受污染珠江水的生物膜法預(yù)處理研究

1、受污染珠江水的生物膜法預(yù)處理研究             論文作者：李家就 楊文進(jìn) 朱建國 范次樵 陳可榮 沈軍摘要采用生物接觸氧化池對受污染珠江水源水進(jìn)行預(yù)處理。中試結(jié)果表明，當(dāng)填料水力負(fù)荷為1 m3/(m3·h)、氣水比為21時(shí)，可去除氨氮92%、亞硝酸鹽氮80%、BOD585%、藻類69%，處理效果高于塔式生物濾池。 關(guān)鍵詞飲用水處理 生物接觸氧化池 塔式生物濾池 去除率  珠江(廣州后航道)由于受到污染，近年來水質(zhì)顯著惡化，有時(shí)江水呈灰黑色，有異嗅

2、異味。此種水源水僅使用混凝沉淀、過濾的常規(guī)凈水工藝進(jìn)行處理，其出廠水的氨氮、亞硝酸鹽氮以及CODMn等指標(biāo)難于符合一類水司自來水水質(zhì)的要求。為研究受污染珠江水源水的生物膜預(yù)處理效果，中國市政工程中南設(shè)計(jì)研究院與廣州市自來水公司，在廣州石溪水廠進(jìn)行了生物接觸氧化池和塔式生物濾池的對比試驗(yàn)(中試規(guī)模為1000m3/d)。試驗(yàn)期間，四座構(gòu)筑物的進(jìn)水均為同一水質(zhì)，各時(shí)段的填料水力負(fù)荷相同。1 中試設(shè)施1.1 生物接觸氧化池生物接觸氧化池中試設(shè)施如圖1所示。接觸氧化池為兩格串聯(lián)，兩格平面凈空尺寸均為1.5 m×1.5 m，總深度為4 m。原水由第一格上部入池，經(jīng)過下部連通孔進(jìn)入第二格，出水從第

3、二格上部流出。兩格池均裝YDT彈性填料，彈性填料相鄰立繩的絲束之間有重疊，填料高度為3 m。兩格池均設(shè)中心筒，由空壓機(jī)經(jīng)穿孔曝氣管，從中心筒底向筒內(nèi)供氣。1.2 塔式生物濾池塔式生物濾池為三座鋼結(jié)構(gòu)池，每池凈空平面尺寸為1 m×1 m，池頂淋水配水高度為1.2 m，池底距地面0.8 m。池內(nèi)分別裝有高度為4 m、6 m、8 m的“立波型”聚氯乙烯塑料填料，池頂設(shè)穿孔配水板及固定式蓮蓬頭。原水由蓮蓬頭灑向配水板，經(jīng)填料后從底部集水槽流出。圖2為中試工藝示意圖。2 原水水質(zhì) 1994年2月-1995年1月進(jìn)水水質(zhì)見表1。一年之中，除7月10月外，其它時(shí)間進(jìn)水的氨氮、ODMn、BOD5都高

4、，而以1月-3月尤甚。表1 珠江原水水質(zhì)（1994年2月-1995年1月） mg/L項(xiàng)目最高最低月平均值NH3-N5.6100.0201.663NO2-N0.580.0280.159CODMn15.140.686.54BOD513.350.454.15TOC16.90.24.2濁度（NTU）32220583 結(jié)果和討論生物接觸氧化池和塔式生物濾池都于1994年1月24日開始掛膜，掛膜期間水溫為1418 。完成掛膜歷時(shí)分別約為：生物接觸池15 d，8 m高填料塔30 d，4 m和6 m高填料塔45 d。掛膜完成時(shí)的氨氮去除率約60%。兩種池子連續(xù)運(yùn)行觀察時(shí)間共418 d，每周取水樣化驗(yàn)67次。3

5、.1 進(jìn)、出水水質(zhì)比較表2是在填料的6種水力負(fù)荷下，接觸氧化池、三座塔式濾池的出水及其同一進(jìn)水的五項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)分析結(jié)果的平均值。生物接觸氧化池出水的五項(xiàng)指標(biāo)平均值中，除一次濁度之外，都比三座塔式生物濾池的出水低 。當(dāng)填料水力負(fù)荷1.44 m3/(m3·h)時(shí)，生物接觸氧化池出水的氨氮均0.5 mg/L，而塔式生物濾池僅部分出水氨氮0.5 mg/L。3.2 五項(xiàng)指標(biāo)的去除率比較生物接觸氧化池在填料水力負(fù)荷為1 m3/(m3·h)時(shí)，五項(xiàng)指標(biāo)的平均去除率分別約為：氨氮92%96%，亞硝酸鹽氮78%89%，CODMn27%54%，BOD583%89%，濁度64%。這些平均去除率下限

6、值的氣水比是11，上限值的氣水比是21。當(dāng)填料水力負(fù)荷增至1.12 m3/(m3·h)時(shí)，去除率顯著降低；隨著負(fù)荷的繼續(xù)增大，去除率相應(yīng)銳減。因此，生物接觸氧化池的填料水力負(fù)荷以采用1 m3/(m3·h)為宜。綜合評價(jià)氣水比與五項(xiàng)指標(biāo)去除效果的關(guān)系，可以認(rèn)為氣水比21優(yōu)于11；氣水比在31與21之間以及氣水比在11與0.51之間均無顯著差異。因此，接觸氧化池曝氣用的氣水比以21為宜。塔式生物濾池的處理效果也是在填料水力負(fù)荷為1 m3/(m3·h)時(shí)為較好，但出水的亞硝酸鹽氮、CODMn、BOD5有時(shí)大于進(jìn)水，甚至在其他各種填料水力負(fù)荷下出現(xiàn)去除率為負(fù)值的情況，這是

