均質濾料濾池及生物過濾工藝處理微污染水的實驗

均質濾料濾池及生物過濾工藝處理微污染水的實驗研究摘要：對石英砂、瓷—砂兩種均質濾料濾池進行處理微污染水的實驗研究，結果表明在3—7m/h濾速范圍內(nèi)兩濾池除濁除色效果良好，對CODMn和NH3—N的去除率，石英砂濾池為8.66%和10—27.4%，瓷—砂濾池為13.31%和16.2—18.5%；瓷—砂濾池充氧生物過濾工藝在保證良好的除濁除色的前提下，在2—8m/h濾速范圍內(nèi)，CODMn去除率為14—32.7%，NH3—N去除率為58.3—82.3%，UV值降低37%。關鍵字：均質濾料濾池生物過濾充氧瓷—砂石英砂1.引言近些年來以V型濾池為代表的均質濾料濾池在我國水廠應用日益廣泛，這種濾池采用氣水反沖洗，避免了濾料水力分級，濾床孔隙率沿濾床深度方向均勻分布，提高了深層濾床截污能力的利用率，生產(chǎn)經(jīng)驗表明，相對于普通快濾池它具有出水濁度低、運行周期長、反沖洗耗水量低等優(yōu)點，但是，面對我國城市水域污染特別是有機污染普遍的現(xiàn)狀其適應能力如何？基于此，我們進行了石英砂、瓷—砂兩種均質濾料濾池過濾處理微污染水的實驗，并在此基礎上對瓷—砂濾池充氧，培養(yǎng)微生物，進行了生物過濾處理微污染水的對比實驗。2.實驗裝置和實驗方法2.1試驗裝置共設兩根有機玻璃濾柱，內(nèi)徑100mm，高3m。兩濾柱均設有氣水反沖洗系統(tǒng)，包括承托層下的穿孔配水板、埋于承托層中的穿孔配氣管和供氣設備；2#濾柱濾床設有供氣充氧系統(tǒng)，包括空壓機、空氣輸送管和充氧曝氣頭1#濾柱裝填厚度為107cm的均質石英砂，2#濾柱自上而下是瓷砂、石英砂兩層均質濾料，兩者體積比為1：1，濾床厚113cm。石英砂產(chǎn)自福建晉江，瓷-砂是一種高溫燒結的稀土氧化物瓷，高硅質，被加工成表面多微孔的輕質白色球狀顆粒。稀土氧化物在化學工業(yè)上廣泛應用作催化劑，如催化有機化合物的脫氫、加氫、氧化等。兩種濾料的性能指數(shù)如表1。2.2實驗原水是某水廠經(jīng)兩級混凝沉淀后的水，取自沉淀池的兩根輸水管之間的連通管，由長約150m的Φ40管路輸送到實驗室。該廠水源在八十年代已發(fā)現(xiàn)其中含有上百種有機物，屬微污染水質。第一階段實驗原水水溫6.0—27.5℃，濁度一般為2—10NTU，色度15—38度，耗氧量（CODMn）2.64—9.52mg/l，氨氮（NH3—N）1.52—14.13mg/l。第二階段實驗水源已逐漸過渡到豐水期，實驗原水水溫18—38℃，PH值7.2—7.8，濁度一般為1.5—7NTU，色度15—20度，CODMn3.46—4.74mg/l，NH3—N0.12—4.63mg/l。表1.濾料性能指數(shù)表狐濾料辯參數(shù)核榴粒徑對（狹m剃m身）陵比重妨孔隙率枝慧形狀系數(shù)點周琴d侮10進（想m姐m爐）娛趨備K堪60異石英砂傳稼0.其6志—肌2.0雞紋德2.65煉勞乖0.42主軌趟1.17貫田疑0.95連徑嬸1.23望鹿瓷磁—積砂感柔0.棗6祥—蒜2.0艦速貌2.30枕茅辱0.62航根痰1.0留賣獎0.91陰內(nèi)太1.302.3試驗方法實驗分兩階段進行。第一階段于1998年2月至4月對兩濾柱進行不同濾速下去除懸浮物和有機物的過濾實驗，考慮到原水有機指標偏高，選用較低的濾速，分別為3m/h、5m/h、7m/h，濾柱間斷運行。第二階段于1998年5月至7月進行瓷—砂濾柱供氣充氧條件下的生物過濾實驗，濾速為2m/h、4m/h、6m/h、8m/h，氣水比約1：1，濾柱連續(xù)運行。微生物的培養(yǎng)采用自然掛膜法，期間濾速為2m/h，因水溫較高，三天之后濾柱的CODMn去除率超過15%，NH3—N去除率達78%，已滿足生物膜成熟的要求[1]，并觀察到濾料表面以下30cm范圍內(nèi)的濾料已呈黃褐色，取表面濾料鏡檢發(fā)現(xiàn)大量球菌、桿菌、梭狀桿菌、菌膠團等，可以認為此時已完成掛膜。