结果在图表6—9中展示。

结果表明，低温会对COD值和NH3-N值产生不利影响，沸石曝气生物滤池（BAF）与膨胀粘土曝气生物滤池（BAF）COD值分别下降至74.5–88.47% (平均81.57%)和71.91–87.76% (平均80.49%)。与COD值变化相比，低温对NH3-N值变化的不利影响更大。在第三阶段的初期，膨胀粘土曝气生物滤池（BAF）中流出物NH3-N浓度大约为20 mg/L (18.7–21.3 mg/L)，在随后的30天里一直保持在10 mg/L (6.8–11.5 mg/L)左右，变化范围为38.41–77.17% (平均65.42%)。由于硝化细菌和沸石对NH3-N吸收的双重影响，在第二阶段的90天中，可以观察到沸石曝气生物滤池（BAF）中流出物NH3-N浓度一直处于低水平(4.3–8.5 mg/L)，变化范围为71.73–88.49% (平均81.06%)。

3.4第三阶段中对两曝气生物滤池（BAF）中微有机物的探知

    三个测试阶段，样本中可生存异养和硝化细菌的计算在生物薄膜的相同位置进行（距底部 1m）。细胞计算结果在目录4中展示。

研究发现，两曝气生物滤池（BAF）中异养细菌数量并没有显著不同，在硝化细菌的数量上则有更多差异。这表明:沸石表面更适合硝化细菌的生长，更多的硝化细菌在沸石表面生长可以提高沸石曝气生物滤池的硝化能力。这一结果也同前文提及的报告吻合。此外，第三阶段比第一阶段能探察到更多的硝化细菌数量，但是，第一阶段硝化细菌的效果却好与第三阶段。这一结果证明了低温对硝化细菌数量有明显的不利影响。

 

4、结论

    沸石曝气生物滤池（BAF）与膨胀粘土曝气生物滤池（BAF）同时用于处理城市污水，得到结果如下：

    (1)沸石曝气生物滤池（BAF）与膨胀粘土曝气生物滤池（BAF）在温度20–25 鍯, DO 1.5–2.0 mg/L, 液压 2–3m3/(m2 h), HRT 0.95–1.43 h的条件下，COD值与NH3-N值分别在84.63–93.11%、 85.74–96.26%；82.34–93.71%,、85.06–93.2%范围内移动。

    (2)铵盐基冲击荷载对沸石曝气生物滤池（BAF）处理效果不产生影响，而对会膨胀粘土曝气生物滤池（BAF）产生不利影响，后者在两周内恢复到正常值。

    (3)低温对两曝气生物滤池（BAF）中NH3-N值变化影响大于对COD值的影响。第三测试阶段结果表明与膨胀粘土曝气生物滤池（BAF）相比，对于低温造成的H3-N值变化影响，沸石曝气生物滤池（BAF）有较强的适应性。

    (4)三个阶段，对两曝气生物滤池（BAF）中异养和硝化细菌数量的测算表明：由于天然沸石的离子交换能力，附加其于生物薄膜上可以为硝化细菌的生长提供更有利的环境，因而提高了沸石曝气生物滤池（BAF）硝化以及抗铵盐基冲击荷载的能力。

 

鸣谢

这次研究得到了霍英东基金会的经费支持(no. 94004)。

 

 

 

   翻译完啦，我也快死啦！