随着我国水体富营养化问题的日趋严重以及污水排放规范的提升，氮的去除成为水处置范畴关注的重点问题之一。工业生产中含高浓度硝酸盐废水的排放，进一步造成氮自然循环的严重毁坏。硝酸盐可被复原为亚硝酸盐，亚硝酸盐会形成高铁血红蛋白症，以至会诱发癌症，对人体形成危害。水中过高浓度的硝酸盐还可造成温室气体N2O的产生。

　　目前去除水中硝酸盐的办法主要有化学复原、反渗透、电渗析、离子交换、生物反硝化等。化学复原法可分为生动金属复原法和催化复原法。前者以铁、铝、锌等金属单质为复原剂，处置效果较差，且有亚硝酸盐生成;后者以氢气及甲酸、甲醇等为复原剂，通常需有催化剂存在，本钱较高，且氢气应用过程中存在保证风险。反渗透、电渗析、离子交换等办法虽可有效去除水中的硝酸盐，但本钱较高，且会产生大量废水。生物反硝化办法是目前已投入适用的较好办法，具有高效低耗的特性。但传统的反硝化技术受废水浓度和负荷的限制难以进行高浓度硝酸盐工业废水处理。

　　缺氧膨胀床(AEB)反响器是一种新型的强化生物反硝化技术，是固体颗粒流态化技术在废水处置中的应用，其载体粒径小，比外表积大，具有较高的生物浓度。当载体粒子流化时，废水与微生物接触面积大，且二者相对运动速度大，减少了液膜传质阻力，故生物膜活性高，从而可在确保硝酸盐及总氮去除效果的同时，提升反响器处置负荷并有效降低运转维护费用。

　　本研讨采用AEB反响器处置高浓度硝酸盐废水，研讨了反响器的快速启动和挂膜特性，以及在反硝化连续流运转条件下对硝酸盐废水的处置效果。

　　1、实验局部

　　1.1 资料、试剂和仪器

　　实验用水为模仿废水，采用人工配水，由甲醇、硝酸钠、KH2PO4、尿素按一定比例配制，甲醇作为反硝化碳源，进水COD约为6000mg/L，ρ(NO3--N)约为1500mg/L，用NaOH调理pH为6左右。

　　填料采用果壳填料(河南某净水资料公司)，粒径2.5~3.0mm，堆密度0.850g/cm3，空隙率47%，密度1.604g/cm3。

　　实验用试剂均为剖析纯。

　　METTLERSG-98型实验室pH计;OlympusBX-53型显微镜;UV-265型紫外-可见分光光度计。

　　1.2 实验设备

　　实验设备如图1所示。AEB：自制，主体局部为有机玻璃材质，有效容积5.6L，反响区内径6cm、高95cm，上部三相别离区内径15cm、高20cm，填料填充率为反响区的60%。反响器出水区顶部周边设置集水槽，集水槽侧壁装置溢流堰;在出水区上部侧壁设置与集水槽联通的出水口，出水区设置出水滤网，避免填料流失;在出水区下部侧壁设置排泥口，正常状况下，污泥随出水排出系统;经过夹套内热水循环调控反响区温度，以使其坚持在合适反硝化反响的温度范围内。

　　1.3 实验办法

　　废水经过进水泵由底部进入AEB，处置后出水从AEB上端出水口排出，局部出水经过循环泵回流至AEB使填料床层膨胀，其他出水排出系统。废水进入AEB运转1d后即有产气现象，随着废水进水量的逐步增加(由5L/d增至10L/d)，运转7d左右AEB内填料挂膜，同时填料床层内产生较多气泡，阐明填料层较易挂膜。AEB在8d内完成快速启动，第9d进入稳定运转期。两天取1次进出水水样实施剖析。

　　1.4 剖析办法

　　采用重铬酸钾法测定COD211-213;采用过硫酸钾氧化紫外分光光度法测定TN255-257;采用酚二磺酸光度法测定ρ(NO3--N)259-261;采用N-(1-萘基)-乙二胺光度法测定ρ(NO2--N)271-274。