實驗中過濾周期定為48h，采用三段式氣水反沖洗，反沖洗時間10—12min。表2分析方法表茅序號住項目宰分析方法及儀鳴器欄1肢濁度橋HACH21貫00朋P戀型便攜式濁度茂儀帳2卸色度匯鉑鈷標準比色原法看3臭CODMn挺酸性高錳酸鉀禍法撓4鏈NH國3?！縉午納氏試劑光度綢法倆5校溶解氧鐵（牛D助O鵝）堵WTWOX忍I較—炎19濃6矮型溶解氧儀外6遷紫外吸光醫(yī)度瞎U監(jiān)V思值瓣756M沫C叨型紫外可見光惕光度計2.4分析方法分析中所用藥品均為分析純，方法及儀器如表2。3.實驗結果與分析討論鏡3.1飛謠對濁度的去除蹄效果術第一階段另實驗中兩濾柱悲穩(wěn)定運行時出摸水濁度均己在其0.言3周—陰1.2NT車U役，可知舌瓷喜—銅砂柱生物過濾黨時出水濁度小幸于吊0.7NT匆U料的頻率遠高于催未通氣時，未冷通氣的抓瓷質—保砂柱略優(yōu)于石哈英砂柱。兩濾坑柱三種運行的獄出水濁度都濱有腹90密%返以上小默于惰1NT榨U武，可以滿足《場城市供水行秀業(yè)點200嚷0塔年技術發(fā)展規(guī)銜劃》提出的一挺類水番司醒200汽0搬年供水水質目著標的濁度要求拐。侵仔紡快濾池去爹除懸浮物、降贊低濁度的機理輔是濾料顆粒表誰面的吸附作用亭，從理論上講伐，單位面積的榮濾層提供的表偷面積越大則濾點床的除濁能力壘越強，該表面獻積可用指剃標孕L/違d政（花L頓是濾床厚度春，貴d椅是濾床當量粒別徑）衡量。普塞通單層石英砂嚷快濾地池算L/奮d葡值約慘為憐83同0牢，本實驗中石距英砂濾貍柱馳L/問d般值鬼為嬌113兩0唱，推瓷吊—恩砂柱總為饅118頂0溜，動瓷游—仰砂柱生物過濾唉時濾料表面生頓物膜的粘附作裂用可有效促進使微細顆粒物的度去除，所以實毯驗均質濾料濾晌床提供的吸附戲表面積、吸附抖能力遠勝于普宿快濾池，這是霧實驗中出水濁灰度較低的根本碎原因。陸3.2號獸對色度的去除降對由腐殖略質、鐵離子、符錳離子、有色魄污染等造成的娃色度，常規(guī)工猾藝的去除率僅喜為太2訂0百—結30碌%暢，第一階段實蟻驗中濾柱進水死色度一般在為店1仆5察—狀3開0承度，估瓷善—倘砂柱出水色度詞平均檢為繼8.廊2隔—主10.們5嘴度，石英砂柱關為迎10.稿1喂—材12.溜3數(shù)度，盛瓷洪—鎖砂柱生物過濾底為賀7雨—央10.慚6查度?；?.3朝趕對兩NH資3坊—涂N輝的去除餐第一階段輔實驗中石英砂僻柱估NH侍3耍—寧N理去除率柱為兩1蛙0庫—受27.4配%筍，瓦瓷幣—闖砂柱鑒為概16.掙2陶—萌38.5說%膝。臟NH簡3公—代N夢的去除率是依督靠硝化菌的硝妻化作用，生產(chǎn)瘋性數(shù)據(jù)表明普娘快濾池可去瓣除港NH劣3趕—孟N0.典3耕—伏1mg/l鄭[2]偷，實驗中兩濾徐柱的克除魔NH費3奶—菜N漁量遠遠超過了睛此值。第二階璃段晚瓷悲—潛砂柱生物過濾澆除它NH童3遇—脾N冤率提高愧到蓄58.影3屆—脈82.3命%軌，此時濾床中象的微生物發(fā)揮鴿了強大的作用硬。末3.4暈勻以虧CODM絞n湯表示的有機物臺的去除情況劍濾柱出毫水籃CODM機n括含量的頻率分恒布。第一階段擠實驗中石英砂敘濾限柱猴CODM芬n狀去除率咳為袖2.4繼6洲—以15.12次%元，平念均犬8.65長%選，繞瓷司—圍砂柱去考除字CODMn6傅.7物8尸—撤22.95饞%頑，平炭均搏13.31餡%過。包括過濾在膨內(nèi)的常規(guī)工藝泄以懸浮、膠態(tài)摩物質為處理對餡象，對溶解性弄有機物斜（廣DO之M賺）去除率很低眉，而大部分懸織浮物、膠態(tài)物覆經(jīng)混凝沉淀已妄被除去，所以驅常規(guī)過濾的有桑機物去除率較其低。本實驗中輔石英砂濾床雖臂然比較深厚，格但其去除有機啄物的機理相對體于普通快濾池詳并沒有改善，騾仍屬于常規(guī)處潑理范疇，所以束其有機物去除戀率并不高。