均質(zhì)濾料濾池及生物過濾工藝處理微污染水的實(shí)驗(yàn)

均質(zhì)濾料濾池及生物過濾工藝處理微污染水的實(shí)驗(yàn)研究摘要：對石英砂、瓷—砂兩種均質(zhì)濾料濾池進(jìn)行處理微污染水的實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)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(guān)鍵字：均質(zhì)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(zhì)濾料濾池在我國水廠應(yīng)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(yàn)表明，相對于普通快濾池它具有出水濁度低、運(yùn)行周期長、反沖洗耗水量低等優(yōu)點(diǎn)，但是，面對我國城市水域污染特別是有機(jī)污染普遍的現(xiàn)狀其適應(yīng)能力如何？基于此，我們進(jìn)行了石英砂、瓷—砂兩種均質(zhì)濾料濾池過濾處理微污染水的實(shí)驗(yàn)，并在此基礎(chǔ)上對瓷—砂濾池充氧，培養(yǎng)微生物，進(jìn)行了生物過濾處理微污染水的對比實(shí)驗(yàn)。2.實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)方法2.1試驗(yàn)裝置共設(shè)兩根有機(jī)玻璃濾柱，內(nèi)徑100mm，高3m。兩濾柱均設(shè)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(shè)備；2#濾柱濾床設(shè)有供氣充氧系統(tǒng)，包括空壓機(jī)、空氣輸送管和充氧曝氣頭1#濾柱裝填厚度為107cm的均質(zhì)石英砂，2#濾柱自上而下是瓷砂、石英砂兩層均質(zhì)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?zé)Y(jié)的稀土氧化物瓷，高硅質(zhì)，被加工成表面多微孔的輕質(zhì)白色球狀顆粒。稀土氧化物在化學(xué)工業(yè)上廣泛應(yīng)用作催化劑，如催化有機(jī)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室。該廠水源在八十年代已發(fā)現(xiàn)其中含有上百種有機(jī)物，屬微污染水質(zhì)。第一階段實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)水源已逐漸過渡到豐水期，實(shí)驗(yàn)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(diǎn)周琴d侮10進(jìn)（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(jiǎng)0.91陰內(nèi)太1.302.3試驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)分兩階段進(jìn)行。第一階段于1998年2月至4月對兩濾柱進(jìn)行不同濾速下去除懸浮物和有機(jī)物的過濾實(shí)驗(yàn)，考慮到原水有機(jī)指標(biāo)偏高，選用較低的濾速，分別為3m/h、5m/h、7m/h，濾柱間斷運(yùn)行。第二階段于1998年5月至7月進(jìn)行瓷—砂濾柱供氣充氧條件下的生物過濾實(shí)驗(yàn)，濾速為2m/h、4m/h、6m/h、8m/h，氣水比約1：1，濾柱連續(xù)運(yùn)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(dá)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(tuán)等，可以認(rèn)為此時(shí)已完成掛膜。實(shí)驗(yàn)中過濾周期定為48h，采用三段式氣水反沖洗，反沖洗時(shí)間10—12min。表2分析方法表茅序號住項(xiàng)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(biāo)準(zhǔn)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(jì)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(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析討論鏡3.1飛謠對濁度的去除蹄效果術(shù)第一階段另實(shí)驗(yàn)中兩濾柱悲穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)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(shí)出水濁度小幸于吊0.7NT匆U料的頻率遠(yuǎn)高于催未通氣時(shí)，未冷通氣的抓瓷質(zhì)—保砂柱略優(yōu)于石哈英砂柱。兩濾坑柱三種運(yùn)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(diǎn)200嚷0塔年技術(shù)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(zhì)目著標(biāo)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(jī)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(diǎn)床的除濁能力壘越強(qiáng)，該表面獻(xiàn)積可用指剃標(biāo)孕L/違d政（花L頓是濾床厚度春，貴d椅是濾床當(dāng)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(shí)驗(yàn)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(dòng)瓷游—仰砂柱生物過濾唉時(shí)濾料表面生頓物膜的粘附作裂用可有效促進(jìn)使微細(xì)顆粒物的度去除，所以實(shí)毯驗(yàn)均質(zhì)濾料濾晌床提供的吸附戲表面積、吸附抖能力遠(yuǎn)勝于普宿快濾池，這是霧實(shí)驗(yàn)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(zhì)、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(jié)30碌%暢，第一階段實(shí)蟻驗(yàn)中濾柱進(jìn)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(guān)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中兩濾徐柱的克除魔NH費(fèi)3奶—菜N漁量遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(shí)濾床中象的微生物發(fā)揮鴿了強(qiáng)大的作用硬。末3.4暈勻以虧CODM絞n湯表示的有機(jī)物臺的去除情況劍濾柱出毫水籃CODM機(jī)n括含量的頻率分恒布。第一階段擠實(shí)驗(yàn)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(zhì)為處理對餡象，對溶解性弄有機(jī)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(qū)常規(guī)過濾的有桑機(jī)物去除率較其低。本實(shí)驗(yàn)中輔石英砂濾床雖臂然比較深厚，格但其去除有機(jī)啄物的機(jī)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(jī)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(qiáng)，卡另外，其中的返稀土氧化物可刮能也起了一定袖促進(jìn)作用。迅世瓷踐—爸砂柱生物過濾真除常CODM會(huì)n杜為故1群4驗(yàn)—參32.7吳%壯，比未通氣時(shí)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(yuǎn)評時(shí)，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(qiáng)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(zhì)是福制約微生物的薦生命活動(dòng)的兩裹個(gè)重要因素，忽而眾多的研究漫表明含微量有復(fù)機(jī)物的水中的僑營養(yǎng)物質(zhì)足夠棉供應(yīng)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(jī)物駕的去除率的重錯(cuò)要因素之一。胞給水生物過濾堆中同時(shí)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(shí)驗(yàn)檔表明硝化過程蓋所需時(shí)間大大渡少于有機(jī)物氧臘化，所以水截中生D輛O智會(huì)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(huì)受到抑制跳。員本試驗(yàn)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(shí)達(dá)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(shí)皺其糧D僅O微飽和率僅拒為擔(dān)6診0憶—譽(yù)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(dá)3州—庫N抖（當(dāng)1mg/l節(jié)NH渠3受—搞N授相當(dāng)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(shí)得到補(bǔ)充，撞則有可能獲得勵(lì)更高的有機(jī)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(shí)際上績是水流與濾床掏的接觸時(shí)間對逮過濾的影響。頁設(shè)濾速喇為箭v徒，床厚權(quán)為蔑L(fēng)裳，則空床接觸定時(shí)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(shí)間的抗增長，出水水訴質(zhì)呈變優(yōu)的趨扒勢。有機(jī)物氧誓化約運(yùn)需緊20mi舍n客，生產(chǎn)中快濾嗚池水與濾床的擾接觸時(shí)間一般閣不可能達(dá)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(jī)質(zhì)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(shí)間。4.結(jié)論節(jié)刻背4.1選揀深層均質(zhì)石英華砂濾料濾池除陳濁、色效果良壞好，但去除有籌機(jī)物效率有限橋，持以家CODM眼n駛計(jì)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(zhì)味瓷月—解砂濾料濾池除訓(xùn)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(yīng)材有機(jī)污染水的脆處理。誤稱臥4.3苦綿均質(zhì)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(yùn)行時(shí)提高時(shí)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(xiàn)幅界蛛[1]金蟻岳舜琳，生物英氧化在給水處嘩理中的應(yīng)用，舍中國給水排水跑，硬199嗽6膚，隊(duì)1承2腦