地質工程師中級職稱范文預處理污染水源研究

　　摘要：利用以火山巖為填料的曝氣生物濾池(BAF)進行了預處理污染水源水的試驗研究。試驗結果表明，BAF能夠有效的去除氨氮，NO2--N及錳。當進水氨氮<2.7mg/L時，BAF可在濾速為25m/h的水力負荷下運行,氨氮去除率大于81%。當進水氨氮介于2.7-4mg/L時，BAF可在濾速為16m/h的水力負荷下運行,氨氮去除率為95%。BAF對CODMn的去除率平均22%。反沖洗對火山巖表面附著的生物膜影響很小，處理效果在反沖洗后0.5-1h內能恢復到反沖洗前的水平。當水溫達到一定值時，BAF處理效果趨于穩定。

　　關鍵詞： 火山巖,曝氣生物濾池,預處理,污染原水

　　對于以有機物(以CODMn計)污染與氨氮污染的水源水，常規處理工藝對氨氮、有機物等去除率低，出水水質不能滿足中國《生活飲用水衛生標準》(GB5749-2006)的要求。為了提高處理工藝對污染物的去除能力，進行生物預處理是必要的。本研究利用火山巖填料為載體的生物曝氣濾池(BAF)作為水處理的預處理工藝，在嘉興市貫涇港水廠進行了生物預處理試驗。

　　1 裝置與方法

　　1.1 BAF實驗裝置

　　試驗裝置如圖1 所示。

　　BAF 濾柱用有機玻璃制作，規格為Φ100mm×4000mm，內裝火山巖濾料，粒徑3-5mm，外表為灰褐色，堆積密度0.992g/cm3，孔隙率58.33%，比表面積3.978cm2 /g，填料層高度為2.0m，在濾料層與濾板之間設卵石層。以濾板為零點，在濾柱壁上每隔30cm設置一個取樣口，取樣管內徑25mm，以利于取水樣與填料樣品。BAF運行方式為氣、水同向流(氣水均為下進上出)，氣沖強度為10-15 L/(m2·s)和水沖強度為10 L/(m2·s)。

　　1.2 原水水質

　　試驗用水采用嘉興貫涇港水廠進廠水，試驗期間源水水質變化范圍見表1。

　　1.3 主要檢測項目與方法

　　氨氮：納氏試劑分光光度法;NO2--N：N-(1-萘基)-乙二胺分光光度法; CODMn：酸性高錳酸鉀法;錳：過硫酸銨分光光度法;水溫：溫度計。

　　2 結果與討論

　　試驗采用直接進原水掛膜，掛膜期濾速5.5m/h，氣水比1:1，掛膜期間每天測氨氮，當氨氮的去除率在90%左右時即認為掛膜成熟。試驗期間，水溫變化范圍為8.6-24℃，曝氣量按氣水比計為1:1。

　　2.1 BAF對氨氮的去除情況

　　實驗期間氨氮變化如圖2所示，原水氨氮最大值為3.49mg/L，最小值為1.49mg/L，平均值為2.2mg/L;BAF出水氨氮最大值為0.13mg/L，最小值為0.08mg/L，平均值為0.1mg/L;BAF對原水的氨氮去除率為95.17%。火山巖BAF對氨氮有著較高的去除率，原因可能是BAF中的火山巖填料表面粗糙，比表面積大，孔隙率高，為微生物提供了理想的生長和繁殖場所，有利于微生物附著生長，因此生長較慢的微生物如亞硝化細菌和硝化細菌可以較好生長，從而使BAF對氨氮具有良好的去除效果。

　　2.2 BAF對亞硝酸鹽的去除情況

　　試驗期間NO2--N變化如圖3所示，原水NO2--N最大值為0.394mg/L，最小值為0.115mg/L，平均值為0.254mg/L;經過BAF后，NO2--N最大值為0.039mg/L，最小值為0.002g/L，平均值為0.016mg/L;NO2--N平均去除率為92.73%。BAF穩定運行期間，BAF沒有出現NO2--N的積累現象，濾層生物膜中亞硝化菌與硝化細菌能保持平衡，BAF有著很強的硝化作用。

