薛记中
邯郸市自来水公司,河北邯郸056001
摘要：由于进厂源水已受到污染，传统净水工艺出水已不能达标，采用生物陶粒滤池进行了预处理试验，并考察了其去除有机污染物、改善后续常规工艺进水水质的能力。?
关键词：生物陶粒滤池；预处理；微污染源水?
中图分类号：R123
文献标识码：C
文章编号：1000-4602-(1999)11-0066-03 滏阳河为邯郸市水源之一，近些年受到造纸废水和其他工业废水及生活污水的污染，大部分河段的氨氮，CODCr、BOD5等指标均远远超出地面水环境质量标准Ⅲ类水质。传统的净水工艺难以将水中的有机物有效去除，虽然混凝剂和氯气的投加量逐渐增大，但出厂水质却达不到令人满意的效果。
针对这一问题，在河水厂现场建立了一套处理能力为1.5m3/h的生物预处理+常规工艺净水试验系统，利用其中的生物陶粒滤池，考察其去除水中有机污染物、改善后续常规工艺进水水质的能力。 1 试验材料与装置 1.1 试验材料
试验中采用北京陶粒厂生产的陶粒作为反应器内的生物填料，该陶粒具有多孔质轻、易于挂膜和冲洗等特点，并具有一定的机械强度，表面粗糙，比表面积为469000m2/m3，总孔隙率达75.6%，因此是一种较理想的微生物载体。
1.2 工艺流程
试验工艺流程及装置见图1。 
1.3 生物陶粒滤池
池高4m,承托层厚500mm，填料粒径2～5mm，填料层高2.0m，过流截面积0.5m2，原水由底部通过大阻力配水系统进入滤池，空气通过空压机由4根DN20mm的布气支管由下而上进入滤池。气、水流量均由闸门和流量计调节，考虑到试验研究的需要，沿反应器不同高度设有观察孔和水头损失测量口及生物陶粒取样口。 2 源水水质 试验从1992年8月至1993年8月底结束，试验期间源水水质见表1。 表1 试验期间滏阳河河水厂取水口处水质| 时间 | 温度℃ | pH | 浊度
（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 | 温度：温度计现场测量?
pH值：pH值计?
浊度：浊度仪?
色度：标准比色法?
COD：标准重铬酸钾法?
OC(耗氧量)：酸性高锰酸钾法?
NH3-N、NO3--N、NO2--N、DO、Fe、Mn均按标准分析法测定。? 4 试验运行 在各个反应器的运行过程中，准确控制其进气流量，保证稳定运行；取水采用跟踪取水方法；对运行参数改变后反应器的处理出水，要待其稳定运行12h后再取样分析。
生物陶粒反应器在常温下启动，由于水中游离生物较丰富，所以采用自然挂膜。启动初期以小流量进水，每天监测陶粒池进出水OC，至OC之比稳定在30%左右时，说明生物膜已基本形成(20d)，然后开始稳定运行，逐渐调节进水流量到设计要求。
为了研究生物陶粒在低温下的挂膜特性，于1993年1月17日—2月27日启动运行小陶粒柱(设备参数为柱直径250 mm，高3 m，填料高1.5m)，流态设置为下向流，挂膜期间水温为0～7 ℃，采用自然挂膜，先以小流量进水(50 L/h)，并对进出水COD进行监测，至COD去 除率 稳定在35%左右时，标志挂膜已经完成，从而进入稳定运行阶段。试验期间水力停留时间40min，水气比为1∶1。试验结果表明：在冬季低温条件下，由于形成生物膜活性较弱，微生物生长缓慢，在陶粒表面成膜所需时间较长，约需30～40d。 5 试验结果 5.1对有机物的去除
1992年11月7日—1993年1月30日对进出水COD及去除率进行了测定，试验期间水力停留时间为40min，进水COD为17.38～52.14mg/L，水温10～20℃。
统计结果表明，试验期间原水COD>40 mg/L的出现频率为22.5%，>30 mg/L的出现频率为52.5%。
原水经生物陶粒处理后大部分出水COD<20mg/L(统计频率为80%)，在水温0～20 ℃的 试验范围内COD的去除率>30%的出现频率为87.5%，>40%的出现频率为75%，>50%的出现频率为45%。
本试验中不同温度范围内生物陶粒池对COD的去除效果表明：生物陶粒在温度0～3 ℃时COD的去除率<40%，4～13℃时去除率达50%以上，14～21 ℃时COD去除率高达56%以上，22～25℃时，COD去 除率高达60%以上，因此水温升高使微生物新陈代谢作用得到加强，有助于生物 处理效果的提高。但在冬季低温时，生物滤池也具备去除40%以上COD的能力，其原因一是由于低水温时陶粒池内微生物仍保持有一定的活性，某些种属的微生物在低温下仍能够生长；二是由于生物膜的固定生长特点，使陶粒池内对低温水质有较好的适应能力，从而使生物陶粒仍具有一定的降解有机污染物的效果。
