生物活性炭—砂滤处理微污染原水研究

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1、生物活性炭—砂滤处理微污染原水研究摘要：试验研究表明，在滤前未预氯化或预氧化的条件下，生物活性炭—砂滤对有机物和氨氮的去除效果是显著的，CODCr和UV254的平均去除率分别为40.4%和48.9%。当进水氨氮浓度在2mg/L以下时，其平均去除率为82.5%；浊度的平均去除率约82.4%，出水浊度的平均值为0.51NTU；CHCl3和CCl4的去除率为38.9%。关键词：微污染原水生物活性炭砂滤氨氮消毒副产物　　1试验流程及原水水质　　1.1试验流程　　采用混凝→沉淀→生物活性炭—砂滤工艺处理微污染原水，试验装置如图1。　　该工艺的特点是取消了预氯化或其他预氧化过程(如

2、臭氧氧化)，利用生物活性炭提供的巨大比表面积和吸附性能，为微生物氧化降解水中的有机物创造了良好的条件，并能部分去除水中卤代烃类消毒副产物(DBPs)。　　1.2原水水质　　过滤的原水采用两种水配制而成，其一为武汉大学校园内的河水(含生活污水)，并先经混凝沉淀处理(加入混凝剂量为50mg/L，静置沉淀2h)；其二为自来水，在使用前先放置2h以去除余氯。滤前水由这两种水以1∶3的比例配制而成，各种水的具体水质情况见表1。表1原水水质分类表水样名称数据范围浊度(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自来水最大值2.67无7.8012.820.890.086最小值1.246.957.840.120.060平均值1.877.2010.770.570.074配制的滤前水最大值9.62无7.6026.522.160.116最小值0.606.707.771.080.063平均值2.907.1912.701.540.094　　2试验装置及设计参数　　2.1试验装置　　生物活性炭—砂滤柱采用双层滤料，上层为颗粒活性炭，下层为石英砂。滤柱直径为45mm

4、，高度为3.0m；活性炭层厚1.0m，粒径为1.5mm(柱状)；石英砂层厚0.5m，粒径为0.5～1.0mm；砾石(承托层)厚0.2m，粒径为6～8mm。　　2.2主要试验运行参数　　试验采用连续流恒速过滤方式，滤速范围为4～7m/h。采用气水反冲洗，气冲洗1.5min，冲洗强度为5～15L/(s·m2)；然后水冲洗5～6min，冲洗强度为5～10L/(s·m2)。冲洗频率视试验中水头损失情况而定，用本试验的滤后水作反冲洗水。　　3试验运行情况及结果分析　　3.1挂膜和生物相观测　　1999年7月24日自然开始挂膜，水温为24～27℃，进水流速为5m/h。7月24日—8

5、月2日的原水为处理后的河水，8月3日后的原水为人工配制的滤前水。至9月6日，氨氮的硝化率即达到60%，这标志挂膜基本完成(历时一个半月左右)，观察到的生物膜呈黄褐色，上层生物膜较厚，并随滤层深度的增加渐渐变薄。　　3.2活性炭吸附阶段　　活性炭吸附阶段试验数据统计结果见表2。表2活性炭吸附阶段试验数据统计结果项目水样统计天数(d)最大值最小值平均值去除率(%)浊度(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　②7.776.857.25注①表示滤前水，②表示滤后水，以下表同。　　从各水质指标的变化可知，NH3-N的去除率极低，滤后水和滤前水的pH值差别不大，说明该阶段的生物活性较弱。活性炭在吸附了25～33d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，而且活性炭上已长有微生物(这可从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，说明活性炭的吸附容量已趋饱和，吸附去除有

7、机物的能力变得很弱。　　3.3生物活性炭阶段　　生物活性炭阶段试验数据统计结果见表3。表3生物活性炭阶段试验数据统计结果项目水样统计天数(d)最大值最小值平均值去除率(%)浊度(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影响生物活性炭去除有