地質(zhì)工程師中級(jí)職稱范文預(yù)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(jìn)行了預(yù)處理污染水源水的試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，BAF能夠有效的去除氨氮，NO2--N及錳。當(dāng)進(jìn)水氨氮<2.7mg/L時(shí)，BAF可在濾速為25m/h的水力負(fù)荷下運(yùn)行,氨氮去除率大于81%。當(dāng)進(jìn)水氨氮介于2.7-4mg/L時(shí)，BAF可在濾速為16m/h的水力負(fù)荷下運(yùn)行,氨氮去除率為95%。BAF對(duì)CODMn的去除率平均22%。反沖洗對(duì)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(nèi)能恢復(fù)到反沖洗前的水平。當(dāng)水溫達(dá)到一定值時(shí)，BAF處理效果趨于穩(wěn)定。

　　關(guān)鍵詞： 火山巖,曝氣生物濾池,預(yù)處理,污染原水

　　對(duì)于以有機(jī)物(以CODMn計(jì))污染與氨氮污染的水源水，常規(guī)處理工藝對(duì)氨氮、有機(jī)物等去除率低，出水水質(zhì)不能滿足中國《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)的要求。為了提高處理工藝對(duì)污染物的去除能力，進(jìn)行生物預(yù)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(yù)處理工藝，在嘉興市貫涇港水廠進(jìn)行了生物預(yù)處理試驗(yàn)。

　　1 裝置與方法

　　1.1 BAF實(shí)驗(yàn)裝置

　　試驗(yàn)裝置如圖1 所示。

　　BAF 濾柱用有機(jī)玻璃制作，規(guī)格為Φ100mm×4000mm，內(nèi)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(shè)卵石層。以濾板為零點(diǎn)，在濾柱壁上每隔30cm設(shè)置一個(gè)取樣口，取樣管內(nèi)徑25mm，以利于取水樣與填料樣品。BAF運(yùn)行方式為氣、水同向流(氣水均為下進(jìn)上出)，氣沖強(qiáng)度為10-15 L/(m2·s)和水沖強(qiáng)度為10 L/(m2·s)。

　　1.2 原水水質(zhì)

　　試驗(yàn)用水采用嘉興貫涇港水廠進(jìn)廠水，試驗(yàn)期間源水水質(zhì)變化范圍見表1。

　　1.3 主要檢測(cè)項(xiàng)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(jì)。

　　2 結(jié)果與討論

　　試驗(yàn)采用直接進(jìn)原水掛膜，掛膜期濾速5.5m/h，氣水比1:1，掛膜期間每天測(cè)氨氮，當(dāng)氨氮的去除率在90%左右時(shí)即認(rèn)為掛膜成熟。試驗(yàn)期間，水溫變化范圍為8.6-24℃，曝氣量按氣水比計(jì)為1:1。

　　2.1 BAF對(duì)氨氮的去除情況

　　實(shí)驗(yàn)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(duì)原水的氨氮去除率為95.17%。火山巖BAF對(duì)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(zhǎng)和繁殖場(chǎng)所，有利于微生物附著生長(zhǎng)，因此生長(zhǎng)較慢的微生物如亞硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌可以較好生長(zhǎng)，從而使BAF對(duì)氨氮具有良好的去除效果。

　　2.2 BAF對(duì)亞硝酸鹽的去除情況

　　試驗(yàn)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(jīng)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(wěn)定運(yùn)行期間，BAF沒有出現(xiàn)NO2--N的積累現(xiàn)象，濾層生物膜中亞硝化菌與硝化細(xì)菌能保持平衡，BAF有著很強(qiáng)的硝化作用。

　　2.3 BAF對(duì)CODMn 的去除情況

　　試驗(yàn)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(jīng)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(duì)原水的CODMn 平均去除率為22%。去除率波動(dòng)范圍較大，但總體上對(duì)有機(jī)物(CODMn)有一定的去除。BAF對(duì)CODMn的去除原理主要有兩方面：一方面在于粒狀濾料的機(jī)械截留作用，能去除部分膠體狀有機(jī)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(dá)到對(duì)水中懸浮物質(zhì)、膠體顆粒和溶解性物質(zhì)等污染物質(zhì)的去除[1]。

