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1、生物活性炭—砂濾處理微污染原水研究摘要: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2mg/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0.51NTU;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水,試驗(yàn)裝置如圖1?! ≡摴に嚨奶攸c(diǎn)是取消了預(yù)氯化或其他預(yù)氧化過程(如
2、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消毒副產(chǎn)物(DBPs)。 1.2原水水質(zhì) 過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);其二為自來水,在使用前先放置2h以去除余氯。濾前水由這兩種水以1∶3的比例配制而成,各種水的具體水質(zhì)情況見表1。表1原水水質(zhì)分類表水樣名稱數(shù)據(jù)范圍濁度(NTU)臭味pH值CODCr(mg/L)NH3-N(mg/L)UV254混凝沉淀后的河水最大值11.21微臭8.11
3、41.856.850.135最小值9.856.8529.482.400.099平均值10.567.5031.263.730.112自來水最大值2.67無7.8012.820.890.086最小值1.246.957.840.120.060平均值1.877.2010.770.570.074配制的濾前水最大值9.62無7.6026.522.160.116最小值0.606.707.771.080.063平均值2.907.1912.701.540.094 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
4、,高度為3.0m;活性炭層厚1.0m,粒徑為1.5mm(柱狀);石英砂層厚0.5m,粒徑為0.5~1.0mm;礫石(承托層)厚0.2m,粒徑為6~8mm。 2.2主要試驗(yàn)運(yùn)行參數(shù) 試驗(yàn)采用連續(xù)流恒速過濾方式,濾速范圍為4~7m/h。采用氣水反沖洗,氣沖洗1.5min,沖洗強(qiáng)度為5~15L/(s·m2);然后水沖洗5~6min,沖洗強(qiáng)度為5~10L/(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日自然開始掛膜,水溫為24~27℃,進(jìn)水流速為5m/h。7月24日—8
5、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?! ?.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)①93.201.002.1082.9②0.800.100.36CODCr(mg/L)①1014.306.7010.0260.9②7.091.123.92UV254①110.1070.0810.0955
6、7.9②0.0720.0250.040NH3-N(mg/L)①91.520.891.249.7②1.430.831.12pH值①97.606.707.19?、?.776.857.25注①表示濾前水,②表示濾后水,以下表同?! 母魉|(zhì)指標(biāo)的變化可知,NH3-N的去除率極低,濾后水和濾前水的pH值差別不大,說明該階段的生物活性較弱?;钚蕴吭谖搅?5~33d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,說明活性炭的吸附容量已趨飽和,吸附去除有
7、機(jī)物的能力變得很弱?! ?.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)最大值最小值平均值去除率(%)濁度(NTU)①279.620.602.9082.4②1.400.050.51CODCr(mg/L)①2826.527.7712.7040.4②11.252.667.57UV254①280.1160.0630.09448.9②0.0610.0250.040NH3-N(mg/L)①272.161.081.5482.5②0.600.090.27 3.4影響生物活性炭去除有