李樹(shù)苑１，羅宜兵２，張懷宇1，田應(yīng)芳１，陸坤明３，丁扣林４?
(1中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究院，湖北武漢430010；2深圳市水務(wù)局，廣東深圳518001；3深圳市自來(lái)水〈集團(tuán)〉有限公司，廣東深圳518031；4鑫都環(huán)保實(shí)業(yè)有限公司，廣東廣州510620)
摘 要：進(jìn)行了立體網(wǎng)狀填料生物接觸氧化法預(yù)處理受污染水庫(kù)水的中試試驗(yàn)，并分析了該填料在生物接觸氧化法中的特點(diǎn)。研究表明，該法對(duì)受污染水庫(kù)水具有良好的凈化效果，維護(hù)簡(jiǎn)單、運(yùn)行成本較低。
? 關(guān)鍵詞：生物接觸氧化法；立體網(wǎng)狀填料；受污染水庫(kù)水；預(yù)處理?
中圖分類號(hào)：X524
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
文章編號(hào)：1000-4602(1999)11-0005-05 Pretreatment of Polluted Reservoir Water by Biological Oxidation with Web Like Media?
LI Shu?yuan１,LUO Yi?bing２,ZHANG Huai?yu１,TIAN Ying?fang１,LU Kun?ming３,DING Kou?lin４?(1Middle?South China Munic.Eng.Design and Res.Institute,Wuhan 430010,China;2Shenzhen Water Bureau,Shenzhen 518001,China 3Shenzhen Water Supply〈Group〉Co.Ltd.,Shenzhen 518031,China；4?Xindu Environ.Protection Industrial Co.Ltd.，Guangzhou 510620,China)?
Abstract:With a pilot scale test, the pretreatment of polluted reservoir water by biological contact oxidation process with three?dimensional web?like media was carried out. The characteristics of media were analyzed. Nearly one year‘s research showed that the process had a good purification effect on polluted reservoir water while its maintenance and operation were easy and economic.?
Keywords:biological contact oxidation process;three?dimension web?like media;polluted reservoir water;pretreatment 深圳市飲用水源來(lái)自3座水庫(kù)，都已受到不同程度的污染。為提高出水水質(zhì)，滿足現(xiàn)行的35項(xiàng)飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)及1992年國(guó)家建設(shè)部提出的《城市供水行業(yè)2000年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規(guī)劃》中一類水司的88項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)要求，進(jìn)行了多種不同工藝及其組合的試驗(yàn)。其中采用PWT立體網(wǎng)狀填料作為生物接觸氧化池處理受污染水庫(kù)水的試驗(yàn)連續(xù)進(jìn)行了12個(gè)月，取得了滿意的效果。? 1 填料? PWT型立體網(wǎng)狀填料采用改性親水性聚丙烯材料經(jīng)微機(jī)控制機(jī)械加工而成。圖1為填料立體圖。填料單體用兩根中心繩串接，單體間豎向間距h采用45mm和70mm兩種形式。?
PWT填料具有如下特點(diǎn)：?
①采用機(jī)械化生產(chǎn)制作，對(duì)保證填料的質(zhì)量提供了必要條件，避免了手工操作產(chǎn)生的誤差；?
②填料在空間上分布均勻，布?xì)獠妓阅芰己茫欣趥髻|(zhì)；?
③填料單位組裝間距可調(diào)，間距越小比表面積越大，實(shí)際使用中可根據(jù)原水水質(zhì)狀況合理確定；?
④填料單體短絲向下，能夠?qū)τ上露系臍馀菁訌?qiáng)切割作用，提高充氧效率。 ? 2 試驗(yàn)方法? 2.1試驗(yàn)裝置?
試驗(yàn)設(shè)備采用鋼結(jié)構(gòu)。平面尺寸2m×0.4m×0.4m，結(jié)構(gòu)高度4.19m，填料區(qū)高度2.95m，二級(jí)串聯(lián)穿孔管曝氣，斗底排泥。采用轉(zhuǎn)子流量計(jì)進(jìn)行水、氣計(jì)量。圖2為試驗(yàn)裝置。? 