　　2.4 BAF對(duì)錳和鐵的去除情況

　　穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，當(dāng)進(jìn)水錳介于0.317-0.558mg/L時(shí)，出水錳均值為0.082mg/L，BAF對(duì)錳的去除率為77.96%;本試驗(yàn)BAF對(duì)鐵的去除率為52.45%，出水中鐵的濃度為0.611mg/L。火山巖BAF對(duì)錳有著較好的去除作用，出水錳能達(dá)到國標(biāo)要求，出水鐵雖不能達(dá)到國標(biāo)限值，但在后續(xù)處理工藝中仍可有效去除。

　　2.5 濾速對(duì)BAF運(yùn)行效果的影響

　　當(dāng)水溫14.2-24℃、氣水比為1:1。濾速分別在5.5、16、25 m/h運(yùn)行時(shí)，對(duì)氨氮、NO2--N、有機(jī)物的去除效果影響見圖5。

　　由圖5可知，當(dāng)濾速≥8m/h時(shí)，BAF去除CODMn有一定的影響，去除率從12%下降到4%左右，因此對(duì)于去除CODMn 來說，最大濾速不能超過8m/h，即水力停留時(shí)間不小于15min。濾速對(duì)氨氮去除也有一定影響，當(dāng)原水氨氮小于2.7mg/L時(shí)， BAF可在濾速25m/h高濾速下運(yùn)行，氨氮去除率大于81%。當(dāng)進(jìn)水氨氮為2.7-4mg/L時(shí)，BAF可在濾速為16m/h的水力負(fù)荷下運(yùn)行,氨氮去除率為95%，當(dāng)濾速小于16m/h，水力負(fù)荷對(duì)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(xì)菌能保持平衡，BAF在濾速16-25m/h運(yùn)行時(shí)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)一定的NO2--N的積累。

　　2.6 反沖洗對(duì)BAF的影響

　　BAF穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)反沖洗周期為四周，采用氣水聯(lián)合反沖，先氣沖10min，再水沖10分鐘，氣沖強(qiáng)度為10-15L/(m2·s)，水沖強(qiáng)度為10 L/(m2·s)。反沖洗0.5-1h后取樣測(cè)定，氨氮的去除率大于90%，CODMn 的去除率也恢復(fù)到正常的水平，在反沖洗后從BAF對(duì)氨氮及有機(jī)物的去除效果來看適宜的反沖洗強(qiáng)度和反沖洗時(shí)間幾乎不會(huì)對(duì)生物濾池的去除效果產(chǎn)生影響，而且反沖洗后處理效果恢復(fù)很快。

　　2.7 溫度對(duì)BAF處理效果的影響

　　當(dāng)水溫大于10℃時(shí)，氨氮的去除效果趨于穩(wěn)定，穩(wěn)定大于14℃時(shí)，CODMn的去除效果趨于穩(wěn)定。當(dāng)水溫介于8.6-10℃時(shí)，氨氮的去除率在50%-70%，當(dāng)水溫大于10℃時(shí)，氨氮的去除效果達(dá)到了90%以上;當(dāng)水溫介于8.6-14℃時(shí)，CODMn 的去除率僅為11.3%，當(dāng)水溫大于14℃時(shí)，CODMn 的去除率達(dá)到了22%。隨著水溫的進(jìn)一步提高，當(dāng)污染水中氨氮及有機(jī)物的含量較低時(shí)，達(dá)到一定的停留時(shí)間(氨氮5min、有機(jī)物15min)，溫度不再是主要的影響因素。BAF是利用微生物對(duì)污染物質(zhì)進(jìn)行氧化分解，必然受到溫度的影響，但這種能夠影響是試驗(yàn)范圍內(nèi)對(duì)裝置的運(yùn)行是可以接受的。

　　3 結(jié)論

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

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

　　(3)反沖洗對(duì)火山巖BAF的影響小，處理效果在反沖洗能夠快速恢復(fù)。

　　(4)溫度對(duì)BAF的運(yùn)行有一定影響，但在可接受范圍內(nèi)。

　　參考文獻(xiàn)(References)

　　[1] 王健, 陸少鳴.BAF+常規(guī)工藝中砂濾池凈水效果研究[J]. 環(huán)境工程學(xué)報(bào),2010, 4 (3):599-602.