　　2.3 BAF對CODMn 的去除情況

　　試驗期間CODMn變化如圖4所示，原水CODMn最大值為6.82mg/L，最小值為5.69mg/L，平均值為6.16mg/L;經過BAF后，CODMn 最大值為5.2mg/L，最小值為4.5mg/L，平均值為4.8mg/L;BAF對原水的CODMn 平均去除率為22%。去除率波動范圍較大，但總體上對有機物(CODMn)有一定的去除。BAF對CODMn的去除原理主要有兩方面：一方面在于粒狀濾料的機械截留作用，能去除部分膠體狀有機物;另一方面，是依靠火山巖表面生物膜的接觸絮凝、生物氧化作用達到對水中懸浮物質、膠體顆粒和溶解性物質等污染物質的去除[1]。

　　2.4 BAF對錳和鐵的去除情況

　　穩定運行時，當進水錳介于0.317-0.558mg/L時，出水錳均值為0.082mg/L，BAF對錳的去除率為77.96%;本試驗BAF對鐵的去除率為52.45%，出水中鐵的濃度為0.611mg/L。火山巖BAF對錳有著較好的去除作用，出水錳能達到國標要求，出水鐵雖不能達到國標限值，但在后續處理工藝中仍可有效去除。

　　2.5 濾速對BAF運行效果的影響

　　當水溫14.2-24℃、氣水比為1:1。濾速分別在5.5、16、25 m/h運行時，對氨氮、NO2--N、有機物的去除效果影響見圖5。

　　由圖5可知，當濾速≥8m/h時，BAF去除CODMn有一定的影響，去除率從12%下降到4%左右，因此對于去除CODMn 來說，最大濾速不能超過8m/h，即水力停留時間不小于15min。濾速對氨氮去除也有一定影響，當原水氨氮小于2.7mg/L時， BAF可在濾速25m/h高濾速下運行，氨氮去除率大于81%。當進水氨氮為2.7-4mg/L時，BAF可在濾速為16m/h的水力負荷下運行,氨氮去除率為95%，當濾速小于16m/h，水力負荷對NO2--N的去除沒有影響，沒有造成NO2--N的累積，濾層生物膜中亞硝化菌與硝化細菌能保持平衡，BAF在濾速16-25m/h運行時有時會出現一定的NO2--N的積累。

　　2.6 反沖洗對BAF的影響

　　BAF穩定運行時反沖洗周期為四周，采用氣水聯合反沖，先氣沖10min，再水沖10分鐘，氣沖強度為10-15L/(m2·s)，水沖強度為10 L/(m2·s)。反沖洗0.5-1h后取樣測定，氨氮的去除率大于90%，CODMn 的去除率也恢復到正常的水平，在反沖洗后從BAF對氨氮及有機物的去除效果來看適宜的反沖洗強度和反沖洗時間幾乎不會對生物濾池的去除效果產生影響，而且反沖洗后處理效果恢復很快。

　　2.7 溫度對BAF處理效果的影響

　　當水溫大于10℃時，氨氮的去除效果趨于穩定，穩定大于14℃時，CODMn的去除效果趨于穩定。當水溫介于8.6-10℃時，氨氮的去除率在50%-70%，當水溫大于10℃時，氨氮的去除效果達到了90%以上;當水溫介于8.6-14℃時，CODMn 的去除率僅為11.3%，當水溫大于14℃時，CODMn 的去除率達到了22%。隨著水溫的進一步提高，當污染水中氨氮及有機物的含量較低時，達到一定的停留時間(氨氮5min、有機物15min)，溫度不再是主要的影響因素。BAF是利用微生物對污染物質進行氧化分解，必然受到溫度的影響，但這種能夠影響是試驗范圍內對裝置的運行是可以接受的。

　　3 結論

　　(1)將火山巖BAF作為污染水源水預處理工藝可有效去除氨氮、NO2--N，若以去除氨氮為目的，當進水氨氮<2.7mg/L時，BAF可在濾速為25m/h的水力負荷下運行,氨氮去除率大于81%

　　(2)BAF 對水中有機物有一定去除作用，對CODMn的去除率為22%左右。

　　(3)反沖洗對火山巖BAF的影響小，處理效果在反沖洗能夠快速恢復。

　　(4)溫度對BAF的運行有一定影響，但在可接受范圍內。

　　參考文獻(References)

　　[1] 王健, 陸少鳴.BAF+常規工藝中砂濾池凈水效果研究[J]. 環境工程學報,2010, 4 (3):599-602.