岳舜琳　　吳今明　　唐意祥
上海市自來(lái)水公司

　　摘要:水廠常規(guī)凈水處理工藝，存在不能有效地去除有機(jī)污染物，以及易生成致突變物的嚴(yán)重缺陷。因此，一般要增加臭氧——生物活性炭設(shè)施以處理被污染的原水。本文在分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，提出原水經(jīng)生物塔濾預(yù)處理后，再經(jīng)生物處理設(shè)施改造過(guò)的常規(guī)處理設(shè)備處理，最后通過(guò)生物活性炭濾池過(guò)濾并加氯消毒，即可實(shí)現(xiàn)水廠常規(guī)凈水工藝的生物處理化，將是一種合理而可行的處理系統(tǒng)。
　　關(guān)鍵詞　常規(guī)凈化工藝　生物處理

　　1 引言

　　水廠常規(guī)是采用混凝、沉淀、過(guò)濾及氯化消毒處理工藝，其功能是去除水中懸浮物和殺滅微生物為主，有機(jī)物僅有少量去除。若源水為致突變陽(yáng)性，出水仍為陽(yáng)性；即使源水中不含致突變性物，但由于在氯化消毒中也會(huì)產(chǎn)生致突變的副產(chǎn)物，這是常規(guī)處理工藝的重大缺陷。
　　為此，原水深度處理工藝的研究和應(yīng)用，日益受到重視。目前，主要是在常規(guī)處理工藝的基礎(chǔ)上，增加臭氧氧化和生物活性炭濾池過(guò)濾；也有采用活性炭吸附工藝；臭氧、過(guò)氧化氫結(jié)合紫外光照射催化，生物濾池等。但是，水廠常規(guī)凈化工藝生物處理化的研究尚未見報(bào)導(dǎo)。
　　本文就水廠常規(guī)凈化工藝生物處理化的可行性，提出一些初步的意見。

　　2　生物處理試驗(yàn)結(jié)果

　　1987～1988年，在上海市周家渡水廠進(jìn)行了“生物氧化處理黃浦江原水的研究”試驗(yàn)[1]，根據(jù)文獻(xiàn)[1]，可計(jì)算出各個(gè)工藝或組合工藝去除水中有機(jī)物的貢獻(xiàn)（表1）。

　　GCA——毛細(xì)色譜圖峰的總面積
　　表中，B——生物塔濾；
　　　　　C——活性炭生物濾池；
　　　　　CI——加氯消毒；
　　　　　O——臭氧氧化；
　　　　　To——常規(guī)混凝、沉淀、過(guò)濾（臭氧預(yù)處理）；
　　　　　T——生物塔濾預(yù)處理，后續(xù)常規(guī)工藝。

　　由表1 可見，除UV消光值外，生物塔濾B去除水中有機(jī)物的貢獻(xiàn)是十分顯著的。可見生物處理作用較為強(qiáng)烈，而CHCI3及CCI4應(yīng)認(rèn)為是曝氣作用而被去除。
　　在去除水中TOC、CODcr和降低毛細(xì)色譜面積等3個(gè)指標(biāo)方面，加臭氧的Oto、BTOC和BTOCC1工藝與不加臭氧的BT、BTC和BTCC1大體相同；在降低UV消光值方面，OTo、BTOC和BTOCC1比BT、BTC和BTCC1貢獻(xiàn)要大。CHCI3及CCI4和NH3-N經(jīng)BT工藝處理的貢獻(xiàn)比OTo大。經(jīng)過(guò)相同預(yù)處理的各個(gè)組合工藝，BTC、BTCC1去除有機(jī)物比BTOC、BTOCC1稍微差一些。經(jīng)過(guò)常規(guī)工藝處理后，加臭氧處理的作用似乎不明顯。
　　這里要強(qiáng)調(diào)生物塔濾的特點(diǎn)。它在去除水中有機(jī)物的同時(shí)，一是能去除CHCI3及CCI4等低沸點(diǎn)有機(jī)物；二是能去除氨氮，降低其后續(xù)工藝（生物活性炭濾池）的負(fù)荷及其需氧量；三是使生物塔濾出水溶解氧接近飽和，為下一步生物處理創(chuàng)造好條件。由此可得到啟示，常規(guī)工藝前用生物塔濾取代臭氧進(jìn)行原水處理，在BT之后，不必用臭氧氧化，而以生物活性炭濾池處理，或再鋪以其它生物處理即可滿足深度處理的要求。
　　Ames致突變?cè)囼?yàn)結(jié)果見圖。圖中橫座標(biāo)為每一平皿接種的經(jīng)濃縮水樣體積，縱座標(biāo)為回變菌落數(shù)。橫座標(biāo)為0時(shí)的回變菌落數(shù)即為陰性對(duì)照結(jié)果。根據(jù)劑量反應(yīng)曲線與陰性對(duì)照，即可判斷該水樣為致突變陽(yáng)性或陰性。

