薛記中
邯鄲市自來水公司,河北邯鄲056001
摘要：由于進廠源水已受到污染，傳統凈水工藝出水已不能達標，采用生物陶粒濾池進行了預處理試驗，并考察了其去除有機污染物、改善后續常規工藝進水水質的能力。?
關鍵詞：生物陶粒濾池；預處理；微污染源水?
中圖分類號：R123
文獻標識碼：C
文章編號：1000-4602-(1999)11-0066-03 滏陽河為邯鄲市水源之一，近些年受到造紙廢水和其他工業廢水及生活污水的污染，大部分河段的氨氮，CODCr、BOD5等指標均遠遠超出地面水環境質量標準Ⅲ類水質。傳統的凈水工藝難以將水中的有機物有效去除，雖然混凝劑和氯氣的投加量逐漸增大，但出廠水質卻達不到令人滿意的效果。
針對這一問題，在河水廠現場建立了一套處理能力為1.5m3/h的生物預處理+常規工藝凈水試驗系統，利用其中的生物陶粒濾池，考察其去除水中有機污染物、改善后續常規工藝進水水質的能力。 1 試驗材料與裝置 1.1 試驗材料
試驗中采用北京陶粒廠生產的陶粒作為反應器內的生物填料，該陶粒具有多孔質輕、易于掛膜和沖洗等特點，并具有一定的機械強度，表面粗糙，比表面積為469000m2/m3，總孔隙率達75.6%，因此是一種較理想的微生物載體。
1.2 工藝流程
試驗工藝流程及裝置見圖1。 
1.3 生物陶粒濾池
池高4m,承托層厚500mm，填料粒徑2～5mm，填料層高2.0m，過流截面積0.5m2，原水由底部通過大阻力配水系統進入濾池，空氣通過空壓機由4根DN20mm的布氣支管由下而上進入濾池。氣、水流量均由閘門和流量計調節，考慮到試驗研究的需要，沿反應器不同高度設有觀察孔和水頭損失測量口及生物陶粒取樣口。 2 源水水質 試驗從1992年8月至1993年8月底結束，試驗期間源水水質見表1。 表1 試驗期間滏陽河河水廠取水口處水質| 時間 | 溫度℃ | pH | 濁度
（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 | 溫度：溫度計現場測量?
pH值：pH值計?
濁度：濁度儀?
色度：標準比色法?
COD：標準重鉻酸鉀法?
OC(耗氧量)：酸性高錳酸鉀法?
NH3-N、NO3--N、NO2--N、DO、Fe、Mn均按標準分析法測定。? 4 試驗運行 在各個反應器的運行過程中，準確控制其進氣流量，保證穩定運行；取水采用跟蹤取水方法；對運行參數改變后反應器的處理出水，要待其穩定運行12h后再取樣分析。
生物陶粒反應器在常溫下啟動，由于水中游離生物較豐富，所以采用自然掛膜。啟動初期以小流量進水，每天監測陶粒池進出水OC，至OC之比穩定在30%左右時，說明生物膜已基本形成(20d)，然后開始穩定運行，逐漸調節進水流量到設計要求。
為了研究生物陶粒在低溫下的掛膜特性，于1993年1月17日—2月27日啟動運行小陶粒柱(設備參數為柱直徑250 mm，高3 m，填料高1.5m)，流態設置為下向流，掛膜期間水溫為0～7 ℃，采用自然掛膜，先以小流量進水(50 L/h)，并對進出水COD進行監測，至COD去 除率 穩定在35%左右時，標志掛膜已經完成，從而進入穩定運行階段。試驗期間水力停留時間40min，水氣比為1∶1。試驗結果表明：在冬季低溫條件下，由于形成生物膜活性較弱，微生物生長緩慢，在陶粒表面成膜所需時間較長，約需30～40d。 5 試驗結果 5.1對有機物的去除
1992年11月7日—1993年1月30日對進出水COD及去除率進行了測定，試驗期間水力停留時間為40min，進水COD為17.38～52.14mg/L，水溫10～20℃。
統計結果表明，試驗期間原水COD>40 mg/L的出現頻率為22.5%，>30 mg/L的出現頻率為52.5%。
原水經生物陶粒處理后大部分出水COD<20mg/L(統計頻率為80%)，在水溫0～20 ℃的 試驗范圍內COD的去除率>30%的出現頻率為87.5%，>40%的出現頻率為75%，>50%的出現頻率為45%。
本試驗中不同溫度范圍內生物陶粒池對COD的去除效果表明：生物陶粒在溫度0～3 ℃時COD的去除率<40%，4～13℃時去除率達50%以上，14～21 ℃時COD去除率高達56%以上，22～25℃時，COD去 除率高達60%以上，因此水溫升高使微生物新陳代謝作用得到加強，有助于生物 處理效果的提高。但在冬季低溫時，生物濾池也具備去除40%以上COD的能力，其原因一是由于低水溫時陶粒池內微生物仍保持有一定的活性，某些種屬的微生物在低溫下仍能夠生長；二是由于生物膜的固定生長特點，使陶粒池內對低溫水質有較好的適應能力，從而使生物陶粒仍具有一定的降解有機污染物的效果。
