快速滲濾系統(tǒng)處理微污染水生物膜培養(yǎng)中試研究

快速滲濾系統(tǒng)處理微污染水生物膜培養(yǎng)中試研究

摘要采用快速滲濾系統(tǒng)處理微污染水，以河砂或風塵砂為濾料，以水庫底泥或活性污泥作為接種微生物，進行系統(tǒng)啟動階段生物膜培養(yǎng)試驗，對培養(yǎng)過程中的各種影響因素進行了系統(tǒng)的研究。當系統(tǒng)達到穩(wěn)定狀態(tài)時，COD去除率可達％－％，其它各項指標均可以達到地表水三類水質(zhì)標準。

關(guān)鍵詞微污染水快速滲濾生物膜

0前言

由于人口增長和經(jīng)濟發(fā)展，北京市對水量的要求也逐漸增加，而大量污水的無序排放，使得曾作為北京市水源地的官廳水庫常年水質(zhì)在Ⅳ-Ⅴ類之間，逐漸失去了供水功能。在沒有其它水源可供選擇的情況下，研究恢復官廳水庫微污染水供水功能的水處理技術(shù)就顯得尤為必要。目前國內(nèi)外自來水廠對微污染水采用的處理方法是前加氯，但氯化過程會產(chǎn)生有機鹵化物，這些有機鹵化物可能對人體健康產(chǎn)生更大的危害［1］。清華大學的王占生教授提出的接觸氧化法處理微污染水，效果良好，但運行費用較高。而快速滲濾處理系統(tǒng)不僅處理效果好，運行費用低［2］，同時能避免鹵化物的生成，提高水質(zhì)的安全性?？焖贊B濾處理系統(tǒng)是將待處理水投放于滲透性能好的濾料表面，使其在向下滲濾的過程中經(jīng)歷不同的物理、化學和生物作用，最終達到污染水凈化的目的［3］。其中生物處理發(fā)揮主要作用，而生物處理效果良好的前提條件是系統(tǒng)微生物的生長狀況良好，因此系統(tǒng)啟動過程中微生物的前期培養(yǎng)是系統(tǒng)發(fā)揮生物降解作用、穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。

1試驗部分

試驗期間水庫水質(zhì)狀況

本試驗時間為6月7日至6月26日，歷時20d。試驗期間官廳水庫各項水質(zhì)指標見表1，從COD值來看，部分時間水庫水質(zhì)屬于國家標準《地面水環(huán)境質(zhì)量標準》中的Ⅴ類水質(zhì)。

表1官廳水庫水質(zhì)情況

COD(mg/L)PHEH(mv)DO(mg/L)T(℃)最大值最小值平均值

科技部公益性基金和國家“973”聯(lián)合贊助課題項目編號[G1999045709]

試驗工藝條件

本試驗采用的中試處理工藝如圖1所示，待處理水由水泵經(jīng)篩網(wǎng)后抽入高位水箱，依靠重力作用流入柱中，柱中裝填滿足一定級配的砂作為濾料，下部出水并進行現(xiàn)場監(jiān)測，進水水面高度由進水閥門控制。

試驗共設6個快速滲濾柱，柱高2m，直徑為。濾料層高度為，濾料下邊是配水系統(tǒng)和集水系統(tǒng)，柱高－，濾料上設的保護高度，其中1、2、3、4號柱裝填風塵砂作為濾料，5、6號柱裝填河砂作為濾料，3、6號柱采用水庫底泥進行微生物培養(yǎng)，1、2、4、5號柱采用污水處理廠活性污泥進行微生物培養(yǎng)。圖1快速滲濾處理系統(tǒng)工藝圖

系統(tǒng)啟動階段生物膜的培養(yǎng)

1培養(yǎng)方法

在兩個50L水桶內(nèi)加入水庫水25L，分別以水庫底泥和污水處理廠活性污泥接種，投加相同量的營養(yǎng)物質(zhì)進行曝氣培養(yǎng)，停止曝氣靜置沉淀后，取上清液加入快速滲濾柱中，與原水混合進行培養(yǎng)。

營養(yǎng)物來源

為了微生物的快速生長，必須保證一定的營養(yǎng)物質(zhì)供應，而且所供給的營養(yǎng)物質(zhì)必須匹配，所以本試驗培養(yǎng)初期在水中投加了一些營養(yǎng)物質(zhì)，具體投加物為CH3OH、NH4CL和Na2HPO412H2O，分別作為C、N、P的來源，同時保證C、N、P的投加比為100:5:1［4］。

2結(jié)果與討論

檢測項目

試驗期間分別檢測水庫水和系統(tǒng)進出水，檢測項目為COD、PH、DO、水力負荷、水溫等。

活性污泥與水庫底泥為菌種對比培養(yǎng)試驗

5、6號柱分別以活性污泥和水庫底泥進行生物膜培養(yǎng)試驗，培養(yǎng)初期桶中活性污泥比水庫底泥生長得略快，但隨著培養(yǎng)時間的增加，兩種微生物的生長速度大致相同。經(jīng)觀察得知5、6號柱濾料表面的顏色由灰白色，逐漸變成淺黑色。當系統(tǒng)達到穩(wěn)定運行狀態(tài)時，5、6號柱濾料表層生物膜厚度均達到了1mm。5、6號柱出水COD的變化如圖2所示。系統(tǒng)穩(wěn)定運行時，6號柱的出水COD值略高于5號柱，但高出的幅度不到1%，說明采用水庫底泥和活性污泥進行生物膜培養(yǎng)，都可以達到比較理想的效果，因此5、6號柱對水庫微污染水的COD去除情況沒有明顯差別。圖25、6號柱出水COD變化曲線圖31、5號柱出水COD變化曲線