Ames試驗(yàn)劑量一反應(yīng)曲線圖

　　由圖可看出，加氯前BTC、BTOC工藝出水致突變?yōu)殛幮曰蛉蹶?yáng)性，加氯后的BTCC1則變成了弱陽(yáng)性，而BTOCC1則仍為陰性。
　　由上面分析表明，以BT代OTo，BTCC1代替BTOCC1工藝，其去除有機(jī)物的效果基本相同，但是，BTCC1較BTOCC1稍差一些，加氯后的BTCC1的Ames試驗(yàn)為弱陽(yáng)性，而BTOCC1為陰性。若能將BTCC1予以強(qiáng)化某一個(gè)單元工藝，則出水水質(zhì)與BTOCC1相同或超過(guò)，是有可能的。
　　河床周邊的生物膜對(duì)有機(jī)物的生物轉(zhuǎn)化起著重要的作用，生物膜法中的接觸氧化池填料有很大的比表面積，使較小的池子內(nèi)密集活性細(xì)菌，使有機(jī)物的轉(zhuǎn)化比天然河床效率高得多[2]。將常規(guī)凈化工藝設(shè)備改為既有反應(yīng)、沉淀作用，又有生物膜的凈化作用的設(shè)備，從而，有機(jī)物去除效率可大大提高；甚至可降低快濾池濾速，使之有生物濾池作用。這樣，BTCC1工藝成為BTBCC1工藝（TB表示生物處理化了的常規(guī)凈化工藝），實(shí)現(xiàn)水廠常規(guī)凈化工藝的生物處理化應(yīng)該是行之有效的。

　　3　實(shí)現(xiàn)水廠常規(guī)凈水工藝生物處理化措施

　　生物濾塔接觸時(shí)間只有1min，而生物處理作用顯著，其填料中粘附的菌膠團(tuán)中的細(xì)菌為了取得更多的食物，可以進(jìn)入水中，胞外酶也會(huì)游離于水中，這種帶有細(xì)菌和胞外酶的水進(jìn)入反應(yīng)池、快速濾將會(huì)繼續(xù)發(fā)揮生物作用。如果提高反應(yīng)池、沉淀池、濾池中微生物和酶的濃度，提高水中溶解氧，則有機(jī)物去除效率可大大提高。經(jīng)生物處理的原水，甚至有節(jié)約加礬量，延長(zhǎng)濾池周期的作用。
　　3.1　原水預(yù)處理采用生物塔濾或流化床生物濾池
　　生物塔濾　采用立波－Ⅲ填料，6m高度，水力負(fù)荷12m3/m2·h，自然通風(fēng)。
　　流化床生物濾池　采用輕質(zhì)粒料，以降低能耗，膨脹率取60%，曝氣要求出水DO達(dá)到80%～90%飽和率，以保證后續(xù)處理需氧要求。
　　3.2　反應(yīng)池改進(jìn)
　　反應(yīng)池采用回流式、折流式、折板式，保持原有過(guò)水?dāng)嗝媪魉伲虮３衷蠫T值，用斜板或立板分隔，作為附著生物的填料，間距5cm，以利于形成生物膜，停留時(shí)間維持原值，亦可考慮柔性填料。
　　3.3　沉淀池和各型澄清池
　　沉淀池、各型澄清池加斜板、斜管或柔性填料，以附著生物膜。上升流速應(yīng)不大于1mm/s或保持沉淀池原有水力負(fù)荷，即不縮短停留時(shí)間，以發(fā)揮生物反應(yīng)作用。
　　沉淀池或澄清出水，要有20～30cm的跌水曝氣，以保證后續(xù)濾池的需氧。
　　氣浮池中也可加斜板或柔性填料，使之成為具有生化作用的氣浮池。
　　3.4　砂濾池
　　砂濾池加厚濾層至1m，濾速降低至3～6m/h，最好能有氣水沖洗裝置。
　　3.5　活性炭生物濾池
　　活性炭生物濾池視需要而定，處理上海黃浦江原水應(yīng)有此設(shè)備。生物活性炭濾池濾料層厚度2m，濾速10m/h。
　　3.6　加氯或二氧化氯消毒
　　最后一道工序，是加氯或二氧化氯消毒。
　　由于形成5級(jí)生物處理和1級(jí)加氯處理的組合凈水工藝。
　　4～5級(jí)生物處理工藝中，以沉淀池、各類澄清池或氣浮池為主；反應(yīng)池、快濾池則視情況決定，因?yàn)樗鼈兊娜莘e小，水的停留時(shí)間較短。
　　采用生物塔濾預(yù)處理，實(shí)踐證明不會(huì)造成沉淀池中礬花上浮。但若采用其它曝氣措施，應(yīng)防止礬花吸附氣泡上浮，在反應(yīng)池中采用立板，要有清除積泥的措施。

　　4　常規(guī)設(shè)備生物處理的經(jīng)濟(jì)性

　　設(shè)有2萬(wàn)m3/d的常規(guī)處理水廠一座，由于水質(zhì)原因，進(jìn)行設(shè)備改造。第1方案采用臭氧預(yù)處理，并在快濾池后增加生物活性炭濾池；第2方案采用生物塔濾預(yù)處理，沉淀池加斜板或斜管，快濾池后加生物活性炭濾池，兩方案的經(jīng)濟(jì)比較如下：

　　無(wú)論設(shè)備的費(fèi)用，還是電耗，第2方案均比第1方案更經(jīng)濟(jì)。此外，在管理上第一方案比第二方案也要復(fù)雜得多。綜上所述，水廠常規(guī)處理設(shè)備生物處理化是合理和可行的。

　　5　參考文獻(xiàn)

　　[1]岳舜琳等，生物氧化處理黃浦江原水的研究，上海環(huán)境科學(xué)，1990，9(6):15～19
　　[2]鄭元景等，生物膜法處理污水，第一版，北京：中國(guó)建工出版社，1986，21～26

（1991年5月12日收到修改稿）