薛記中
邯鄲市自來水公司,河北邯鄲056001
摘要：由于進(jìn)廠源水已受到污染，傳統(tǒng)凈水工藝出水已不能達(dá)標(biāo)，采用生物陶粒濾池進(jìn)行了預(yù)處理試驗(yàn)，并考察了其去除有機(jī)污染物、改善后續(xù)常規(guī)工藝進(jìn)水水質(zhì)的能力。?
關(guān)鍵詞：生物陶粒濾池；預(yù)處理；微污染源水?
中圖分類號：R123
文獻(xiàn)標(biāo)識碼：C
文章編號：1000-4602-(1999)11-0066-03 滏陽河為邯鄲市水源之一，近些年受到造紙廢水和其他工業(yè)廢水及生活污水的污染，大部分河段的氨氮，CODCr、BOD5等指標(biāo)均遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Ⅲ類水質(zhì)。傳統(tǒng)的凈水工藝難以將水中的有機(jī)物有效去除，雖然混凝劑和氯氣的投加量逐漸增大，但出廠水質(zhì)卻達(dá)不到令人滿意的效果。
針對這一問題，在河水廠現(xiàn)場建立了一套處理能力為1.5m3/h的生物預(yù)處理+常規(guī)工藝凈水試驗(yàn)系統(tǒng)，利用其中的生物陶粒濾池，考察其去除水中有機(jī)污染物、改善后續(xù)常規(guī)工藝進(jìn)水水質(zhì)的能力。 1 試驗(yàn)材料與裝置 1.1 試驗(yàn)材料
試驗(yàn)中采用北京陶粒廠生產(chǎn)的陶粒作為反應(yīng)器內(nèi)的生物填料，該陶粒具有多孔質(zhì)輕、易于掛膜和沖洗等特點(diǎn)，并具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，表面粗糙，比表面積為469000m2/m3，總孔隙率達(dá)75.6%，因此是一種較理想的微生物載體。
1.2 工藝流程
試驗(yàn)工藝流程及裝置見圖1。 
1.3 生物陶粒濾池
池高4m,承托層厚500mm，填料粒徑2～5mm，填料層高2.0m，過流截面積0.5m2，原水由底部通過大阻力配水系統(tǒng)進(jìn)入濾池，空氣通過空壓機(jī)由4根DN20mm的布?xì)庵Ч苡上露线M(jìn)入濾池。氣、水流量均由閘門和流量計(jì)調(diào)節(jié)，考慮到試驗(yàn)研究的需要，沿反應(yīng)器不同高度設(shè)有觀察孔和水頭損失測量口及生物陶粒取樣口。 2 源水水質(zhì) 試驗(yàn)從1992年8月至1993年8月底結(jié)束，試驗(yàn)期間源水水質(zhì)見表1。 表1 試驗(yàn)期間滏陽河河水廠取水口處水質(zhì)| 時間 | 溫度℃ | pH | 濁度
（NTU） | 色度
（倍） | OC
（mg/L） | CODcr
（mg/L） | 氨氮
（mg/L） | SS
（mg/L) | | 1992年8月5日—1993年1月22日 | 25～0 | 7.34～7.92 | 4～120 | 20～70 | 3.66～12.95 | 18.11～52.14 | 0.22～5.13 | 4～1390 | | 1993年1月24日—8月31日 | 0～25 | 7.30～7.84 | 3.4～167 | 10～70 | 3.77～17.36 | 17.75～19.86 | 0.36～4.20 | 3～58 | 溫度：溫度計(jì)現(xiàn)場測量?
pH值：pH值計(jì)?
濁度：濁度儀?
色度：標(biāo)準(zhǔn)比色法?
COD：標(biāo)準(zhǔn)重鉻酸鉀法?
OC(耗氧量)：酸性高錳酸鉀法?
