2結(jié)果與討論

2.1不同加氯量下pH值和DO的變化

不同加氯量下裝置出水pH值和DO濃度變化如圖2所示。未加氯時(shí)，出水pH值隨時(shí)間延長(zhǎng)而逐漸降低，這主要是由于硝化菌的硝化作用。加氯后，出水pH值較對(duì)照組明顯上升，分析原因是次氯酸鈉溶液呈堿性，投加后引起出水pH值的上升。此外，隨著氯投加量的增加，管道內(nèi)壁硝化菌的硝化作用可能被抑制，導(dǎo)致出水pH值上升。

由出水DO濃度變化可知，未加氯時(shí)，裝置出水DO濃度隨著時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸降低，反應(yīng)24h后出水DO濃度下降約1.9mg/L。隨著氯投加量的增加，出水DO濃度逐漸上升，當(dāng)加氯量在0.5～1.0mg/L時(shí)，出水DO濃度隨時(shí)間的下降趨勢(shì)同空白對(duì)照組相似。這表明在較低濃度加氯條件下，管道內(nèi)部可能存在一部分耐氯微生物仍能維持自身的生長(zhǎng)代謝過(guò)程，消耗水中的DO；當(dāng)加氯量大于1.5mg/L時(shí)，出水DO濃度較低濃度加氯量時(shí)明顯上升，這可能是由于高濃度的氯能夠使管道內(nèi)部微生物大量失活，從而降低耗氧能力。

2.2含氮污染物的變化

(1)NH⁴⁺-N濃度的變化

試驗(yàn)進(jìn)水NH⁴⁺-N濃度為0.92～1.1mg/L，空白組中NH⁴⁺-N濃度隨時(shí)間先降低后趨于穩(wěn)定。4.5h時(shí)，出水NH⁴⁺-N濃度較進(jìn)水降低了37.9%，NH⁴⁺-N轉(zhuǎn)化率基本已達(dá)到最大值，反應(yīng)至4.5～24h時(shí)，NH4+-N濃度下降率基本維持在36%左右。這可能是因?yàn)樵诜磻?yīng)前期，裝置內(nèi)的NH⁴⁺-N濃度和DO濃度都較高，有利于NH⁴⁺-N通過(guò)硝化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為NO^3--N，但隨著反應(yīng)的進(jìn)行，裝置內(nèi)水體的DO濃度逐漸降低，限制了硝化反應(yīng)，NH⁴⁺-N濃度基本維持穩(wěn)定。

由圖3可知，當(dāng)加氯量在0.5～1.5mg/L時(shí)，裝置出水的NH⁴⁺-N濃度明顯低于空白試驗(yàn)組，且隨著濃度的升高出水濃度逐漸降低。當(dāng)加氯量為1.5mg/L，反應(yīng)時(shí)間為4.5h時(shí)，出水NH⁴⁺-N濃度降低到最小值0.28mg/L，NH4+-N轉(zhuǎn)化率為70.5%；當(dāng)加氯量大于1.5mg/L時(shí)，裝置NH4+-N濃度變化明顯降低，轉(zhuǎn)化率基本維持在10%以內(nèi)。分析原因，當(dāng)加氯量小于1.5mg/L時(shí)，管道內(nèi)壁生物膜及水體中的硝化細(xì)菌仍能保持活力，此時(shí)硝化菌的硝化作用協(xié)同氯的化學(xué)氧化作用共同促進(jìn)NH4+-N的轉(zhuǎn)化；當(dāng)加氯量大于1.5mg/L時(shí)，裝置內(nèi)硝化菌活性大幅度降低，此時(shí)硝化作用停滯，NH4+-N轉(zhuǎn)化率降低。

(2)NO2--N和NO3--N濃度變化

試驗(yàn)中NO2--N和NO3--N濃度變化如圖4所示。反應(yīng)1.5h后，各加氯濃度條件下NO2--N濃度均處于較低水平，空白試驗(yàn)組1.5h后，NO2--N轉(zhuǎn)化率基本維持在66.5%左右，加氯后NO2--N轉(zhuǎn)化率升高，且加氯量越大轉(zhuǎn)化率越高。當(dāng)加氯量為3mg/L時(shí)，NO2--N轉(zhuǎn)化率最大達(dá)88.3%，投加較高濃度氯時(shí)NO2--N仍能保持較大的轉(zhuǎn)化率，這與上述NH4+-N的變化明顯不同，可能是由于NO2--N會(huì)直接與氧化劑HOCl反應(yīng)，促進(jìn)NO2--N濃度的降低[6]。

由圖4可知，當(dāng)加氯量小于1.5mg/L時(shí)，裝置出水NO3--N濃度隨著加氯濃度的升高而升高。當(dāng)加氯量為1.5mg/L，反應(yīng)時(shí)間為4.5h時(shí)，出水濃度為2.17mg/L，NO3--N轉(zhuǎn)化率為44.6%；當(dāng)加氯量大于1.5mg/L時(shí)，進(jìn)出水NO3--N濃度變化較小，NO3--N轉(zhuǎn)化率明顯降低，這與NH4+-N濃度的變化一致，表明較高濃度氯含量能高明顯抑制生物膜中硝化細(xì)菌的硝化過(guò)程。綜上可知，當(dāng)加氯量小于1.5mg/L時(shí)，試驗(yàn)裝置內(nèi)硝化反應(yīng)良好，硝化過(guò)程協(xié)同化學(xué)氧化過(guò)程促進(jìn)NH4+-N的轉(zhuǎn)化；當(dāng)加氯量大于1.5mg/L時(shí)，試驗(yàn)裝置內(nèi)硝化菌活性顯著降低，硝化過(guò)程停滯。

(3)DON濃度的變化

DON濃度變化如圖5所示，空白試驗(yàn)組出水DON濃度隨時(shí)間逐漸增大，24h后出水DON濃度增加0.13mg/L，增長(zhǎng)率為45%。DON濃度的上升可能由3方面因素引起：(1)試驗(yàn)管道內(nèi)壁生物膜在代謝過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一系列代謝產(chǎn)物，導(dǎo)致出水DON濃度升高；(2)水體中懸浮顆粒物表面附著的有機(jī)物與氯發(fā)生反應(yīng)引起DON濃度的升高；(3)水力剪切作用可能會(huì)導(dǎo)致部分生物膜脫落，引起出水DON濃度升高。加氯后，出水DON濃度明顯增加，且隨著投加量的增加而升高。當(dāng)加氯量大于1.5mg/L，反應(yīng)時(shí)間為4.5h時(shí)，出水DON濃度較進(jìn)水增加86%左右。這可能是由于較大的加氯量會(huì)破壞生物膜胞外結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致生物膜內(nèi)微生物失活后進(jìn)水水體，增加出水DON的濃度。趙銳[7]研究了加氯作用對(duì)供水模擬管道生物膜的影響，結(jié)果表明，當(dāng)水中游離氯濃度逐漸升高到0.5mg/L時(shí)，管壁生物膜內(nèi)生物量隨游離氯的增加呈直線下降趨勢(shì)，生物膜內(nèi)生物量減少約90%。另外，微生物產(chǎn)生的有機(jī)物會(huì)和氯反應(yīng)生成復(fù)雜的消毒副產(chǎn)物，這可能也是引起出水DON濃度升高的原因之一。

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