2.2試驗(yàn)用原水?
試驗(yàn)期間采用了3座水庫(kù)水進(jìn)行試驗(yàn)，其水質(zhì)詳見(jiàn)表1。 表1 試驗(yàn)用原水水質(zhì)| 水質(zhì)指標(biāo) | 水庫(kù)A | 水庫(kù)B | 水庫(kù)C | | 最大值 | 最小值 | 平均值 | 最大值 | 最小值 | 平均值 | 最大值 | 最小值 | 平均值 | | 水溫（℃ | 30.0 | 13.8 | 22.5 | 31.3 | 24.0 | 27.1 | 29.0 | 26.5 | 28.3 | | PH | 7.03 | 6.00 | 6.64 | 7.64 | 7.04 | 7.27 | 6.97 | 6.72 | 6.87 | | 色度（度） | 80 | 13 | 32 | 42 | 19 | 24 | 35 | 10 | 21 | | 濁度（NTU） | 51.00 | 2.70 | 7.71 | 29.40 | 4.64 | 8.23 | 11.70 | 4.09 | 6.93 | | 嗅閾值 | 60 | 6 | 26 | 30 | 12 | 19 | 60 | 40 | 52 | | 氨氮（mg/L) | 4.03 | 0.16 | 1.95 | 0.44 | 0.04 | 0.11 | 0.26 | 0.01 | 0.09 | | 高錳酸鹽指數(shù)（mg/L） | 6.05 | 2.01 | 3.16 | 4.87 | 2.13 | 2.79 | 3.65 | 1.77 | 2.64 | | 亞硝酸鹽氮（mg/L） | 0.790 | 0.020 | 0.202 | 0.094 | 0.006 | 0.038 | 0.089 | 0.006 | 0.029 | | 藻類（104個(gè)/L） | 1.696 | 70 | 472 | 1598 | 256 | 483 | 3800 | 57 | 771 | | 錳（mg/L） | 0.94 | 0.09 | 0.27 | 0.99 | 0.06 | 0.26 | 0.41 | 0.09 | 0.20 | | UV254 | 0.0826 | 0.0645 | 0.0744 | | | | | | | 由表1可知，三座水庫(kù)色度、濁度、嗅閾值、氨氮及藻類等水質(zhì)參數(shù)相差較大，因而其試驗(yàn)結(jié)果有一定的廣泛意義和代表性。?
2.3 試驗(yàn)運(yùn)行?
中試裝置設(shè)在深圳市，從1997年12月初至1998年12月底連續(xù)運(yùn)行一年多。處理水量1.0～1.6m3/h，氣水比1∶1～0.56∶1，水溫13.8～31.3℃，填料水力負(fù)荷1.06～1.70m3/(m3·h)。斗底排泥，排泥間隔7d。
試驗(yàn)期間原水為中性偏酸性，未對(duì)處理效果產(chǎn)生不良影響。? 3 試驗(yàn)結(jié)果與分析 3.1不同填料間距的凈化效果對(duì)比?
