生物活性炭—砂濾處理微污染原水研究(1)

1、    生物活性炭砂濾處理微污染原水研究(1)    試驗(yàn)研究表明，在濾前未預(yù)氯化或預(yù)氧化的條件下，生物活性炭砂濾對(duì)有機(jī)物和氨氮的去除效果是顯著的，CODCr和UV254的平均去除率分別為40.4%和48.9%。當(dāng)進(jìn)水氨氮濃度在2 mg/L以下時(shí)，其平均去除率為82.5%；濁度的平均去除率約82.4%，出水濁度的平均值為0.51 NTU；CHCl3和CCl4的去除率為38.9%。 關(guān)鍵詞：微污染原水 生物活性炭 砂濾 氨氮 消毒副產(chǎn)物 1 試驗(yàn)流程及原水水質(zhì)1.1 試驗(yàn)流程采用混凝沉淀生物活性炭砂濾工藝處理微污染原

2、水，試驗(yàn)裝置如圖1。該工藝的特點(diǎn)是取消了預(yù)氯化或其他預(yù)氧化過(guò)程(如臭氧氧化)，利用生物活性炭提供的巨大比表面積和吸附性能，為微生物氧化降解水中的有機(jī)物創(chuàng)造了良好的條件，并能部分去除水中鹵代烴類(lèi)消毒副產(chǎn)物(DBPs)。1.2 原水水質(zhì) 過(guò)濾的原水采用兩種水配制而成，其一為武漢大學(xué)校園內(nèi)的河水(含生活污水)，并先經(jīng)混凝沉淀處理(加入混凝劑量為50mg/L，靜置沉淀2h)；其二為自來(lái)水，在使用前先放置2h以去除余氯。濾前水由這兩種水以13的比例配制而成，各種水的具體水質(zhì)情況見(jiàn)表1。表1 原水水質(zhì)分類(lèi)表    水樣名稱(chēng) 數(shù)據(jù)范圍 濁度(NTU) 臭味 pH值 C

3、ODCr(mg/L) NH3-N(mg/L) UV254    混凝沉淀后的河水 最大值 11.21 微臭    2 試驗(yàn)裝置及設(shè)計(jì)參數(shù)2.1 試驗(yàn)裝置生物活性炭砂濾柱采用雙層濾料，上層為顆?；钚蕴?，下層為石英砂。濾柱直徑為45mm，高度為3.0m；活性炭層厚1.0m，粒徑為1.5 mm(柱狀)；石英砂層厚0.5m，粒徑為0.51.0mm；礫石(承托層)厚0.2m，粒徑為68mm。2.2 主試驗(yàn)運(yùn)行參數(shù)試驗(yàn)采用連續(xù)流恒速過(guò)濾方式，濾速范圍為47m/h。采用氣水反沖洗，氣沖洗1.5min，沖洗強(qiáng)度為515L/(s&#

4、183;m2)；然后水沖洗56 min，沖洗強(qiáng)度為510L/(s·m2)。沖洗頻率視試驗(yàn)中水頭損失情況而定，用本試驗(yàn)的濾后水作反沖洗水。3 試驗(yàn)運(yùn)行情況及結(jié)果分析3.1 掛膜和生物相觀測(cè)1999年7月24日自然開(kāi)始掛膜，水溫為2427，進(jìn)水流速為5m/h。7月24日8月2日的原水為處理后的河水，8月3日后的原水為人工配制的濾前水。至9月6日，氨氮的硝化率即達(dá)到60%，這標(biāo)志掛膜基本完成(歷時(shí)一個(gè)半月左右)，觀察到的生物膜呈黃褐色，上層生物膜較厚，并隨濾層深度的增加漸漸變薄。3.2 活性炭吸附階段活性炭吸附階段試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表2。表2 活性炭吸附階段試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果 &#

5、160;  項(xiàng)目 水樣 統(tǒng)計(jì)天數(shù)    (d)最大值 最小值 平均值 去除率(%)    濁度(NTU) 9 3.20 1.00 2.10 82.9     0.80 0.10 0.36    CODCr(mg/L) 10 14.30 6.70 10.02 60.9     7.09 1.12 3.92    UV254 11 0.107

