摘要
传统工艺对含氨氮的微污染原水去除效果差，新型组合工艺的应用可为微污染水中的氨氮的去除提供一种新思路。本课题以佛山市某水厂含氨氮的微污染原水为试验水质（氨氮浓度为2.0~3.0mg/L）。利用课题组自制氧化石墨烯-三氯化铁复合改性沸石（简称GO-FeCl3改性沸石）和氧化石墨烯-二氧化钛复合改性中空纤维超滤膜（简称GO-TiO2改性膜）为过滤材料，将微絮凝直接过滤-生物滤池和重力驱动式超滤膜系统组合，对氨氮等微污染物质的去除效果进行研究。探讨微絮凝直接过滤结合生物滤池作为超滤膜工艺的预处理工艺运行的最佳参数值，优化微絮凝-生物过滤+膜处理组合工艺及其运行参数，提高组合工艺对氨氮、亚硝酸氮、总氮和其它微污染物（比如浊度、总磷等）的去除率。研究的主要成果如下： 微絮凝-直接过滤的最佳运行参数为：聚合氯化铝投加量为0.75mg/L，搅拌速度为300r/min。在自然挂膜条件下，GO-FeCl3改性沸石生物稳定挂膜时间（5天）小于天然沸石稳定挂膜时间（12天）。生物滤池挂膜稳定后，GO-FeCl3改性沸石生物过滤对氨氮的去除率为96%，比天然沸石的氨氮去除率高6%；天然沸石与GO-FeCl3改性沸石生物过滤的总氮去除率分别为6%和9%，对浊度、总磷的去除率分别为91%-99%，85%-94%，出水pH为7.5~7.82。 重力驱动式超滤膜系统运行稳定后，改性膜的膜通量比原膜通量提高约15%。重力驱动式超滤膜系统运行稳定后，改性膜的膜通量比原膜通量提高约15%。改性膜表面独特的改性皮层有助于提高超滤膜抗污染性能，减缓膜通量衰减。改性膜对氨氮、亚硝态氮、总氮的去除率分别为99.2%、26.47%和10.07%，比原膜处理的效果略有提高；原膜和改性膜的出水浊度均小于0.1NTU。改性沸石可去除络氨酸类蛋白质，对富里酸类及腐殖酸类腐殖质的去除效果分别为47%和42%；与原膜相比，改性超滤膜对色氨酸类蛋白质、富里酸类及腐殖酸类腐殖质去除率分别增加了33%、15%、5%，含氮有机物去除效果增强。 原膜和改性膜出水的菌落总数均为0，大肠杆菌均未检出。原膜和改性膜出水中粒径＞2μm的颗粒数均小于100个/mL（两者对应的颗粒数分别为40个/mL和22个/mL），表明超滤膜出水中存在“两虫”的概率低。这三个指标能证明联合工艺出水的生物安全性。高通量测序结果表明，各反应器内有多种氨氮降解功能菌存在，各反应器内有多种氨氮降解功能菌存在。沸石组检测结果表明，氨氮降解功能菌所占丰度比例随滤层深度的增加而减少，改性沸石表面附着的NOB所占的丰度比例大于天然沸石的，改性沸石滤柱下层空间的氨氮降解作用高于天然沸石的。而超滤膜表面主要氨氮降解菌为反硝化菌。
NETL