試驗(yàn)選用了2種填料間距，其運(yùn)行工況如表2，凈化效果見(jiàn)表3。 表2 不同填料間距的運(yùn)行工況| 填料間距（mm） | 水力負(fù)荷[m3/m3.h)] | 氣水比 | 70
45 | 1.06～1.27
1.06～1.70 | 0.83～1.00
0.57～0.83 | 由表3可以看出，45 mm間距填料的預(yù)處理裝置在水力負(fù)荷較高、氣水比較低的條件下，嗅閾值、氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、錳、色度、藻類、濁度等方面顯著優(yōu)于70 mm間距填料的預(yù)處理裝置。 表3 不同填料間距去除效果| 項(xiàng)目 | 填料間距（mm） | 進(jìn)水 | 出水 | 去除率（%） | | 水溫（℃） | 45
70 | 31.3
26.0 | 21.3
13.8 | 26.9
18.7 | | | | | | | | PH | 45
70 | 7.03
7.46 | 6.21
6.48 | 6.65
6.90 | 7.22
7.51 | 6.28
6.57 | 6.77
6.87 | | | | | 嗅閾值 | 45
70 | 60
25 | 25
6 | 40
12 | 40
15 | 6
6 | 17
7 | 80.0
50.0 | 33.3
0.0 | 56.7
45.0 | | 氨氮*（mg/L） | 45
70 | 2.73
3.94 | 0.55
0.44 | 1.68
2.32 | 0.32
1.20 | 0.07
0.08 | 0.17
0.58 | 94.5
94.1 | 84.5
63.1 | 89.6
75.2 | | 高錳酸鹽指數(shù)（mg/L） | 45
70 | 4.87
3.86 | 1.85
2.58 | 2.97
3.01 | 3.52
3.62 | 1.47
2.07 | 2.27
2.66 | 57.8
23.3 | 7.2
1.2 | 23.4
11.5 | | 錳（mg/L) | 45
70 | 0.52
0.99 | 0.11
0.08 | 0.27
0.30 | 0.21
0.62 | ＜0.05
＜0.05 | 0.11
0.16 | 89.6
74.3 | 35.3
0.1 | 60.1
46.3 | | 色度（度） | 45
70 | 80
42 | 13
19 | 31
32 | 44
26 | 8
15 | 17
20 | 62.5
57.1 | 26.7
5.3 | 44.8
37.3 | | 亞硝酸鹽氮（mg/L） | 45
70 | 0.790
0.280 | 0.009
0.012 | 0.156
0.158 | 0.714
0.176 | 0.001
0.002 | 0.041
0.099 | 97.1
84.6 | 3.3
-103.8 | 73.9
37.3 | | 藻類（104個(gè)/L） | 45
70 | 3800
633 | 72
70 | 847
317 | 360
146 | 9
9 | 90
52 | 94.2
97.0 | 66.1
52.9 | 89.3
83.6 | | 濁度（NTU） | 45
70 | 43.50
32.00 | 3.32
4.49 | 7.83
8.39 | 4.81
19.00 | 1.17
2.50 | 2.05
4.66 | 92.9
62.4 | 20.9
18.4 | 73.8
44.4 | | UV254 | 45 | 0.0826 | 0.0645 | 0.0753 | 0.0785 | 0.0373 | 0.0657 | 53.8 | 4.0 | 12.7 | | 注 *忽略原水氨氮＜0.40mg/L的數(shù)據(jù)。 | 3.2 對(duì)不同水質(zhì)的凈化效果
3.2.1有機(jī)污染物?
采用高錳酸鹽指數(shù)作為反映有機(jī)物污染程度的指標(biāo)。試驗(yàn)期間高錳酸鹽指數(shù)一般為2～4 mg/L，少數(shù)時(shí)候接近5mg/L，平均3mg/L，屬Ⅱ類至Ⅲ類水體。?
生物接觸氧化池對(duì)高錳酸鹽指數(shù)的去除率表現(xiàn)為：隨著生物池運(yùn)行歷時(shí)的增加，去除率逐漸增大，說(shuō)明生物膜成熟，活性增強(qiáng)；填料間距減少(比表面積增大)，生物膜量增大，去除率升高；去除率亦隨進(jìn)水濃度的升高而增大。?
3.2.2濁度?
試驗(yàn)中原水濁度變化較大，而出水濁度變化范圍遠(yuǎn)小于原水。生物接觸氧化對(duì)濁度的去除主要靠生物吸附、生物降解和生物絮凝作用，一般運(yùn)行穩(wěn)定的生物接觸氧化池可以去除50%左右的濁度，因此生物接觸氧化池不僅能除濁，而且對(duì)常規(guī)處理工藝實(shí)際起到了調(diào)節(jié)水質(zhì)的作用。?
3.2.3錳?
生物接觸氧化對(duì)錳的去除效果較好，主要是靠曝氣的作用將Mn2+氧化成Mn4+，并有生物氧化作用。生物接觸氧化裝置出水錳為0.21～0.05 mg/L，平均0.11 mg/L，再經(jīng)常規(guī)工藝處理可達(dá)到0.10 mg/L以下。?
3.2.4藻類?
