水力负荷与 HＲT 是一对相关联的参数，水力负 荷大则水 力 停 留 时 间 短，反 之 则 长。 对 于 反 应 器 而 言，填料上的微生物与污水中的基质进行作用需要一 定的接触反应时间作保证。另一方面，水力负荷对控 制生物膜厚度、改善传质等方面也有一定的作用［2］。 反应器内不同微生物群落趋向于分布在其各自具有 最大竞争优势的区域，水力负荷增加，原先保持的平 衡将被打破［6-7］。如果水力负荷过高，有机负荷也增 加，异养的硝化细菌生长比较占优势，反硝化细菌处 于劣势，不 利 于 脱 氮 反 应 的 进 行［8］。 邱 立 平 等［9］ 的 研究表明在不同进水负荷条件下，曝气生物滤池总氮 去除可达 60% 。因此确定适宜的水力负荷，对提高 生物滤池的处理性能有着重要的意义。
试验条件： 温度为 19 ～ 21 ℃，ρ（ NH3 －N） = 15. 24 ～ 17. 96 mg / L，ρ（ TN） = 19. 36 ～ 22. 17 mg / L，外加碳源。
图 2 为水力负荷对氮的去除。由图 2 可知： 随着 水力负荷的 逐 渐 增 加，出 水 氨 氮 浓 度 没 有 明 显 的 变 化，而随着水力负荷增加，出水 TN 浓度逐渐增大，TN 去除率下降。当水力负荷为 0. 94 ～ 1. 24 m3 / （ m2·d） ，
试验条件： HＲT 为 6 h，温度为 17. 8 ～ 23. 0 ℃ ， 外加碳源； 1 号水样 ρ（ NH3 －N） 为 2. 39 ～ 3. 03 mg / L， ρ（ TN） 为 10. 48 ～ 14. 69 mg / L，2 号水样 ρ（ NH3 － N） 为 14. 52 ～ 16. 09 mg / L，ρ（ TN） 为 19. 17 ～ 21. 17 mg / L。
随着许多地表水水质日益恶化，水中 C / N 低，N、 P 含量高的特点尤为突出。目前脱氮是水处理的研 究热点，大量的生活污水、工业废水中携带含氮污染 物排入受纳水体，对地表水进行深度脱氮具有一定的 难度［1］。地表水中的氨氮过高不但会消耗水中溶解 氧，还可能诱发富营养化。
目前受污染地表水的生物脱氮方法大多采用生物 膜法，其中生物滤池是有代表性的工艺［2-5］。本文针对 我国地表水水质普遍低碳高氮的特点，采用生物活性 炭滤池处理污染地表水，通过添加甲醇为碳源强化生 物滤池的脱氮效能，同时以颗粒活性炭为填料的生物 滤池中，通过物化吸附和生物作用等途径将氮素去除。
图 2 水力负荷对氮的去除 Fig． 2 Nitrogen removal rate under different hydraulic loadings
2. 2 不同 HＲT 对氮去除的影响 水力停留时间（ HＲT） 是影响处理效果的一个重
要因素。HＲT 过大，水力负荷小，工程设备规模和投 资费用也随之增大，在满足处理要求的前提下，应尽 可能减少 HＲT。为此，本试验针对不同 HＲT，设计了 3 组试验，HＲT 分别为 4，6，10 h，生物滤池对水中氮 的去除如图 3 所示。
在进水流量一定条件下，考察氨氮负荷对系统去 除效果的影响，有助于了解系统抗氨氮冲击负荷的能 力［10］。本试验进行不同氨氮浓度对氮去除效果的研 究。1 号与 2 号为不同批次从 A 河道取回的水样，两 组不同氨氮浓度，进行对比如图 4 所示。
于氨氮浓度较高时，水扩散到膜表面的氧量和膜内的 氧量在一定曝气强度下基本是恒定的，硝化细菌得不 到足够的溶解氧来氧化中间产物亚硝酸盐氮，因而导 致亚硝酸盐氮积累增多［11］。
由 图 4 可 知： 1 号 进 水 TN 浓 度 为 10. 48 ～ 14. 69 mg / L，出水 TN 浓度为 4. 12 ～ 4. 71 mg / L，TN 平均去除率为 66. 4% ； 2 号进水 TN 浓度为 19. 17 ～ 21. 17 mg / L，出水 TN 浓度为 12. 80 ～ 17. 85 mg / L，而 TN 平均去除率仅为 19. 7% 。 2. 4 TP 的去除
磷是引起地表水富营养化的主要营养物质之一。 污染河流中 TP 超标，由图 5 可见，利用反应器可去除 水体中部分 TP。1 号、2 号分别为不同批次从 A 河道 运回的水样，2 号的水质污染情况比 1 号严重，可能 是由于 2 号取水之前受到降雨的影响。
图 4 进水氨氮负荷对氮去除的影响 Fig． 4 Nitrogen removal rate under different influent ammonia load
* 国 家 科 技 支 撑 计 划 课 题 （ 2011BAF02B06 ） ； 嘉 兴 市 科 技 计 划 项 目 （ 2010AY1080） 。 收稿日期： 2014 － 01 － 16
1 试验部分 1. 1 试验装置
设计反应器结构如图 1 所示，由有机玻璃加工而 成，反应器容积 10 L，其中反应器底部约 4 L，中间部 分 6 L。反应器底层以直径为 1 ～ 3 cm 的鹅卵石作为 承托层，厚度为 10 cm，上层以直径为 4. 0 mm 颗粒活 性炭作为填料，长度为 4 ～ 10 mm 的柱状颗粒活性 炭，厚度为 25 cm。 1. 2 试验用水水质
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Environmental Engineering
TN 去除 率 为 54. 3% ～ 61. 9% ； 水 力 负 荷 为 1. 40 ～ 1. 71 m3 / （ m2·d） ，TN 去除率没有明显变化，此时 TN 去除率为 27. 3% ～ 34. 2% ； 水力负荷为 1. 87 m3 / （ m2·d） 时，TN 去除率下降为 15% 左右。水力负荷过大，TN 去除效果下降，选择适宜的水力负荷，在工程实际中 有着重要的作用。
本试验所处理的水取自 A 城市内河河道。表 1 为河水水质监测数据，结果显示水质等级为劣Ⅴ类。 1. 3 分析项目及方法