5.2 對NH3-N的去除效果
試驗期間水溫為4～20℃。當進水NH3-N濃度為0.22～2.12mg/L時，出水NH3-N為0.03～0.46mg/L，去除率變化范圍為75%～99%，平均去除率為92.46%。
各種溫度下對NH3-N去除效果的數據統計結果表明，溫度22～25℃時，生物陶粒具有較高的硝化能力，去除率保持在98%以上；在8～21℃時，可以保持在90%以上；在2～7℃時也有一定的硝化能力，去除率可保持在70%～80%；但在0～1℃時原水NH3-N為4.1～4.45mg/L，去除率只有12.09%。
原因一是由于細菌能在低溫下利用較小的能量進行生長和繁殖，所以仍具有一定的硝化活性，二是由于陶粒顆粒填料的選用有利于硝化細菌在陶粒的粗糙表面生長、固定，并獲得較高的硝化細菌濃度，從而使生物陶粒在低溫下也有較強的轉化NH3-N為亞硝酸鹽或硝酸鹽的能力。
5.3 對濁度的去除效果
生物陶粒濾池對濁度的去除效果是：當原水濁度為5.5～33NTU，陶粒出水濁度0.8～3.7NTU，去除率為50.00%～97.58%。
各個溫度范圍生物陶粒濾池過濾對濁度去除效果的統計結果表明，在水溫0～3℃時去除率為53.33%～67.20%，水溫4～21℃時對濁度的去除率可保持在70%～90%，22～25℃時去除率可達90%以上，這說明生物絮凝在吸附并截留顆粒方面有較好的作用，在低溫(3℃以下)仍有較好的吸附凝聚作用。
對濁度去除效果的頻率統計表明，原水濁度為5～33NTU時，生物陶粒池出水濁度>5NTU的出現頻率為82%，出水濁度>3NTU的出現頻率為60%，濁度去除率>70%的出現頻率為64%，>60%的出現頻率80%。
5.4 對色度、Fe、SS、細菌的去除
表2為生物陶粒濾池對色度、Fe、SS、細菌的去除效果。 表2 生物陶粒濾池對色度、Fe、SS、細菌的去除效果| 時間 | 溫度 | 色度 | Fe | SS | 細菌 | | 進水（倍） | 出水（倍） | 去除率（%） | 進水（mg/L） | 出水（mg/L） | 去除率（%） | 進水（mg/L） | 出水（mg/L） | 去除率（%） | 進水（個/L） | 出水（個/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 | 統計結果表明，生物陶粒濾池可以去除色度：20%～40%，在溫度為0～5 ℃時，可以除鐵：30%～45%，除SS：40%～60%，截留細菌：70%～80%；在溫度6～19℃時可以 除鐵：50%～90%，除SS：50%～70%(有時高達85%以上)，截留細菌：70%～92%。
試驗過程中，盡管生物因陶粒濾池對OC和COD有較好的去除作用，但對色度的去除能力僅為3 0%～40%，尤其在原水色度較高時(50～70倍)去除率更低，只有20%～30%，這說明滏陽河水中形成色度的某些有機物質不能被生物陶粒濾池有效地去除，在這方面還需進一步研究。
在一個反沖周期的大部分時間內，生物陶粒對SS有較好的控制，但接近周期末端時，因脫落生物膜穿透陶粒層，會引起出水中SS增大，所以對SS的去除率變化較大，一般能保持在50%～70%，只是在接近反沖時去除率有所下降，只有20%～40%。 6 結論 ①選用陶粒做為生物載體對受造紙廢水污染的滏陽河水進行生物預處理是可行的。水溫為20～25℃時，生物陶粒可采用自然掛膜。在水溫低時(<7 ℃)，采用自然掛膜同樣獲得了成功，但需培養30～40 d左右，才能初步形成生物膜，對原水COD的去除可達35%。
②生物陶粒預處理在水溫為0～3 ℃時COD可去除40%，濁度可去除50%～67%，5～25 ℃時COD可去除50%～60%，濁度可去除74%～90%；原水COD<45mg/L ，可保證出水COD<20 mg/L，濁度<3 NTU。
③生物陶粒有較好的硝化能力，氨氮去除率在水溫為0～1 ℃時可達12%，水溫為2～7 ℃時，可保證在70%～80%，8～21℃時可保證在90%以上，22～25℃時可高達98%以上。同樣，生物陶粒能較好地去除鐵、SS、細菌等，對色度也有一定的去除效果。?
電 話：(0310)3113790?
收稿日期：1999-04-08 | 