NH3-N、NO3--N、NO2--N、DO、Fe、Mn均按標(biāo)準(zhǔn)分析法測定。? 4 試驗(yàn)運(yùn)行 在各個反應(yīng)器的運(yùn)行過程中，準(zhǔn)確控制其進(jìn)氣流量，保證穩(wěn)定運(yùn)行；取水采用跟蹤取水方法；對運(yùn)行參數(shù)改變后反應(yīng)器的處理出水，要待其穩(wěn)定運(yùn)行12h后再取樣分析。
生物陶粒反應(yīng)器在常溫下啟動，由于水中游離生物較豐富，所以采用自然掛膜。啟動初期以小流量進(jìn)水，每天監(jiān)測陶粒池進(jìn)出水OC，至OC之比穩(wěn)定在30%左右時，說明生物膜已基本形成(20d)，然后開始穩(wěn)定運(yùn)行，逐漸調(diào)節(jié)進(jìn)水流量到設(shè)計(jì)要求。
為了研究生物陶粒在低溫下的掛膜特性，于1993年1月17日—2月27日啟動運(yùn)行小陶粒柱(設(shè)備參數(shù)為柱直徑250 mm，高3 m，填料高1.5m)，流態(tài)設(shè)置為下向流，掛膜期間水溫為0～7 ℃，采用自然掛膜，先以小流量進(jìn)水(50 L/h)，并對進(jìn)出水COD進(jìn)行監(jiān)測，至COD去 除率 穩(wěn)定在35%左右時，標(biāo)志掛膜已經(jīng)完成，從而進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行階段。試驗(yàn)期間水力停留時間40min，水氣比為1∶1。試驗(yàn)結(jié)果表明：在冬季低溫條件下，由于形成生物膜活性較弱，微生物生長緩慢，在陶粒表面成膜所需時間較長，約需30～40d。 5 試驗(yàn)結(jié)果 5.1對有機(jī)物的去除
1992年11月7日—1993年1月30日對進(jìn)出水COD及去除率進(jìn)行了測定，試驗(yàn)期間水力停留時間為40min，進(jìn)水COD為17.38～52.14mg/L，水溫10～20℃。
統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，試驗(yàn)期間原水COD>40 mg/L的出現(xiàn)頻率為22.5%，>30 mg/L的出現(xiàn)頻率為52.5%。
原水經(jīng)生物陶粒處理后大部分出水COD<20mg/L(統(tǒng)計(jì)頻率為80%)，在水溫0～20 ℃的 試驗(yàn)范圍內(nèi)COD的去除率>30%的出現(xiàn)頻率為87.5%，>40%的出現(xiàn)頻率為75%，>50%的出現(xiàn)頻率為45%。
本試驗(yàn)中不同溫度范圍內(nèi)生物陶粒池對COD的去除效果表明：生物陶粒在溫度0～3 ℃時COD的去除率<40%，4～13℃時去除率達(dá)50%以上，14～21 ℃時COD去除率高達(dá)56%以上，22～25℃時，COD去 除率高達(dá)60%以上，因此水溫升高使微生物新陳代謝作用得到加強(qiáng)，有助于生物 處理效果的提高。但在冬季低溫時，生物濾池也具備去除40%以上COD的能力，其原因一是由于低水溫時陶粒池內(nèi)微生物仍保持有一定的活性，某些種屬的微生物在低溫下仍能夠生長；二是由于生物膜的固定生長特點(diǎn)，使陶粒池內(nèi)對低溫水質(zhì)有較好的適應(yīng)能力，從而使生物陶粒仍具有一定的降解有機(jī)污染物的效果。
5.2 對NH3-N的去除效果
試驗(yàn)期間水溫為4～20℃。當(dāng)進(jìn)水NH3-N濃度為0.22～2.12mg/L時，出水NH3-N為0.03～0.46mg/L，去除率變化范圍為75%～99%，平均去除率為92.46%。
各種溫度下對NH3-N去除效果的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，溫度22～25℃時，生物陶粒具有較高的硝化能力，去除率保持在98%以上；在8～21℃時，可以保持在90%以上；在2～7℃時也有一定的硝化能力，去除率可保持在70%～80%；但在0～1℃時原水NH3-N為4.1～4.45mg/L，去除率只有12.09%。
原因一是由于細(xì)菌能在低溫下利用較小的能量進(jìn)行生長和繁殖，所以仍具有一定的硝化活性，二是由于陶粒顆粒填料的選用有利于硝化細(xì)菌在陶粒的粗糙表面生長、固定，并獲得較高的硝化細(xì)菌濃度，從而使生物陶粒在低溫下也有較強(qiáng)的轉(zhuǎn)化NH3-N為亞硝酸鹽或硝酸鹽的能力。
5.3 對濁度的去除效果
生物陶粒濾池對濁度的去除效果是：當(dāng)原水濁度為5.5～33NTU，陶粒出水濁度0.8～3.7NTU，去除率為50.00%～97.58%。
各個溫度范圍生物陶粒濾池過濾對濁度去除效果的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，在水溫0～3℃時去除率為53.33%～67.20%，水溫4～21℃時對濁度的去除率可保持在70%～90%，22～25℃時去除率可達(dá)90%以上，這說明生物絮凝在吸附并截留顆粒方面有較好的作用，在低溫(3℃以下)仍有較好的吸附凝聚作用。
對濁度去除效果的頻率統(tǒng)計(jì)表明，原水濁度為5～33NTU時，生物陶粒池出水濁度>5NTU的出現(xiàn)頻率為82%，出水濁度>3NTU的出現(xiàn)頻率為60%，濁度去除率>70%的出現(xiàn)頻率為64%，>60%的出現(xiàn)頻率80%。
5.4 對色度、Fe、SS、細(xì)菌的去除