CODMn： 酸性高锰酸钾法； 氨氮： 纳氏试剂分光光 度法，参照 GB 7479—87《水质铵的测定纳氏试剂比 色法》； 亚硝酸盐氮： N-（ l-萘基） -乙二胺光度法，参照
环境工程
ρ（ NH4+ －N）
ρ（ TN）
ρ（ COD）
pH
ρ（ DO）
7. 21 ～ 17. 96 8. 42 ～ 22. 17 26. 3 ～ 38. 9 6. 32 ～ 7. 59 0. 05 ～ 1. 13
GB 7493—87《水质亚硝酸盐氮的测定分光光度法》； 硝 酸盐氮： 紫外分光光度法； TN： 过硫酸钾氧化紫外分光 光度法，GB 11894—89《水质总氮的测定 碱性过硫酸 钾消解 紫 外 分 光 光 度 法》； TP： 钼 酸 铵 分 光 光 度 法， GB 11893—89《水质总磷的测定钼酸铵分光光度法》。 2 结果与讨论 2. 1 不同水力负荷对去除氮的影响
DOI： 10. 13205 / j． hjgc． 201411002
STUDY ON SUＲFACE WATEＲ ＲESTOＲATION BY BIOLOGICAL ACTIVATED CAＲBON FILTEＲ
Dong Chunzhi1，2 Wu Lifang2 Zhang Yongming1 Peng Qianghui2 Zhu Jianlong2 Cai Qiang2 （ 1. Department of Environmental Engineering，Shanghai Normal University，Shanghai 200234，China；
水污染防治
Water Pollution Control
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生物活性炭滤池修复地表水的研究*
董春枝1，2 吴利芳2 张永明1 彭强辉2 朱建龙2 蔡 强2
（ 1. 上海师范大学 环境工程系，上海 200234； 2. 浙江清华长三角研究院，浙江 嘉兴 314006）
摘要： 采用自行设计的生物滤池反应器去除地表水中的氮，考察了 HＲT、水力负荷和氨氮负荷对生物滤池出水水质的 影响。结果表明： 系统 TN 去除率随水力负荷的增加而下降，氨氮去除率无明显变化，水力负荷小于 1. 2 m3 / （ m2·d） ， TN 去除率达到 54% 以上； 在进水氨氮质量浓度为 14. 52 ～ 17. 44 mg / L 条件下，HＲT 为 10 h 时，生物滤池对氮去除效 果较好； 当 HＲT 为 6 h，进水氨氮负荷增加到 0. 048 kg / （ m3·d） 以上，氨氮和 TN 平均去除率分别为 96% 和 31% 。 关键词： 生物滤池； 污染地表水； 活性炭
根据试验结果，HＲT 的减少增加了污染物负荷，
水污染防治
Water Pollution Control
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由图 3 可知： HＲT 大幅降低，出水氨氮浓度没有明显 变化，而随着 Hபைடு நூலகம்T 的延长，TN 去除效果明显提高。 HＲT 由 6 h 降为 4 h 时，TN 去除率从 26. 1% 下降到 12. 5% 。当 HＲT 为 10 h 时，出水 TN 浓度发生了明 显下降，此时 TN 去除率为 61. 9% 。由于工程实际设 计中，HＲT 不宜过大，在此试验条件下，HＲT 为 10 h 时，生物滤池对氮的去除效果较好。 2. 3 进水氨氮负荷对氮去除的影响
图 1 生物处理工艺 Fig． 1 Chart of the biological treatment process
表 1 试验期间对 A 河道断面的监测数据 Table 1 Monitoring data in the river section during
the experiment
mg / L（ pH 除外）
2. Yangtze Delta Ｒegion Institute of Tsinghua University Zhejiang，Jiaxing 314006，China）
Abstract： An activated carbon based biofilter reactor for deep removal of nitrogen in water was introduced． And the effect of HＲT，influent organic loading and ammonia loading on the effluent quality were tested． The results indicated that the removal rates of total nitrogen （ TN） were reduced with the increasing hydraulic loading，while ammonia removal rate changed slightly． TN removal rate reached 54% at the hydraulic loading less than 1. 2 m3 / （ m2·d） ． When the ammonia in influent was 14. 52 ～ 17. 44 mg / L and HＲT was 10 h，the biological filter had better performance on nitrogen removal； When HＲT is 6 h，influent ammonia load is 0. 048 kg / （ m2 ·d ） or above，the ammonia，TN average removal rate reach about 96% and 31% ， respectively． Keywords： biofilter； polluted surfacewater； activated carbon