　　2、结果与讨论

　　2.1 填料层的挂膜特性

　　研讨发现，当填料层膨胀率较低时易构成沟流，它的产生使生物膜遭到的剪切力增加;同时反响器床层中呈现“活动死区”，该区域内载体生物膜上产生的气泡快速上升，气泡尾流惹起膜与流体之间的相对速率增大，即摩擦力增大，存在传质阻力，造成混合性能不好，影响微生物生长。因而，将反响器初始膨胀率设为30%，反响区水流上升速率约70m/h。采用自然挂膜方式，反响器通入配水后，在有机物和营养盐的条件下填料外表逐步挂膜。一周后，填料外表附着黄棕色生物膜。填料挂膜前后的显微镜照片如图2所示，图2a为未附着生物膜的暴露填料，图2b为包裹一层生物膜的填料颗粒。由于载体尺寸的不平均或膜厚不同，造成反响器不同高度处颗粒的尺寸不同，这种现象称为“分级”。AEB内载体上附着的生物膜厚度由下向上逐步增厚(由44μm增至240μm)，微生物量逐步增加，这是由于部分能量分散速率影响了附着生物膜载体颗粒与暴露载体颗粒之间的碰撞。在反响器内：顶部的能量分散速率低，造成生物膜厚度增加;而底部较高的部分能量分散速率障碍了微生物在暴露载体外表的黏附。反响器底部生物膜较慢的黏附速率和较快的磨损速率减小了生物膜厚度，而反响器顶部生物膜的较高生长速率和较慢的磨损速率则造成了生物膜厚度较大。

　　2.2 COD的去除效果

　　COD的去除效果见图3。由图3可见：AEB启动期(1~8d)，进水COD在4928~5508mg/L范围内，出水COD由2776mg/L逐步降至394mg/L，COD去除率快速上升，由44.9%升至92.3%;稳定运转阶段，进水COD在4628~5548mg/L范围内，COD去除率稳定在95%左右。启动初期(1~2d)，AEB对COD去除率为44.9~51.1%，一方面是生物膜异养菌所奉献，另一方面归功于填料的物理吸附作用。由于异养菌的繁衍速率较快，能快速构成生物膜，AEB中生物量较大，故COD的去除效果更稳定，去除率在启动阶段呈现出逐步上升的趋向。

　　2.3 NO3--N的去除效果

　　NO3--N的去除效果见图4。由图4可见：启动阶段，进水ρ(NO3--N)在1365~1504mg/L范围内，出水ρ(NO3--N)由806mg/L逐步降至22.3mg/L，NO3--N去除率快速上升，由39.8%升至98.4%;稳定运转阶段，进水ρ(NO3--N)在1339~1505mg/L范围内，NO3--N去除率稳定在98~99%。启动初期呈现了NO2--N含量升高的现象，可能是由于顺应期反硝化菌的数量较少或NO2--N复原酶的数量缺乏，使得硝酸盐的反硝化局部停留在NO2--N阶段，反硝化不完整所致;8d后，NO2--N的积聚现象消逝。

　　由图3和图4能够看出，反硝化细菌的生长包括顺应过程和快速繁衍过程：开端1~2d是反硝化菌的顺应过程，反硝化作用主要由水中悬浮微生物和少量生物膜完成，反硝化细菌增长速率较慢，对NO3--N有少量去除;从第3d起，NO3--N的去除率快速增加，这归因于反硝化菌的大量繁衍，使得反硝化作用逐步加强。

　　2.4 TN的去除效果

　　TN的去除效果见图5。由图5可见：进出水TN的变化趋向和NO3--N的变化趋向相近;稳定运转阶段，进水TN在1349~1517mg/L范围内，出水TN小于50mg/L，TN去除率稳定在96%以上。

　　2.5 容积负荷的去除效果

　　容积负荷的去除效果见图6。由图6可见：在运转时间内，COD容积负荷的去除量最高可达27.8kg/(m3·d);NO3--N容积负荷的去除量最高可达7.3kg/(m3·d)。

　　2.6 温度对AEB反硝化处置效果的影响

　　温度对AEB反硝化处置效果的影响见表1。由表1可见：温度为25~37℃时，COD、NO3--N及TNd的去除率均变化不大，阐明温度在一定范围内动摇对AEB反硝化处置效果的影响不大;当温度超越37℃时，COD、NO3--N及TN的去除率开端呈现降落;当温度升至42℃后，反硝化降解性能降落明显。在适合的温度范围内，随着温度的升高，反硝化细菌细胞内的化学反响和酶反响加快，其生长较为疾速，同时期谢生机加强，使得反硝化效果增强。综上，AEB反硝化的适合温度范围为25~40℃。

　　3、结论

　　a)采用自然挂膜方式，填料层从下至上生物膜厚度逐步增加。

　　b)AEB的快速启动8d可完成，COD去除率由44.9%升至92.3%，NO3--N去除率由39.8%升至98.4%。

　　c)采用AEB反响器处置高浓度硝酸盐废水，反硝化效果稳定高效。稳定运转阶段，COD去除率稳定在95%左右，NO3--N去除率稳定在98%~99%，COD和NO3--N的容积负荷去除量最高可达27.8kg/(m3·d)和7.3kg/(m3·d)。

　　d)AEB反硝化的适合温度范围为25~40℃。