試驗(yàn)對(duì)水庫(kù)水藻類種屬及在水庫(kù)中的豎向分布進(jìn)行了分析，其藻類種屬60個(gè)左右，以隱藻、針桿藻、顫藻、蘭纖維藻為主，占總量的70%左右，其他種屬的藻類約占30%。藻類在水庫(kù)中的豎向分布大致為表層藻類種屬多、數(shù)量大，沿水深的方向逐漸減少。表4為生物接觸氧化池對(duì)不同藻類種屬的去除率，可見(jiàn)其對(duì)不同藻類去除率均較高。 表4 生物接觸氧化池對(duì)不同藻類種屬的去除率| 水樣 | 數(shù)量（104個(gè)/L） | 隱藻 | | | | | | 數(shù)量（104個(gè)/L） | 比例（104個(gè)/L） | 數(shù)量（104個(gè)/L） | 比例（104個(gè)/L） | 數(shù)量（104個(gè)/L） | 比例（104個(gè)/L） | 數(shù)量（104個(gè)/L） | 比例（104個(gè)/L） | 數(shù)量（104個(gè)/L） | 比例（104個(gè)/L） | | 原水 | 504 | 75 | 14.8 | 15 | 3.0 | 82 | 16.3 | 52 | 10.3 | 280 | 55. | | 出水 | 42 | 2 | 4.8 | ＜1 | | 8 | 19.0 | 4 | 9.5 | 28 | 66.7 | | 去除率（%） | 91.7 | 97.3 | ＞99 | 90.2 | 92.3 | 90.0 | | 注 1998年5月4日取樣分析。 | 3.2.5 氨氮、亞硝酸鹽氮?
生物接觸氧化對(duì)氨氮、亞硝酸鹽氮的去除是該工藝的主要目的之一，穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)去除效果較好，氨氮去除率一般為70%～90%，亞硝酸鹽氮去除率大于50%，經(jīng)后續(xù)工藝處理后，能夠滿足飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)氨氮濃度＞4 mg/L時(shí)，提高供氧量，增加水中溶解氧和水力接觸時(shí)間是維持和提高處理效率的關(guān)鍵。?
3.2.6 異臭?
使水體產(chǎn)生異臭的主要生物有：放線菌、藻類和真菌。通常水的霉臭由放線菌引起，芳香臭、植物臭(如藻臭、青草臭)、魚(yú)腥臭等由藻類引起，尤以藍(lán)藻最易使水發(fā)生異臭。由于藻類在新陳代謝過(guò)程中會(huì)分泌發(fā)臭物質(zhì)，當(dāng)某種藻類大量繁殖時(shí)，水中某種發(fā)臭物質(zhì)含量劇增，致使水體帶有某種異臭。異臭物濃度很低的原水通過(guò)常規(guī)處理后不會(huì)產(chǎn)生不適感。?
對(duì)水異臭狀況的評(píng)價(jià)常用嗅閾值(TON)，TON是將水樣用無(wú)臭水稀釋到剛剛能聞出臭味時(shí)的稀釋倍數(shù)。TON越大，表示水中發(fā)臭物質(zhì)的含量越高。?
水源發(fā)生異臭和水溫有密切關(guān)系，一般在水溫較高時(shí)發(fā)生。試驗(yàn)期間，5月—11月TON一般30～60；12月—來(lái)年4月則較低，一般10～20。生物接觸氧化除臭較經(jīng)濟(jì)，不產(chǎn)生副產(chǎn)物，對(duì)TON的去除率一般為40%～60%，最高達(dá)80%，平均57%。國(guó)家對(duì)嗅閾值目前尚無(wú)具體規(guī)定，但一般認(rèn)為小于8即可滿足要求。試驗(yàn)結(jié)果表明，該工藝是處理異臭水的有效方法之一。?
3.2.7色度?
生物接觸氧化池對(duì)色度的去除率在一定范圍內(nèi)較為穩(wěn)定。?