誦瓷步—宏砂柱沾的攻CODM司n逆去除率略高于呈石英砂柱其原鑰因在于瓷砂是盛一種多孔濾料梨，比表面積高夠于石英砂，吸尤附能力較強，卡另外，其中的返稀土氧化物可刮能也起了一定袖促進作用。迅世瓷踐—爸砂柱生物過濾真除常CODM會n杜為故1群4驗—參32.7吳%壯，比未通氣時筒提高了良約獵10律%存。講3.5售墾對由U街V名值的降低半在紫外波億長踩254n丹m據(jù)下測得柔的植U辦V料值可間接反映遷芳香族化合物感的含量。在原賭水但U烈V揉值版為鋤0.15兩8幫，濾速為呼6m郵/催h評時，鑼瓷韻—派砂柱生物過濾頸降株低激U賭V桃值混37縱%嫩。強3.6D促O碑對生物過濾的鄙影響功偽顫D航O寺和營養(yǎng)基質是福制約微生物的薦生命活動的兩裹個重要因素，忽而眾多的研究漫表明含微量有復機物的水中的僑營養(yǎng)物質足夠棉供應生物膜的弟新陳代謝，所穩(wěn)以謙D嫂O戲就成為制約微帽生物新陳代謝嗽，亦即影響微傳生物對有機物駕的去除率的重錯要因素之一。胞給水生物過濾堆中同時存在自緊氧菌的硝化作撐用和異養(yǎng)微生爭物的新陳代謝畝作用，有實驗檔表明硝化過程蓋所需時間大大渡少于有機物氧臘化，所以水截中生D輛O智會優(yōu)先用于氨槳氮的硝化，部哄分異養(yǎng)微生物齡的新陳代謝可賺能會受到抑制跳。員本試驗中韻采用曝氣頭把筒空氣分散于水樂中，曝氣頭位抬于濾床上，充炭氧量最大只能搶使水接觸濾床翁時達到飽和，壽因空氣從曝氣床頭中溢出的氣夸泡較大，直徑赤約咬2紅—住3mm緩，所以原接觸惡濾床時皺其糧D僅O微飽和率僅拒為擔6診0憶—譽90屢%在，相對于原水犬中井3.4憶6降—摘4.74mg女/錢l雅的鉛CODM徹n股和友0.1寒2緣—溉4.63mg揮/壞l鏡的坦NH達3州—庫N抖（當1mg/l節(jié)NH渠3受—搞N授相當錄于呢4.33mg符/lCODM饒n心[4]界），仇該腳D頃O論含量并不充足喉，有可能發(fā)生臥上述異養(yǎng)微生揮物受到抑制的芒情況，所以賭瓷惹—熟砂柱生物過濾廚的龜CODM扔n士去除率沒偶有宜NH俱3昂—字N敘去除率那么理刊想。如果所采棒取的充氧方式握能夠使溶解氧頭在被消耗的同街時得到補充，撞則有可能獲得勵更高的有機物鹿去除率。付3.7羞焰濾速對過濾的圖影響染濾速對過炊濾效果的影響逆反映的實際上績是水流與濾床掏的接觸時間對逮過濾的影響。頁設濾速喇為箭v徒，床厚權為蔑L裳，則空床接觸定時間為窮：六t=L/嗚v好。肺濾速對濁度驢、色度的去除旺影響較小，而夸對曾CODM隙n制、火NH澤3都—到N居的去除影響較被明顯，隨著濾桐速的降低，空嗎床接觸時間的抗增長，出水水訴質呈變優(yōu)的趨扒勢。有機物氧誓化約運需緊20mi舍n客，生產(chǎn)中快濾嗚池水與濾床的擾接觸時間一般閣不可能達到，德且生物濾池中孟生物的分布主咳要集中在濾床靠的上部，所以逝采用多孔大比詠表面積的瓷砂暮濾料將水中有閘機質富集字其傲表面和微孔中葬微生物才能獲宋得充分將之氧梳化的時間。4.結論節(jié)刻背4.1選揀深層均質石英華砂濾料濾池除陳濁、色效果良壞好，但去除有籌機物效率有限橋，持以家CODM眼n駛計箭僅裕8.66膏%軌，屬于常規(guī)水魂處理范疇。朱掏悶4.2商羅均質味瓷月—解砂濾料濾池除訓濁、色效果良巖好牽，割CODM芬n賺去除率平均挑為雄13.31杯%卻，糖NH可3梁—爆N桿去除率煌為北16.萍2糾—丑38.5參%說，優(yōu)于石英砂于濾池，所以多夕孔大比表面積適的瓷砂濾料比康石英砂更適應材有機污染水的脆處理。誤稱臥4.3苦綿均質勺瓷恒—垮砂濾料濾池生效物過濾能保證誤良好的除濁除涂色效果食，納CODM并n序去除率比未充示氧運行時提高時了貿(mào)約郵10寶%紗，澡NH穗3膽—婆N竊去除率益為工58.怪3窗—裳82.3兼%矛。參考文獻幅界蛛[1]金蟻岳舜琳，生物英氧化在給水處嘩理中的應用，舍中國給水排水跑，硬199嗽6膚，隊1承2腦