微污染源水净化新工艺—生物强化过滤研究

李德生，黄晓东，王占生
清华大学环境科学与工程系

　　摘要：通过对传统工艺中的普通滤池进行生物强化，可以使原水中氨氮(NH3-N)的去除率由原来的30%～40%提高到93%，亚硝酸盐氮(NO-2-N)的去除率由零提高到95%，有机物(CODMn)的去除率由20%提高到40%左右，出水浊度保证在1 NTU以下，经消毒后能满足卫生学指标的要求。经长期运行测定，在滤速10 m/h、反冲洗(1～2次)/d情况下依然保持良好的处理效果。该技术不增加任何新设施，只是强化现有工艺，是解决微污染源水水质的一项新途径。
　　关键词：微污染源水；净化；普通滤池；生物强化过滤
　　中图分类号：TU991.2
　　文献标识码：A
　　文章编号：1000-4602(2000)10-0018-03

A New Process for Micro?Polluted Source Water Treatment?Biologically
 Enhanced Filtration
LI De?sheng，HUANG Xiao?dong，WANG Zhan?sheng
(Depart.of Environ Sci.and Eng.,Qinghua Univ.,Beijing 100084,China)

　　Abstract: Biological enhancement of ordinary filter in the conventional process was studied.The results showed that removal rate of ammonia nitrogen raised to 93% from 30%～40%,that of nitrite raised to 95% from zero and that of organic matter(CODMn) raised to about 40% from about 20%.Turbidity of filtered water was assured below 1 NTU and could meet the requirement of sanitary index after disinfection. Through a long operating time, the treatment efficiency of the system still kept high at filtration rate of 10 m/h and backwash frequency of (1～2 time)/d. Only enhancing the conventional treatment process, the new process is a way to deal with micro?polluted source water without increasing any equipment.
　　Keywords: micro?polluted water;  purification; conventional filter; biologically enhanced filtration

　　对微污染源水的处理，目前国内外研究最多的是对原水进行预处理、出水深度处理和强化混凝。这些方法在微污染源水水质处理中起到了一定作用，但它要求在原处理工艺的基础上增加新设施，或对原设施进行大改造，因此增加了一次性投资和运行成本。本研究在分析强化混凝理论方法的基础上提出了强化过滤的新概念。强化过滤是对普通滤池进行生物强化，由生物滤料与石英砂滤料组合而成，该工艺既可以起生物、过滤作用，又不增加任何新的设施，因而具有非常重要的意义。

　　1  试验内容

　　生物滤料与石英砂组成双层滤池，石英砂在下，对浊度和细菌起把关作用。生物滤料的滤层高度为700 mm，石英砂层高为300 mm。
　　试验以进、出水中NH3-N、NO-2-N、CODMn、Fe、Mn、浊度、色度等为评价指标。
　　强化过滤以表面曝气为微生物生长提供氧气，进水溶解氧保证在7 mg/L左右。

　　2  试验结果

　　2.1  与普通滤池对污染物去除的对比试验
　　在滤速10 m/h左右，强化过滤与普通滤池对NH3-N、NO-2-N、CODMn的去除效果见图2、3、4(普通滤池出水不加氯)。浊度、色度和Fe、Mn的去除情况见表1。

　　2.2  出水细菌分析
　　强化过滤与普通滤池出水中细菌总数、大肠杆菌的变化情况见表2。

　　3  试验结果分析

　　图2、3、4是强化过滤与普通滤池对NH₃-N、NO₂^-_N、COD_Mn去除效果的多次试验数据汇总，其中强化过滤对NH3-N的去除率由普通滤池的30%～40%提高到93%，NO₂^-_N由普通滤池出水无去除作用到去除率提高到95%，有机物COD_Mn去除率由20%提高到40%左右。现场试验证明：在原水水温为8～32 ℃时，强化过滤出水NH3-N可一直保持在0.5 mg/L以下，NO₂^-N可维持在0.05 mg/L以下，COD_Mn的去除率一般在30%左右。由此可见，温度对强化过滤去除NH₃-N、NO₂^-N、CODMn的能力影响较小，即使在试验水温较低时(8～15℃)，强化过滤对有机物的去除率仍可达到20%以上。出现上述结果的原因是：硝化细菌为自养菌，这种细菌一旦在所用过滤材料上生长成膜，其生命力就较旺盛，不易受其他因素的影响；另外，硝化菌的自身氧化分解速率随温度降低而变小，表明能在较低水温条件下利用较小的能量进行生长和繁殖，从而可导致硝化细菌数量的积累增加，保持较强的硝化能力。有机物在低温下的降解是由于水温低时生物膜内微生物仍保持有一定的活性，某些种类的微生物仍能快速生长繁殖，生物膜固定生长特点也使生物滤料内微生物对低温水质有了较好的适应能力，从而使生物仍具有一定的降解有机物的效果。
　　表1结果表明：强化过滤对原水浊度、色度、Fe、Mn均有较高的去除效果，浊度的去除效率比普通滤池提高了40%左右，由于生物的降解作用，色度去除率也比普通滤池提高了40%左右，对原水中溶解性铁和锰也有较好的生物氧化能力，其去除率分别比普通滤池提高60%左右。
　　表2表明：强化过滤的出水中细菌总数和大肠杆菌数均得到不同程度的降低，再经加氯消毒后，这两项卫生学指标均满足了饮用水水质标准的要求。由此可见，生物强化过滤不但可以利用生物作用去除水中大量的污染物质，而且对细菌也有一定的截留作用。
　　试验研究还表明，为适应一般砂滤池的特性，对生物强化滤池模拟砂滤池进行频繁反冲洗试验，结果显示生物强化过滤所载生物膜受反冲洗的影响较小，在反冲洗(1～2次)/d的情况下依然保持良好的处理效果。

　　4  结论

　　①生物强化过滤的试验结果表明，它能有效地去除水中的氨氮、亚硝酸盐氮、有机物、Fe、Mn、浊度、色度等(NH₃-N去除率由原来的30%～40%提高到93%，NO₂-N由无去除作用提高到95%，COD_Mn由20%提高到40%左右，Fe的去除提高到96%以上，Mn的去除提高到92%以上，浊度保证在1 NTU以下，色度保证在1倍以下)。
　　②生物强化过滤能在较高滤速下运行(10 m/h左右)，反冲洗对其影响不大。
　　③生物强化滤池只是对现有工艺的强化，不增加任何新设施，是解决微污染源水水质的一项新途径。

　　参考文献：
　　[1] 陈培康，裘本昌.给水净化新工艺[M].学术书刊出版社，1990.
　　[2] Daniel Urfer,Peter M Huck,et al.Biological filtration for Bom and particle 　removal:artical review[J].J AWWA,1997，89(12)：83-98.
　　[3] Mouchet P.…[J].J AWWA,1992，84(4)：158.

　　作者简介：李德生(1965-)，男，山东人，兰州铁道学院副教授，硕士，研究方向：水质工程与环境保护。
　　作者通讯处：730070兰州铁道学院环境工程系
　　电话：(0931)8938177
　　收稿日期：2000-04-17