7、由于塔式生物濾池的脫膜在出水中以CODMn和BOD5等形式反映出來。表2 生物接觸氧化池與塔式生物濾池進(jìn)出水水質(zhì)比較項(xiàng)目填料水力負(fù)荷m3/(m3.h)原水（mg/L）接觸氧化池出水（mg/L）塔式濾池出水（mg/L）4m 高6m 高8m 高氨氮0.643.730.281.200.800.670.801.130.040.090.060.051.002.310.090.230.170.121.120.720.130.450.320.431.281.490.360.920.840.891.442.181.031.551.701.55亞硝酸鹽氮0.640.1150.0790.1670.1900.209

8、0.800.3820.0430.1290.1120.0871.000.4930.0540.2090.1600.1081.120.3090.0790.1490.1030.1171.280.1730.1290.1550.1650.1651.440.2110.1880.2180.2160.238CODMn0.6410.106.348.669.369.290.805.993.866.205.355.541.006.242.854.194.604.311.126.245.396.477.016.541.285.634.695.485.215.401.446.754.826.195.686.08BOD50

9、.648.072.837.426.444.950.807.510.891.712.071.751.008.080.921.751.971.721.125.801.463.783.553.581.282.901.793.374.053.271.443.745.488.258.418.51濁度(NTU）0.6451112729320.8076386263631.0053194041371.1238263029331.2856504950471.445239474848試驗(yàn)結(jié)果表明：塔愈高，氨氮和BOD5的去除率就愈高。這是由于高塔通風(fēng)好，有利于氨和揮發(fā)性BOD5的去除。三座塔式生物濾池的90個(gè)數(shù)據(jù)

10、中，只有8個(gè)平均值略大于或接近于生物接觸氧化池的去除率，其他82個(gè)(占89%)去除率平均值都遠(yuǎn)小于生物接觸氧化池?？梢?，在相同填料水力負(fù)荷的條件下，生物接觸氧化池的生物預(yù)處理效果優(yōu)于塔式生物濾池。塔式生物濾池中的水與生物膜接觸時(shí)間不夠是其處理效果較差的主要原因。         3.3 藻類的去除比較中試期間，珠江水源水的藻類含量為(0.1753.1) 萬個(gè)/L，主要是直鏈藻，其次為纖維藻和圓篩藻。兩種池子的處理結(jié)果見表3。表3 兩種池子的藻類平均去除率項(xiàng)目原水生物接觸氧化池出水塔式生物濾池出水4m 高6m 高8m

11、 高藻類平均含量（萬個(gè)/L）7.462.317.223.324.37去除率（%）693.255.541.43.4 加藥量比較在水力負(fù)荷為1.12 m3/(m3·h)、1.28 m3/(m3·h)時(shí)，分別取生物接觸氧化池和塔式生物濾池的出水以及原水，進(jìn)行加礬量和加氯量的試驗(yàn)。以聚合鋁為混凝劑，投加后經(jīng)過攪拌混合、絮凝和靜置沉淀后測上清液濁度。結(jié)果表明：接觸氧化池出水的加礬量明顯少于原水，一般可節(jié)省21.1%；塔式濾池出水加礬量無明顯減少。用次氯酸鈉加氯，與原水相比較，生物接觸氧化池出水加氯量減少25%35%，塔式生物濾池出水加氯量減少15%25%。3.5 生物接觸氧化池對中斷

12、運(yùn)行的適應(yīng)性在水廠生產(chǎn)中，很難避免運(yùn)行中斷。為觀察生物接觸氧化池對中斷運(yùn)行的適應(yīng)性，將生物接觸氧化池停止運(yùn)行24 h，然后用停止運(yùn)行前的相同條件重新開始運(yùn)行，并于運(yùn)行后3 h、24 h分別采樣分析，結(jié)果見表4。表4說明，生物接觸氧化池中填料上的生物膜對中斷運(yùn)行有較好的適應(yīng)性。停止運(yùn)行24 h，重新開始運(yùn)行3 h后處理效果已恢復(fù)正常。表4 生物接觸氧化池中斷運(yùn)行前后的處理效果運(yùn)行狀況pH濁度（NTU）氨氮（mg/L）亞硝酸鹽氮（mg/L）硝酸鹽氮（mg/L）CODMn（mg/L）進(jìn)水出水進(jìn)水出水進(jìn)水出水進(jìn)水出水進(jìn)水出水進(jìn)水出水中斷運(yùn)行之前7.007.1031280.860.500.1460.07

13、20.810.776.234.96中斷24h后重新啟動(dòng)運(yùn)行3h后7.007.1065123.180.410.0960.0510.450.738.815.1324h后8.957.1560253.210.480.1780.1630.461.097.755.884 結(jié)論 采用生物接觸氧化池預(yù)處理受污染的珠江(廣州后航道)原水，處理效果穩(wěn)定。當(dāng)填料水力負(fù)荷為1 m3/(m3·h)時(shí)，生物接觸氧化池的去除率為：氨氮92%96%，亞硝酸鹽氮78%89%，BOD583%89%，CODMn27%54%，濁度31%85%，藻類69%。填料的水力負(fù)荷宜為1 m3/(m3·h)，水力負(fù)荷增高，則處理效率明顯降低，氣水體積比宜為21。 填料4 m、6 m和8 m高的三種塔式生物濾池的處理效率也是在填料水力負(fù)荷為1 m3/(m3·h)時(shí)較好，但都明顯低于生物接觸氧化池。在1 m3/(m3·h)水力負(fù)荷的條件下，去除率為：氨氮81.7%95.7%，亞硝酸鹽氮39.8%79.3%，CODMn11.3%17.3%，BOD559.9%76.2%，濁度20.1%34.9%，藻類22.0%55.2%。高塔處理效果優(yōu)于低塔。 生