6、 0.081 0.095 57.9     0.072 0.025 0.040    NH3-N(mg/L) 9 1.52 0.89 1.24 9.7            摘試驗(yàn)研究表明，在濾前未預(yù)氯化或預(yù)氧化的條件下，生物活性炭砂濾對(duì)有機(jī)物和氨氮的去除效果是顯著的，COD         本篇論文是由3COME文檔

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8、性炭在吸附了2533d之后(8月17日8月25日)被穿透，但穿透后仍有一定的吸附能力，而且活性炭上已長(zhǎng)有微生物(這可從NH3-N含量的降低看出)。在第39d(8月31日)CODCr的去除率突然下降，說(shuō)明活性炭的吸附容量已趨飽和，吸附去除有機(jī)物的能力變得很弱。3.3 生物活性炭階段生物活性炭階段試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表3。表3 生物活性炭階段試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果     項(xiàng)目    水樣    統(tǒng)計(jì)天數(shù)(d)    最大值  

9、  最小值    平均值    去除率    (%)    濁度    (NTU)        27    9.62    0.60    2.90  

10、60; 82.4        1.40    0.05    0.51    CODCr    (mg/L)        28    26.52    7.77  &

11、#160; 12.70    40.4        11.25    2.66    7.57    UV254        28    0.116    0.063 

12、0;  0.094    48.9        0.061    0.025    0.040    NH3-N    (mg/L)3.4 影響生物活性炭去除有機(jī)物的因素 濾速的影響。不同濾速對(duì)CODCr和UV254的去除效果見(jiàn)表4。表4 不同濾速對(duì)CODCr和UV254的去除效果對(duì)比表 

13、;    項(xiàng)目    時(shí)間段    濾速(m/h)    水樣    統(tǒng)計(jì)    天數(shù)(d)    最大值    最小值    平均值    去除率    (%)

14、0;   CODCr(mg/L)        9月8日9月22日    5        7    13.33    7.77    11.63    52.2    

15、    8.40    2.66    5.56    9月24日10月8日    7        7    18.32    8.18    10.08   

16、0;30.7        11.12    7.12    7.19    UV254由表4可以看出，隨著停留時(shí)間的增加，CODCr和UV254的去除率有一定程度的提高，但有機(jī)物去除率的增加并不與停留時(shí)間的增加成正比。試驗(yàn)表明，當(dāng)濾速為5m/h時(shí)，即炭層停留時(shí)間為12min時(shí)，生物活性炭砂濾柱獲得較為理想的去除效果。 濾層深度的影響。生物活性炭對(duì)    &

17、#160;       摘試驗(yàn)研究表明，在濾前未預(yù)氯化或預(yù)氧化的條件下，生物活性炭砂濾對(duì)有機(jī)物和氨氮的去除效果是顯著的，COD         本篇論文是由3COME文檔頻道的網(wǎng)友為您在網(wǎng)絡(luò)上收集整理餅投稿至本站的，論文版權(quán)屬原作者，請(qǐng)不用于商業(yè)用途或者抄襲，僅供參考學(xué)習(xí)之用，否者后果自負(fù)，如果此文侵犯您的合法權(quán)益，請(qǐng)聯(lián)系我們。CODCr的去除是微生物的生物氧化降解作用的結(jié)果，因而與生物量沿濾層深度的分布密切相關(guān)。為了便于研究CODCr隨濾柱深度

18、的沿程去除情況，比較了各取樣口的CODCr去除率(見(jiàn)表5)。表5 各取樣口的CODCr去除率%     取樣口    1#    2#    3#    4#從表中可看出，大部分CODCr的去除發(fā)生在生物活性炭濾柱上部，這也間接說(shuō)明了濾柱上部附著和懸浮的微生物數(shù)量是很高的。此外，從各取樣口CODCr去除率的最大值和最小值來(lái)看，去除率并不穩(wěn)定。這一方面是受試驗(yàn)條件的影響，如原水水質(zhì)的配制不夠穩(wěn)定，濾