風塵砂與河砂為濾料對比試驗

1、5號柱分別以風塵砂和河砂為濾料，其出水COD變化情況如圖3所示?？鞚B柱進行生物膜培養(yǎng)的最初2d，5號柱的出水COD值高于1號柱，是由于5號柱進水調(diào)節(jié)閥門出現(xiàn)問題，致使進水流速突然增大，影響了微生物在濾料上的附著掛膜，濾料上的生物量少，COD的降解作用就小。經(jīng)排除故障，使1、5號柱在同一水力條件下運行，之后5號柱的出水COD值一直保持較低的水平，系統(tǒng)穩(wěn)定運行時，其出水COD值比1號柱低48mg/l，這是由濾料的性質(zhì)決定的，因為本試驗河砂的比表面積比風塵砂大，有利于微生物在短期內(nèi)迅速附著掛膜，因此以河砂為濾料的5號柱中的微生物掛膜情況好于以風塵砂為濾料的1號柱，且從對生物量的觀察上來看，5號柱濾料中的生物量也明顯多于1號柱，使其能夠滿足水處理的需要，充分發(fā)揮生物降解作用，對COD的去除效果也就好于1號柱。因此，從整個培養(yǎng)過程來看，用河砂作為濾料處理水庫微污染水的效果好于風塵砂。

系統(tǒng)穩(wěn)定運行時的COD去除情況

經(jīng)過15d的培養(yǎng)，系統(tǒng)基本達到穩(wěn)定狀態(tài)。系統(tǒng)穩(wěn)定運行時，經(jīng)過濾料的機械過濾作用，生物膜的生化吸附、降解作用，COD平均去除率在％－％之間，具體結(jié)果如表2所示，處理效果均良好，其它各項指標也達到了地表水三類標準。其中6號柱濾料比其它柱的濾料更利于微生物的掛膜，濾料中生物量多，對COD的去除效果就好。表2系統(tǒng)穩(wěn)定運行時各柱對COD的平均去除率

1號柱2號柱3號柱4號柱5號柱6號柱COD去除率(%)

影響因素分析

營養(yǎng)物質(zhì)濃度的影響

營養(yǎng)物質(zhì)的濃度大小直接影響微生物的生長發(fā)育，濃度低微生物生長量少，生物膜難以形成，培養(yǎng)時間長，濃度太高則成為細菌生長的抑制因素［4］。本試驗采用CH3OH、NH4CL和Na2HPO412H2O分別作為營養(yǎng)物質(zhì)C、N、P的來源，根據(jù)微生物生長情況及時調(diào)整微生物營養(yǎng)物質(zhì)濃度，使其有利于微生物的生長。培養(yǎng)過程中甲醇濃度變化情況如圖4所示，試驗前期微生物生長緩慢，出水COD濃度較高，后來增加營養(yǎng)物投量以刺激微生物的快速生長，強化生物膜的培養(yǎng)效果。隨著試驗的進行，出水COD濃度逐漸降低時，逐漸降低營養(yǎng)物質(zhì)的投加量，直至不投加為止。至此系統(tǒng)生物膜培養(yǎng)完成，進入正式運行階段。圖4甲醇投加量變化曲線圖5平均水力負荷變化曲線

滲濾柱水力負荷的影響

滲濾柱水力負荷對柱中微生物的繁殖有較大的影響，水力負荷過小，水在柱中停留時間過長，溶解氧降低，不利于微生物的生長，導致出水水質(zhì)惡化。水力負荷過大，由于水流的剪切力作用，不利于微生物在濾料上掛膜，影響微生物在濾料上的附著效果。因此微生物培養(yǎng)過程中需人為調(diào)節(jié)水力負荷，使微生物逐步適應水力條件，達到良好的生長狀態(tài)。培養(yǎng)過程中平均水力負荷變化情況如圖5所示，培養(yǎng)前期微生物量少，還沒有在濾料上穩(wěn)定附著，此時水力負荷調(diào)節(jié)為最小，當生物膜在濾料表面形成一定厚度能夠穩(wěn)定生長，則逐漸增加水力負荷。培養(yǎng)后期生物膜掛膜良好，滿足出水水質(zhì)需要，系統(tǒng)進入穩(wěn)定時期，水力負荷較高［6］。

3結(jié)論

①采用河砂為濾料的快速滲濾技術(shù)處理微污染水，用水庫底泥或活性污泥接種，培養(yǎng)15～20d，系統(tǒng)可達穩(wěn)定狀態(tài)。系統(tǒng)穩(wěn)定運行時，COD去除率可達％－％，其它指標也可以達到地表水三類標準。

②在試驗條件下，快速滲濾處理系統(tǒng)啟動前期微生物培養(yǎng)的主要影響因素是濾料的選擇，營養(yǎng)物的投量，水力負荷的調(diào)節(jié)。

參考文獻

1王占生，劉文君.微污染水源飲用水處理.第1版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1999，58～62

2Periago,E.Lopez|Delgado,A.Nunez|Diaz-Fierros.Groundwatercontaminationduetocattleslurrymodellinginfiltrationonthebasisofsoilcolumn.Waterresearch.2000，30：1016～1018

3汪民，吳永鋒.污水快速滲濾土地處理.第1版.北京：地質(zhì)出版社，1993，1～10

4劉雨，趙慶良，鄭興燦.生物膜法污水處理技術(shù).第1版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1999，112～125

5Wu,Yongfeng.Removalofsomeorganicpollutantsinrapidinfiltrationtreatmentsystemof