表2為生物陶粒濾池對色度、Fe、SS、細(xì)菌的去除效果。 表2 生物陶粒濾池對色度、Fe、SS、細(xì)菌的去除效果| 時間 | 溫度 | 色度 | Fe | SS | 細(xì)菌 | | 進(jìn)水（倍） | 出水（倍） | 去除率（%） | 進(jìn)水（mg/L） | 出水（mg/L） | 去除率（%） | 進(jìn)水（mg/L） | 出水（mg/L） | 去除率（%） | 進(jìn)水（個/L） | 出水（個/L） | 去除率（%） | | 1992-10-24 | 12 | 30 | 20 | 33.33 | 0.64 | 0.06 | 90.63 | 56.00 | 27.00 | 51.79 | 1240 | 97 | 92.18 | | 1992-10-28 | 12 | 25 | 15 | 40.00 | 0.42 | 0.12 | 71.43 | 107.00 | 16.00 | 85.05 | 1200 | 230 | 80.83 | | 1992-11-03 | 10 | 40 | 30 | 25.00 | | | | 68.00 | 32.00 | 52.94 | 920 | 70 | 92.39 | | 1992-11-11 | 7 | 40 | 25 | 37.50 | 0.56 | 0.18 | 67.86 | 37.00 | 12.00 | 97.57 | 960 | 76 | 92.08 | | 1992-12-03 | 5 | 40 | 30 | 25.00 | 0.64 | 0.36 | 43.75 | 12.00 | 9.00 | 25.00 | 370 | 56 | 84.86 | | 1992-12-13 | 4 | 45 | 30 | 33.33 | 0.90 | 0.60 | 33.33 | 3.00 | 1.00 | 66.67 | 300 | 67 | 77.67 | | 1992-12-19 | 2.5 | 50 | 40 | 20.00 | 0.84 | 0.58 | 30.95 | 41.00 | 24.00 | 41.46 | 320 | 87 | 72.81 | | 1992-12-23 | 3 | 55 | 40 | 27.27 | 0.74 | 0.47 | 36.49 | 5.00 | 1.00 | 80.00 | 480 | 110 | 77.08 | | 1993-01-14 | 1.5 | 25 | 18 | 28.00 | | | | 5.00 | 3.00 | 40.00 | | | | | 1993-01-22 | 0 | 25 | 20 | 20.00 | 0.62 | 0.34 | 45.16 | 24.00 | 5.00 | 79.17 | 420 | 110 | 73.81 | | 1993-02-09 | 6 | 26 | 20 | 23.08 | 0.46 | 0.28 | 39.13 | 15.00 | 3.00 | 80.00 | 120 | 34 | 71.67 | | 1993-01-11 | 6 | 35 | 25 | 28.57 | | | | | | | 150 | 47 | 68.67 | | 1993-02-26 | 5 | 35 | 30 | 14.29 | 0.52 | 0.24 | 53.85 | 6.00 | 2.00 | 66.67 | 170 | 65 | 61.76 | | 1993-03-24 | 12 | 70 | 65 | 7.14 | 0.60 | 0.40 | 33.33 | 5.00 | 2.00 | 60.00 | 386 | 58 | 84.97 | | 1993-04-18 | 19 | 60 | 35 | 41.67 | 0.52 | 0.05 | 90.8 | 12.00 | 3.00 | 75.00 | 160 | 14 | 91.25 | 統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，生物陶粒濾池可以去除色度：20%～40%，在溫度為0～5 ℃時，可以除鐵：30%～45%，除SS：40%～60%，截留細(xì)菌：70%～80%；在溫度6～19℃時可以 除鐵：50%～90%，除SS：50%～70%(有時高達(dá)85%以上)，截留細(xì)菌：70%～92%。
試驗(yàn)過程中，盡管生物因陶粒濾池對OC和COD有較好的去除作用，但對色度的去除能力僅為3 0%～40%，尤其在原水色度較高時(50～70倍)去除率更低，只有20%～30%，這說明滏陽河水中形成色度的某些有機(jī)物質(zhì)不能被生物陶粒濾池有效地去除，在這方面還需進(jìn)一步研究。
在一個反沖周期的大部分時間內(nèi)，生物陶粒對SS有較好的控制，但接近周期末端時，因脫落生物膜穿透陶粒層，會引起出水中SS增大，所以對SS的去除率變化較大，一般能保持在50%～70%，只是在接近反沖時去除率有所下降，只有20%～40%。 6 結(jié)論 ?、龠x用陶粒做為生物載體對受造紙廢水污染的滏陽河水進(jìn)行生物預(yù)處理是可行的。水溫為20～25℃時，生物陶粒可采用自然掛膜。在水溫低時(<7 ℃)，采用自然掛膜同樣獲得了成功，但需培養(yǎng)30～40 d左右，才能初步形成生物膜，對原水COD的去除可達(dá)35%。
?、谏锾樟ｎA(yù)處理在水溫為0～3 ℃時COD可去除40%，濁度可去除50%～67%，5～25 ℃時COD可去除50%～60%，濁度可去除74%～90%；原水COD<45mg/L ，可保證出水COD<20 mg/L，濁度<3 NTU。
?、凵锾樟Ｓ休^好的硝化能力，氨氮去除率在水溫為0～1 ℃時可達(dá)12%，水溫為2～7 ℃時，可保證在70%～80%，8～21℃時可保證在90%以上，22～25℃時可高達(dá)98%以上。同樣，生物陶粒能較好地去除鐵、SS、細(xì)菌等，對色度也有一定的去除效果。?
電 話：(0310)3113790?
收稿日期：1999-04-08 | 