19、柱直徑偏小，邊壁影響較大等；另一方面是因?yàn)镃ODCr的去除和微生物的降解作用受許多條件限制。由4取樣口的數(shù)據(jù)可知，砂層對(duì)CODCr的去除有一定的作用。因而，水流經(jīng)過(guò)生物活性炭處理后，再進(jìn)行砂層過(guò)濾是非常必需的。    3.5 影響生物活性炭去除NH3-N的因素 溶解氧的影響。氨氮的硝化作用和有機(jī)物的氧化作用分別由自養(yǎng)型和異養(yǎng)型好氧微生物進(jìn)行。從理論上講，硝化1g氮需氧4.57g，這個(gè)需氧量稱(chēng)為“硝化需氧量”(NOD)。當(dāng)水溫為0 時(shí)，飽和溶解氧完全用于硝化水中的NH3-N，至多只能硝化3 mg/L，因此生物活性炭砂濾柱硝化去除NH3-N的能力是有限的，應(yīng)

20、控制進(jìn)水NH3-N濃度2mg/L。經(jīng)測(cè)定，出水中的溶解氧范圍為2.360.29mg/L，這說(shuō)明硝化反應(yīng)所消耗的溶解氧較大，所以水中的溶解氧幾乎耗盡。 進(jìn)水NH3-N濃度的影響。本試驗(yàn)進(jìn)水中的NH3-N濃度比較低(2mg/L)，因而對(duì)硝化效果影響不大。但隨著進(jìn)水的NH3-N濃度接近2 mg/L，出水NH3-N濃度有明顯上升的趨勢(shì)，且NH3-N的去除率也相應(yīng)下降。3.6 影響生物活性炭去除濁度的因素 濾層深度的影響。各取樣口的濁度去除率見(jiàn)表6。表6 各取樣口的濁度去除率%     取樣口    1# 

21、0;  2#    3#    4#    最大值    43.1    65.3    67.8    84.1    最小值    87.1    87.5 

22、0;  93.8    97.3    平均值    62.5    81.3    83.8    91.5 從表6可看出：去除的大部分濁度發(fā)生在生物活性炭濾柱上部。由于濾柱上部附著和懸浮著大量微生物，生物絮凝和生物降解對(duì)濁度的去除起了重作用。砂濾層有精濾作用，通過(guò)顆粒的粘附作用使?jié)岫冗M(jìn)一步降低。此外，從各取樣口濁度去除率的最大值和最小

23、值來(lái)看，其去除率并不穩(wěn)定，這是因?yàn)樵谶^(guò)濾后期，游離在水中的菌膠團(tuán)增多，容易在取樣時(shí)隨水流溢出，從而也影響了出水中濁度的準(zhǔn)確測(cè)定。在過(guò)濾后期，生物活性炭柱上部對(duì)濁度的去除率下降，而在反沖洗前后，整個(gè)生物活性炭砂濾柱對(duì)濁度的去除率無(wú)太大的變化。這表明在過(guò)濾后期，上層濾料的截污量逐漸達(dá)到飽和，對(duì)濁度的去除率降低，下層濾料充分發(fā)揮作用，彌補(bǔ)了上層濾料對(duì)濁度去除量的不足，從而使濾柱對(duì)濁度的去除在反沖洗前后基本無(wú)差別。 進(jìn)水濁度的影響。在進(jìn)水濁度較低時(shí)，出水濁度幾乎保持不變，且0.5NTU，這表明生物活性炭砂濾柱對(duì)濁度的去除不隨進(jìn)水濁度的變化而波動(dòng)，其處理效果穩(wěn)定。但當(dāng)進(jìn)水濁度3NTU時(shí)，出水濁度波動(dòng)較大，有時(shí)1NTU。3.7 生物活性炭對(duì)消毒副產(chǎn)物的去除情況試驗(yàn)以CHCl3和CCl4作為主消毒副產(chǎn)物，通過(guò)比較濾前水