復(fù)合生物活性濾料濾池的性能研究

1、復(fù)合生物活性濾料濾池的性能研究         06-03-08 15:28:00     作者：仲麗娟1 朱明章1     編輯：studa9ngns論文作者：仲麗娟1 朱明章1 李偉1 古玉兵1 姚雨霖2 趙友石2要：采用由惰性和活性濾料(由極性和非極性濾料復(fù)合而成)復(fù)合構(gòu)成的新型生物活性濾料濾池進(jìn)行過濾試驗(yàn)。結(jié)果表明，該濾池對(duì)氨氮的去除率90%，對(duì)CODMn的去除率40%，使Ames試驗(yàn)致突變性降低約1/3左右，其出水水質(zhì)滿足國(guó)家

2、生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB 574985)，具有較好的處理效果。 關(guān)鍵詞：復(fù)合生物活性濾料 生物濾池 給水處理  Study on the Characteristics of Biofilter with Composite Active MediumAbstract：Test was made for the new type biofilter composed of inactive and active medium (polar and non-polar medium).Test results show that in the filter,removal rate o

3、f NH3-N and CODMn is90% and 40% respectively,so that the mutation rate arising from Ames test is decreased by about 1/3.The effluent quality can meet the national standard Sanitary Standard for Drinking Water(GB 574985),with better treatment efficiency being achieved.Keywords:composite bioactive med

4、ium;biofilter;water treatment 以沙河為水源的水廠，其制水能力約占成都市自來水公司總制水能力的40%，但隨著城市的發(fā)展，沙河原水受生活污水、工業(yè)廢水、農(nóng)田排灌廢水及垃圾等污染的程度呈加重趨勢(shì)，若遇暴雨則污染更為明顯。根據(jù)1997年2000年的監(jiān)測(cè)結(jié)果，原水色度一般為1245 倍(少數(shù)時(shí)間超過40 倍)，CODMn最高為10.28 mg/L，BOD最高達(dá)27.35 mg/L，NH3-N一般為0.5 mg/L(暴雨時(shí)曾高達(dá)2.56 mg/L，在短時(shí)間內(nèi)給水廠生產(chǎn)造成了一定困難)。復(fù)合生物活性濾料濾池是由活性和惰性濾料復(fù)合構(gòu)成濾床，在保持濾池去除懸浮物功能的基礎(chǔ)

5、上強(qiáng)化濾池去除有機(jī)物的能力，其中的活性濾料由極性和非極性濾料復(fù)合構(gòu)成，用以提高濾池吸附、去除有機(jī)物的能力1。該濾池還采用空氣充氧，是一種生物濾池。1試驗(yàn)內(nèi)容該試驗(yàn)主要研究復(fù)合生物活性濾料濾池的掛膜情況和在正常運(yùn)行下對(duì)COD和NH3-N等污染物的去除情況以及濾后水消毒后的水質(zhì)是否能夠滿足國(guó)家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)、Ames試驗(yàn)結(jié)果是否比現(xiàn)有工藝有明顯改善。試驗(yàn)在五水廠進(jìn)行，復(fù)合生物活性濾料濾池的待濾水來自該廠的機(jī)械加速澄清池，濾后水則進(jìn)入移動(dòng)罩濾池的清水渠，其整體流程如下：水廠生產(chǎn)中采用預(yù)氯化以抑制藻類的生長(zhǎng)，因預(yù)氯投加量很低(約0.3 mg/L)，所以試驗(yàn)濾池進(jìn)水的余氯一般為零，不會(huì)影響濾池的微生

6、物作用。復(fù)合生物活性濾料濾池是一座過濾面積為1.44m2的小型氣水反沖洗濾池，采用V 1/2長(zhǎng)柄濾頭配水、配氣(氣源是一臺(tái)SL 80羅茨鼓風(fēng)機(jī))。濾池內(nèi)裝3種濾料，分別是ZJ15型顆粒活性炭(GAC，d=1.02.0 mm)、活性氧化鋁(AA，d=1.52.0 mm)和石英砂(d10=0.81,k80=1.18)。為保持生物活性濾料濾池中生物的活性，充分發(fā)揮生物氧化作用對(duì)有機(jī)物的去除能力，宜盡量提高水中溶解氧的含量，為此采用空壓機(jī)通過分布在濾床上的布?xì)忸^向待濾水中充氧。該濾池采用三段式氣水反沖洗，其強(qiáng)度及時(shí)間如下：第一階段為氣沖洗，q氣=8L/(m2·s) ，t=5 min；第二階段