5.2 对NH3-N的去除效果
试验期间水温为4～20℃。当进水NH3-N浓度为0.22～2.12mg/L时，出水NH3-N为0.03～0.46mg/L，去除率变化范围为75%～99%，平均去除率为92.46%。
各种温度下对NH3-N去除效果的数据统计结果表明，温度22～25℃时，生物陶粒具有较高的硝化能力，去除率保持在98%以上；在8～21℃时，可以保持在90%以上；在2～7℃时也有一定的硝化能力，去除率可保持在70%～80%；但在0～1℃时原水NH3-N为4.1～4.45mg/L，去除率只有12.09%。
原因一是由于细菌能在低温下利用较小的能量进行生长和繁殖，所以仍具有一定的硝化活性，二是由于陶粒颗粒填料的选用有利于硝化细菌在陶粒的粗糙表面生长、固定，并获得较高的硝化细菌浓度，从而使生物陶粒在低温下也有较强的转化NH3-N为亚硝酸盐或硝酸盐的能力。
5.3 对浊度的去除效果
生物陶粒滤池对浊度的去除效果是：当原水浊度为5.5～33NTU，陶粒出水浊度0.8～3.7NTU，去除率为50.00%～97.58%。
各个温度范围生物陶粒滤池过滤对浊度去除效果的统计结果表明，在水温0～3℃时去除率为53.33%～67.20%，水温4～21℃时对浊度的去除率可保持在70%～90%，22～25℃时去除率可达90%以上，这说明生物絮凝在吸附并截留颗粒方面有较好的作用，在低温(3℃以下)仍有较好的吸附凝聚作用。
对浊度去除效果的频率统计表明，原水浊度为5～33NTU时，生物陶粒池出水浊度>5NTU的出现频率为82%，出水浊度>3NTU的出现频率为60%，浊度去除率>70%的出现频率为64%，>60%的出现频率80%。
5.4 对色度、Fe、SS、细菌的去除
表2为生物陶粒滤池对色度、Fe、SS、细菌的去除效果。 表2 生物陶粒滤池对色度、Fe、SS、细菌的去除效果| 时间 | 温度 | 色度 | Fe | SS | 细菌 | | 进水（倍） | 出水（倍） | 去除率（%） | 进水（mg/L） | 出水（mg/L） | 去除率（%） | 进水（mg/L） | 出水（mg/L） | 去除率（%） | 进水（个/L） | 出水（个/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 | 统计结果表明，生物陶粒滤池可以去除色度：20%～40%，在温度为0～5 ℃时，可以除铁：30%～45%，除SS：40%～60%，截留细菌：70%～80%；在温度6～19℃时可以 除铁：50%～90%，除SS：50%～70%(有时高达85%以上)，截留细菌：70%～92%。
试验过程中，尽管生物因陶粒滤池对OC和COD有较好的去除作用，但对色度的去除能力仅为3 0%～40%，尤其在原水色度较高时(50～70倍)去除率更低，只有20%～30%，这说明滏阳河水中形成色度的某些有机物质不能被生物陶粒滤池有效地去除，在这方面还需进一步研究。
在一个反冲周期的大部分时间内，生物陶粒对SS有较好的控制，但接近周期末端时，因脱落生物膜穿透陶粒层，会引起出水中SS增大，所以对SS的去除率变化较大，一般能保持在50%～70%，只是在接近反冲时去除率有所下降，只有20%～40%。 6 结论 ①选用陶粒做为生物载体对受造纸废水污染的滏阳河水进行生物预处理是可行的。水温为20～25℃时，生物陶粒可采用自然挂膜。在水温低时(<7 ℃)，采用自然挂膜同样获得了成功，但需培养30～40 d左右，才能初步形成生物膜，对原水COD的去除可达35%。
②生物陶粒预处理在水温为0～3 ℃时COD可去除40%，浊度可去除50%～67%，5～25 ℃时COD可去除50%～60%，浊度可去除74%～90%；原水COD<45mg/L ，可保证出水COD<20 mg/L，浊度<3 NTU。
③生物陶粒有较好的硝化能力，氨氮去除率在水温为0～1 ℃时可达12%，水温为2～7 ℃时，可保证在70%～80%，8～21℃时可保证在90%以上，22～25℃时可高达98%以上。同样，生物陶粒能较好地去除铁、SS、细菌等，对色度也有一定的去除效果。?
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收稿日期：1999-04-08 | 
