1、 复合生物活性滤料滤池处理成都市沙河原水的研究论文作者：丽娟 朱明章 李伟 古玉兵 姚雨霖 赵友石摘要：对复合了惰性滤料和活性滤料，活性滤料又由极性和非极性滤料复合构成的新型生物活性滤料滤池进行过滤试验，研究表明，该滤池能够去除氨氮 90以上，CODMn40以上，降低 Ames 试验致突变性约 l/3 左右，出水水质满足国家生活饮用水水质标准，具有较好处理效果。 关键词：滤料 极性 非极性 复合生物活性 充气 成都市自来水公司以沙河为水源的制水能力约占公司总制水能力的 40。随着城市的发展，城市范围逐步外延，沙河取水口已经陷于城郊结合部较密集的居民生活圈包围中，因基础设施配套建设较差，沙河原水
2、受到生活废水、工业废水、农田排灌废水及垃圾等污染的程度呈加重趋势，特别在暴雨时污染更为明显，根据19972000 年的监测，原水色度一般 1245 度，少数时间超过 40度，高锰酸盐指数(CODMn)最高 10.28mg/l，化学需氧量最高达27.35mg/l，氨氮(NH3-N)一般在 0.5mg/l 左右，暴雨时曾出现过2.56mg/l，在短时间内给水厂生产造成了一定困难。为了解决短时间的原水污染问题，并作好技术储备，在以后可能出现连续污染时保证供水的安全可*性，成都市自来水公司于 1999 年 12 月一 2000 年12 月与重庆大学(原重庆建筑大学)合作进行了复合生物活性滤料滤池过滤技
3、术的研究。复合生物活性滤料滤池是由活性和惰性滤料复合构成滤床，在保持滤池去除悬浮物功能的基础上强化滤池去除有机物的能力，活性滤料由极性和非极性两类复合构成，用以提高滤池全面吸附去除有机物的能力1，该滤池还采用空气充氧，是一种生物滤池。2. 研究目标和试验流程2.l 研究目标。本研究要求复合生物活性滤料滤池对 CODMn 的去除率为 15-20，对 NH3N 的去除率不小于 50，滤后水消毒后达到国家生活饮用水卫生标准，Ames 试验比水厂工艺有明显改善。2.2 试验流程试验在以沙河为水源的水五厂进行，复合生物活性滤料滤池的待滤水来自该厂的机械加速澄清池，滤后水进入生产移动罩滤池的清水渠，整体流
4、程如下。水厂生产中才用了预氯化抑制藻类的生长，因预氯投投加量很低，约 0.3mg/l，试验滤池进水的余氯一般为零，不会影响滤池的微生物作用。复合生物活性滤料是一座过滤面积 1.44m2 的小型气水反冲洗滤池，采用 V1/2 长柄滤头配水配气，气源是一台 SL80 罗茨鼓风机，装填三种滤料，分别是 ZJ-15 型颗粒活性炭（GAC ，d=1.0-2.0mm）、活性氧化铝（AA 滤料， d=1.5-2.0m）和石英砂（d10=0.81,k80=1.18）。为保持生物活性滤料滤池中生物的活性，充分发挥生物氧化作用对有机物的去除能力，宜尽量提高水中溶解氧的含量，采用空压机通过分布在滤床以上的布气头向待
5、滤水中充氧。该滤池采用三段式气水反冲洗，强度及时间如下：第一阶段：单气冲洗，q 气=8l/s.m2，t=5min；第二阶段：气水同时冲洗，q 气=8l/s.m2，q 水=8l/s.m2，t=8min ；第三阶段：单水冲洗，q 水=8l/s.m2，t=5min。2.3 研究内容主要研究该滤池的挂膜情况、正常运行情况下对 CODMn 和NH3-N 等指标的去除情况和滤后水消毒后的总体水质是否能够满足国家生活饮用水卫生标准、Ames 试验是否比水厂工艺有明显改善。3、研究结果与分析讨论3.1 挂膜挂膜从 6 月 19 日开始，挂膜条件是：过滤的空床接触时间EBCT=22.5min，水温 t=19-2
6、1，充气量约 1.6l/s.m2。挂膜其间的滤池进水浊度 1.72-7.12NTU，色度 6-22 度，出水浊度 0.13-0.73NTU，除浊率 79.7%96.4%，出水色度 0-8 度，氨氮和CODMn 去除变化情况见图 1。挂膜开始滤池虽装填了大量活性滤料，但对 NH3-N 的去除率在 20%左右，9 天之后，滤池对 NH3N 的去除有了较明显的提高，逐渐上升到 50以上，说明在这个过程中，滤料上在逐渐生长形成生物膜。17 天后滤池的 CODMn 去除率稳定在 20以上，NH3N去除率达 50以上，可以认为已经完成挂膜，滤池进入稳定运行阶段。3.2 稳定运行期的过滤效果分析稳定运行自
7、7 月 5 日至 9 月 4 日，期间进行了不同滤速滤池过滤效果试验。3.2.1 对氨氮的去除研究期间沙河原水中氨氮含量为 0.321.19mg/1，滤池进水氨氮为 0.110.74mg/l。如表 3 所示。在不同的 EBCT 下(分别为18min，12min，9min)复合生物活性滤料滤池对 NH3N 的去除率均大于 50(如图 2)，随着 EBCT 的缩短，滤池对 NH3-N 的去除率略呈下降趋势，EBCT 18min ，NH3-N 去除率平均96，E8CT12min 时，去除率平均为 95%，EBCT 9min 时，NH3N 去除率降至 89%，但总体上该滤池对 NH3N 的去除效率很高
8、，已经远远超过了课题的研究目标。3.2.2 对 CODMn 的去除滤池进水 CODMn 含量为 1.072.66mg/l，在不同 EBCT 值时，复合生物活性滤料滤池对 CODMn 的去除率有所不同，如图3，EBCT 值越高，其去除率也高， EBCT 值低其去除率也有所降低。在 EBCT=9min、12min、18min 时，复合生物活性滤料滤池对CODMn 的平均去除率分别为在 42、44， 47.8。该结果与在内江进行的试验的去除率略有增高，其原因是本复合生物活性滤料滤池中活性滤料占的比例较大的缘故。3.2.3 对色度的去除试验期间，沙河原水色度最高达 45 度，最低 0 度，平均为12.
9、5 度。上述水质经机械加速澄清池处理后进入复合生物活性滤料滤池的水色度一般为 022 度，平均 7.3 度。复合生物活性滤料滤池的进、出水色度变化如图 4 所示，滤池平均出水色度1 度。3.2.4 新型复合生物活性滤料滤池处理系统水质分析对新型复合生物活性滤料滤地处理系统的出水按照 GB574985 进行了全分析，分析结果表明滤池出水模拟消毒后的水完全满足GB574985 所规定的水质要求。3.2.5 Ames 试验委托华西医科大学公共卫生学院对沙河原水(1#)、澄清池出水(2#) 、水厂出厂水 (3#)、复合生物活性滤料滤池出水(4#) 及其出水的模拟消毒水(5#)、取消预氯化的复合生物活性滤料滤池出水模拟消毒水(6#)共 6 个水样各富集 1501 采用平板掺入法进行了 Ames 致突变试验。六组水样对 TA98、TAl00 两种菌株在不同剂量下的致突变数如图 5、6。由图可知，