7、為氣水同時(shí)沖洗，q氣=8L/(m2·s)，q水=8L/(m2·s)，t=8 min；第三階段為水沖洗，q水=8L/(m2·s)，t=5 min。2結(jié)果與分析2.1掛膜掛膜從2000年6月19日開始，掛膜條件是：過濾的空床接觸時(shí)間(EBCT)為22.5 min，水溫t為1921 ，充氣量約為1.6 L/(m2·s)。掛膜期間的濾池進(jìn)水濁度為1.727.12 NTU，出水濁度為0.130.73 NTU，除濁率為79.7%96.4%；進(jìn)水色度為622倍，出水色度8倍。掛膜開始時(shí)濾池雖裝填了大量活性濾料，但對(duì)NH3-N的去除率只有20%左右，9 d后濾池對(duì)NH3

8、-N的去除則有了較明顯的提高(逐漸上升到50%以上)，說明在此過程中濾料上逐漸生長(zhǎng)形成生物膜。17 d后濾池的CODMn的去除率穩(wěn)定在20%以上，NH3-N的去除率達(dá)50%以上，此時(shí)可以認(rèn)為掛膜已經(jīng)完成，濾池進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行階段(見圖1)。2.2穩(wěn)定運(yùn)行期的過濾效果穩(wěn)定運(yùn)行期為2000年7月5日9月4日，其間進(jìn)行了不同濾速下的過濾效果試驗(yàn)。試驗(yàn)期間沙河原水中氨氮含量為0.321.19 mg/L，濾池進(jìn)水氨氮為0.110.74 mg/L。在不同的EBCT下(分別為18、12、9 min)復(fù)合生物活性濾料濾池對(duì)NH3-N的去除率50%。隨著EBCT的縮短，濾池對(duì)NH3-N的去除率略呈下降趨勢(shì)。EBCT

9、=18 min時(shí)，NH3-N平均去除率為96%；EBCT=12 min時(shí)，其平均去除率為95%；EBCT=9 min時(shí)，其去除率降至89%，但總體上該濾池對(duì)NH3-N的去除效率很高。當(dāng)濾池進(jìn)水CODMn含量為1.072.66 mg/L,在不同EBCT值時(shí)復(fù)合生物活性濾料濾池對(duì)CODMn的去除率有所不同(見圖2)。由圖2可見，EBCT值越高，其CODMn的去除率也越高。在EBCT=9、12、18 min時(shí)，復(fù)合生物活性濾料濾池對(duì)CODMn的平均去除率分別為42%、44%、47.8%。該結(jié)果比在內(nèi)江所做的試驗(yàn)結(jié)果略有提高，這是復(fù)合生物活性濾料濾池中活性濾料所占比例較大的緣故。試驗(yàn)期間沙河原水色度最

10、高達(dá)45倍，最低為零，平均為12.5倍，而經(jīng)機(jī)械加速澄清池處理后進(jìn)入復(fù)合生物活性濾料濾池后其色度一般為022倍，平均為7.3倍，濾池平均出水色度1倍。復(fù)合生物活性濾料濾池的進(jìn)、出水色度的變化如圖3所示。對(duì)新型復(fù)合生物活性濾料濾池處理出水模擬消毒后進(jìn)行全分析，結(jié)果表明完全滿足GB 574985所規(guī)定的水質(zhì)要求。委托華西醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院對(duì)沙河原水(1#)、澄清池出水(2#)、水廠出水(3#)、復(fù)合生物活性濾料濾池出水(4#)及其出水的模擬消毒水(5#)、取消預(yù)氯化的復(fù)合生物活性濾料濾池出水模擬消毒水(6#)共6個(gè)水樣各富集150 L、采用平板摻入法進(jìn)行了Ames致突變?cè)囼?yàn)。6組水樣對(duì)TA98、

