| 图4.有机负荷对UBAF脱氮性能的影响
Fig.4 Influence of organic volumetric loading on UBAF denitrification
由图4知，有机容积负荷在2.59~3.39kg/CODCr (m3d)之间变化时，UBAF对NH4+-N和TN的平均去除率为90.71%、33.95%，出水NH4+-N和TN的浓度为3.68mg/L、37.72mg/L；当有机容积负荷在3.47~4.68 kgCODCr/(m3滤料d)之间变化时，UBAF对NH4+-N和TN的平均去除率为86.97%、26.68%，出水NH4+-N和TN的浓度分别为5.04mg/L、43.53mg/L；当有机容积负荷在4.91~6.97kgCODCr/(m3滤料d)之间变化时，UBAF对NH4+-N和TN的平均去除率为82.07%、25.53%，出水NH4+-N和TN的浓度分别为7.05mg/L、43.32mg/L。可见，随着系统有机容积负荷的增加，UBAF 对NH4+-N和TN的去除率逐渐下降。
可见，当有机容积负荷升高时，有机容积负荷对NH4+-N的去除有明显的抑制作用，此时异养菌降解有机物的区间会沿滤料高度方向上移，异养菌的生存空间亦随之向上拓展，压缩了硝化自养菌的活动空间，而且，由于异养菌的比生长速率要远大于硝化自养菌，在争夺溶解氧和营养基质的竞争中，往往是异养菌优先利用水中的氧，在有机底物较为丰富的条件下大量繁殖，使硝化自养菌的增殖受到限制。有机容积负荷越高时，异养菌对硝化自养菌的抑制就越强烈，从而使得UBAF硝化性能呈现较大幅度的下降。随着有机容积负荷的增加COD容积负荷，系统的硝化性能下降，硝酸盐氮浓度降低，可供反硝化菌用作电子受体的硝酸盐氮减少，反硝化菌的生长受到抑制，使得系统的脱氮性能下降。
2.4氨氮容积对UBAF脱氮性能的影响
当滤速为0.8m/h，气水比为2:1，水温为16℃～25℃，且系统稳定运行时，NH4+-N容积负荷对UBAF除NH4+-N效果的影响如图5所示。
图5 氨氮容积负荷对UBAF脱氮性能的影响
Fig.5 Influence of ammonia nitrogen volumetric loading on UBAF denitrification
由图5知，当NH4+-N容积负荷在0.37~0.45kgNH4+-N/(m3滤料d)之间变化时，UBAF对NH4+-N和TN的平均去除率分别为85.26%、36.76%，出水NH4+-N和TN的平均浓度为4.82mg/L、31.97mg/L；当NH4+-N容积负荷在0.46~0.52kgNH4+-N/(m3滤料d)之间变化时，UBAF对NH4+-N和TN的平均去除率分别为82.52%、31.03%，出水NH4+-N和TN的平均浓度为6.88mg/L、41.05mg/L；当NH4+-N容积负荷在0.53~0.58kg NH4+-N/(m3滤料d)之间变化时，UBAF对NH4+-N和TN的平均去除率分别为80.13%、26.44%，出水NH4+-N和TN的平均浓度为9.17mg/L、47.62mg/L。
由此可见， UBAF对NH4+-N的去除率随进水NH4+-N容积负荷的增加而降低。这是因为，硝化细菌属于化能自养菌，比增长速率小、世代周期长、对环境条件变化较为敏感。当NH4+-N容积负荷较高时，高NH4+-N浓度会抑制硝化自养菌的生长，影响UBAF的硝化性能。硝化性能的下降，使可供反硝化菌用作电子受体的硝酸盐氮减少，反硝化菌的生长受到抑制，TN的去除率逐渐的下降，可见，NH4+-N容积负荷的增加会对UBAF系统的脱氮效果产生较为不利的影响。
2.5气水比对UBAF脱氮性能的影响
在滤速为0.8m/h，水温为16℃～25℃，当进水NH4+-N浓度在27.89mg/L~41.36mg/L时，不同气水比对UBAF去除NH4+-N和TN的影响如图6所示。
图6.气水比对UBAF脱氮性能的影响
Fig. 6 Influence of air/water ratio on UBAF denitrification