3.2.8紫外吸光度
UV254是水樣經(jīng)0.45mm膜過(guò)濾后在254 nm波長(zhǎng)下用2 cm比色皿測(cè)得的紫外吸光度，主要代表水體中芳香烴化合物的相對(duì)量，也可作為THMs前體物的替代參數(shù)。試驗(yàn)表明，對(duì)其去除率約為4%～54%，平均13%。接觸氧化工藝對(duì)較難降解的芳香烴化合物也有一定的去除效果。?
3.3立體網(wǎng)狀填料的運(yùn)行特點(diǎn)
試驗(yàn)中，PWT立體網(wǎng)狀填料表現(xiàn)出較好的性能：?
①填料上生物膜分布均勻，沒(méi)有明顯積泥，未產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象。如果填料本身存在空間上的不均勻分布，在密實(shí)的地方會(huì)產(chǎn)生積泥，會(huì)減少有效的生物膜量，并影響配水的均勻，從而降低處理效果。?
②運(yùn)行中不需要反沖洗，可直接排泥。在一年的運(yùn)行期間，沒(méi)有反沖洗過(guò)而效果未受影響，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)運(yùn)行，并節(jié)省了反沖洗費(fèi)用。其他幾種不同形式或不同填料的生物預(yù)處理裝置反沖洗需時(shí)30～90 min，反沖洗耗水量及反沖洗后初排水水量相當(dāng)于總處理水量的0.5%～3%。?
③充氧效率高。在同樣采用穿孔管曝氣的條件下，較其他填料充氧效率高，接近微孔曝氣。試驗(yàn)中原水溶解氧0.08～2.14 mg/L，在氣水比0.6∶1的條件下充氧35～40min后，出水溶解氧提高到6.32～8.96mg/L，與微孔曝氣器的充氧效率接近。另外，穿孔曝氣管的制作、維護(hù)費(fèi)用相對(duì)較低。?
④掛膜期短，在水溫15 ℃左右歷時(shí)25～30 d；水溫25～28 ℃僅需10～15d。? 4 結(jié)論? ①新型立體網(wǎng)狀填料作為生物接觸氧化池的填料，進(jìn)行受污染水庫(kù)水的生物預(yù)處理工藝在技術(shù)上是可行的。在氣水比1∶1～0.56∶1、水溫13.8～31.3 ℃、填料水力負(fù)荷1.06～1.70m3/（m3·h)的條件下，能夠有效降低原水中的有機(jī)物、氨氮、藻類、亞硝酸鹽、錳、臭味、色度、濁度等，對(duì)芳香烴類化合物也有一定的去除效果，顯著改善原水水質(zhì)。
②生物膜在填料上厚度保持均勻，未產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象，對(duì)濁度較高受污染水源水的處理具有明顯的好處，有利于生物接觸氧化池的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，減少維護(hù)工作量，降低運(yùn)行成本。
③填料的制作采用機(jī)械化生產(chǎn)，對(duì)保證填料的質(zhì)量提供了必要條件，避免了手工操作產(chǎn)生的誤差。實(shí)際使用中還可根據(jù)原水水質(zhì)狀況合理確定填料間距。對(duì)試驗(yàn)所用水源，推薦采用45 mm間距。
④填料充氧效率較高，與微孔曝氣器的充氧效率接近，而穿孔曝氣管的制作、維護(hù)費(fèi)用相對(duì)較低。
⑤掛膜期相對(duì)較短，條件適宜時(shí)可短至10～15 d。
⑥生物接觸氧化池的處理效果根據(jù)不同的水源水水質(zhì)亦會(huì)有一定的差異，工程實(shí)施時(shí)應(yīng)進(jìn)行必要的試驗(yàn)研究，以合理選取有關(guān)的設(shè)計(jì)參數(shù)。 參考文獻(xiàn)：? [１]崔玉川，傅濤?我國(guó)城市給水發(fā)展現(xiàn)狀與特點(diǎn)?中國(guó)給水排水，1999，15(2)：52-54
[2]汪光燾等?城市供水行業(yè)2000年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規(guī)劃 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1993.49-59.
作者簡(jiǎn)介：李樹(shù)苑(1958- )，男，湖北武漢人，中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究院高級(jí)工程師，碩士。
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收稿日期：1999-06-04 | 