11、TA100兩種菌株在不同劑量下的致突變率見圖4、5。由圖4、5可知：1#沙河原水、2#澄清池出水和4#新型復(fù)合生物活性濾料濾池過濾出水(未加氯消毒時(shí))不具有致突變性。3個(gè)消毒后的水樣在一定的劑量范圍內(nèi)，其致突變率MR2，具有劑量反應(yīng)關(guān)系和重現(xiàn)性，具有致突變性。新型復(fù)合生物活性濾料濾池的消毒出水對(duì)TA98和TA100的最低致突變劑量為3.0 L/皿，該劑量較水廠現(xiàn)有工藝降低約1/3左右，可以認(rèn)為該過濾工藝對(duì)Ames試驗(yàn)具有較明顯的改善效果。盡管預(yù)氯化的投氯量非常小，但仍可以看出預(yù)氯化的(6#)比未預(yù)氯化的(5#)在相同劑量下的MR值略高，這證明預(yù)氯化使水中的致突變物有所增加。因此，若從水質(zhì)安全角

12、度考慮，應(yīng)該選用其他更加安全的殺藻方式。色質(zhì)聯(lián)機(jī)(GC/MS/DS)分析委托中國(guó)科學(xué)院成都分院的化學(xué)分析檢測(cè)中心對(duì)沙河原水(1#)、澄清池出水(2#)、復(fù)合生物活性濾料濾池出水(3#)及其消毒水(4#)進(jìn)行了色質(zhì)聯(lián)機(jī)分析。對(duì)4組水樣中檢出的有機(jī)物進(jìn)行分類，結(jié)果見表1。由表1可知：a.原水中共檢出84種有機(jī)物，其中主要是芳香烴、直鏈烷烴、雜環(huán)化合物和酯類；原水中強(qiáng)極性的有機(jī)物11種，中強(qiáng)極性的14種，共占原水中有機(jī)物總數(shù)的30%左右，這證明試驗(yàn)時(shí)的復(fù)合生物活性濾料濾池選用非極性的GAC和極性的AA兩種濾料有其合理性。表1水樣中的有機(jī)物分類序號(hào)類別極性飽和性種類數(shù)1#2#3#4#1直鏈烷烴無或弱極

13、性飽和162211202酮類強(qiáng)主要為不飽和24103環(huán)烷烴無飽和40014烯類無或弱極性不飽和31115酯類中飽和、不飽和各為1/2122446醇類強(qiáng)主要為飽和60157芳香烴弱不飽和223268雜環(huán)化合物弱主要為飽和122559胺類中不飽和114310酚類弱不飽和010011酸類強(qiáng)不飽和3851012炔類弱不飽和100113醚中飽和111114醛類中不飽和004015其他  134316總計(jì)84484360由原水檢出的84種有機(jī)物中，有9種是屬于美國(guó)129種優(yōu)先控制污染物之列，5種屬于中國(guó)的68種水中優(yōu)先控制污染物(如表2)，其中主要是苯類、酯類和多環(huán)芳烴，還有一種鹵代烴

14、。這些重點(diǎn)污染物主要來自一些塑料、化工工業(yè)的污染。表2原水中的有害有機(jī)物序號(hào)屬于USEPA的129種優(yōu)先控制的有機(jī)物屬于中國(guó)68種水中優(yōu)先控制污染物的有機(jī)物1四氯乙烯四氯乙烯2二乙基鄰苯二甲酸酯甲苯3蒽乙苯4二丁基鄰苯二甲酸酯對(duì)二甲苯5甲苯熒蒽6乙苯7二甲基鄰苯二甲酸酯8熒蒽9芘原水中直鏈烷烴的大量存在主要是因?yàn)樗瓷嫌渭爸車性S多加油站和洗車場(chǎng)，其廢水直接排入沙河。大量雜環(huán)化合物之所以存在，一方面可能是天然動(dòng)植物代謝的產(chǎn)物，另一方面也可能是因?yàn)榇嬖谝欢ǖ娜藶槲廴?。?jīng)綜合分析可知，沙河原水的主要污染是油類、工業(yè)污染，所以應(yīng)對(duì)該類主要污染源加以重點(diǎn)治理。b.澄清池出水中共檢出有機(jī)物48種，其中直鏈烷烴約占1/2，其次是酸類、酮類等。與原水相比，澄清池出水中的芳香烴、雜環(huán)化合物、酯類明顯減少，而直鏈烷烴種數(shù)占有更明顯的優(yōu)勢(shì)，這說明機(jī)械攪拌澄清池對(duì)去除芳香烴、雜環(huán)化合物等具有明顯的作用，而對(duì)直鏈烷烴作用效果較差。c.復(fù)合生物活性濾料濾池出水中共檢出有機(jī)物43種，仍以直鏈烷烴為