由图6可知，当气水比为1:1时，出水中的DO浓度为0.77mg/L~1.35mg/L，UBAF对NH4+-N的平均去除率为79.34%COD容积负荷，TN的平均去除率为29.77%；气水比增加至2:1时，出水中的DO浓度为1.76mg/L~2.65mg/L，UBAF对NH4+-N的平均去除率为86.83%，上升了7.49%，上升幅度较大，对TN的平均去除率为35.44%，上升了5.67%；气水比增至3:1时，出水中的DO浓度为2.32mg/L~3.35mg/L，UBAF对NH4+-N的平均去除率在87.98%，增加了1.16%，对TN平均去除率为33.89%，下降了1.55%。
可见，随着气水比的增加，UBAF对NH4+-N的去除率呈上升的趋势。这是因为水中溶解氧充足有利于氨氮的氧化。气水比是控制DO浓度的主要操作条件，DO浓度随气水比增大而增大期刊网。根据双膜理论，氧气传递速率的大小由气液两相停滞膜的阻力决定，气水比越大，膜间传质阻力越小，生物膜内溶解氧浓度也越高，相应地提高了好氧微生物的活性和生物降解速率。但当气水比较大时，溶解氧穿过生物膜较深，生物膜的兼氧及厌氧层薄，内部难以形成缺氧区，大量的氨氮被转化为硝酸盐氮和亚硝酸盐氮，因此反硝化效果较差，TN的去除率比较低，出水TN浓度较高；而相对气水比较小时，生物膜内的厌氧层加厚，反硝化效果变好；但当气水比为1:1时，因硝化作用进行的不彻底致使TN去除效果又变差[6]。
3.结论和建议
①水温对UBAF脱氮效果影响较大。当水温小于10℃时，UBAF对NH4+-N和TN的平均去除率分别为69.19%、 25.35%；水温10~20℃时，UBAF对NH4+-N和TN的平均去除率为80.15%、33.68%；在水温大于20℃时COD容积负荷，NH4+-N和TN的平均去除率分别为89.16%，38.75%。水温越高，UBAF脱氮效果越好。
②在水温为16℃～25℃，气水比为2:1时，当水力负荷由0.8m/h增加至1.2m/h时，UBAF对NH4+-N的平均去除率下降了2.54%，对TN的平均去除率下降了4.02%；水力负荷由1.2m/h增至1.8m/h时，UBAF对NH4+-N的平均去除率下降了6.24%，对TN的平均去除率下降了5.71%。随着水力负荷的升高，UBAF脱氮效果呈下降趋势。
③气水比对脱氮效果影响较大，在水力负荷为0.8m/h，水温为16℃～25℃，气水比为1:1时，UBAF对NH4+-N和TN的平均去除率为79.34%、29.77%；气水比增加至2:1时，UBAF对NH4+-N和TN的平均去除率为86.83%、35.44%；气水比增至3:1时，UBAF对NH4+-N和TN的平均去除率为87.98%、33.89%。
④两段UBAF，对TN去除率效果不佳，为了增加对TN的去除效果，达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级标准，笔者建议增加缺氧滤池进行反硝化，以达到最佳的脱氮效果。
参考文献：
[1]张自杰等.城市污水处理理论与设计.北京:中国建筑工业出版社,2002.
[2]J.J.Chen,et.al.Full scale studies of simplified aerated filter (BAF) for organic and anitrogen removal.Wat.Sci.Tech.2000, 41(4):1~4
[3]MorsyleideF.Rosa, et al.Biofilm development and ammonia removal in the nitrification of asaline wastewater. Bioresource Technology.1998, 65:135~138.
[4]R. Pujol, S. Tarallo. Totol nitrogenremoval in two-step biofiltration. Wat.Sci. Tech. 2000, 41(4-5):65~68.
[5]国家环保总局,《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水分析监测方法（第四版）[M].北京:中国环境科学出版社，2002.
[6]王春荣,王宝贞,王琳.曝气生物滤池内的自养反硝化作用[J].中国环境科学,2004,24(6):746-749
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