生物活性炭滤池的工艺特性试验研究.doc

生物活性炭滤池的工艺特性试验研究　　提要：生物活性炭滤池的工艺参数直接影响其处理效果和成本。本文分析探讨了炭床高度和空床接触时间对生物活性炭滤池净水效果的影响，认为空床接触时间是决定性因素，合理确立了生物活性炭滤池的相关工艺参数。 　　随着水源污染的日益严重，为了克服常规处理工艺的不足，满足不断提高的饮用水水质标准，对常规处理工艺出水再进行深度净化将成为自来水厂的选择之一。生物活性炭技术能有效解决水中有机污染和嗅味等问题，从而提高饮用水化学和微生物安全性，目前它已作为自来水深度净化的一个重要途径而被水工业界重视[1，2]。该技术要点是：以粒状活性炭为载体富集水中的微生物而形成生物膜，通过生物膜的生物降解和活性炭的吸附去除水中污染物，同时生物膜能通过降解活性炭吸附的部分污染物而再生活性炭，从而大大延长活性炭的使用周期。生物活性炭滤池的工艺参数直接影响其处理效果和成本，并且合适的参数值还和滤池进水水质有一定关联，在大规模应用前进行针对性的研究很有必要。 1. 试验研究方法 1.1 试验工艺流程及装置　　本次中试工艺流程为预臭氧化+混凝、沉淀、过滤+臭氧-生物活性炭，试验装置（图1），包括预臭氧化、常规处理、主臭氧化和活性炭处理系统。 　　活性炭滤池横截断面尺寸为500×500mm，高度为4.92m，内部均分两格，采用小阻力配水系统。装填ZJ-15型柱状活性炭（新华化工厂生产），该炭碘值和亚甲兰吸附值分别为961和187mg/g。生物活性炭滤池采用下向流型式，滤池采用两段式气水反冲洗，即首先以空气擦洗、再以未加氯的砂滤出水反冲，反冲洗周期为7天。　　臭氧采用Ozonia 公司的CFS-1A型臭氧发生器现场制备，以空气为气源、自来水为冷却介质。预臭氧化的臭氧接触时间和投加量分别为4.5min和1.5mg/L左右，水在塔内流速为40m/h左右。主臭氧化的臭氧接触时间和投加量分别为16min和2.0mg/L左右，水在塔内流速为22m/h左右，气水逆流接触。　　试验期间，常规处理工艺参数基本恒定，即处理水量3～3.5m3/h，混合时间6～6.5s，反应时间23.2～19.9min，沉淀池清水区上升流速1.39～1.62mm/s、斜管内上升流速 1.60～1.87mm/s，滤池滤速 6.49～7.57m/h。混凝剂和pH值调节剂分别采用液态碱铝和氢氧化钠，投加浓度分别为2.5mg/L和6mg/L左右。1.2 试验设计　　在参考现有文献的基础上，本研究首先采用2.0m和2.5m炭床高度，分别进行空床接触时间10、12min的对比试验；然后选定炭床高度，分别进行空床接触时间7.5、10、12、15、20min的对比试验。1.3 试验方法　　试验期间水温较高（26～31，平均29），生物活性炭滤池采用自然挂膜，生物膜成熟时间约15天。试验期间生物活性炭滤池进水水质如表1所示： 表1 生物活性炭滤池进水水质 ???? 指标 水温() pH值 浊度(NTU) 色度 CODMn(mg/L) 含藻量（万个体数/L） 最小 26 7.38 0.13 ＜5 0.69 5.0 最大 31 7.97 0.38 5 2.08 24 平均 29 7.68 0.24 — 1.39 11.3 　　注：表1中实测期间色度＜5的次数约占1/3。 2. 试验结果与分析 2.1 炭床高度　　当生物活性炭滤池空床接触时间分别为12min和10min时，2.0m和2.5m炭床高度的BAC池进出水浊度、CODMn的历时变化情况见图2～3，图中5/23～6/2、6/2～6/9分别对应12min和10min的试验结果。  　　由图2～3：虽然二池出水浊度、CODMn的历时变化有所差异，但平均而言差异并不明显。当空床接触时间为12min时，在2.0m和2.5m池进水浊度、CODMn均值分别同为0.33NTU、1.50mg/L的条件下，二池出水浊度、CODMn均值分别为0.29NTU和0.31NTU、1.00mg/L和1.01mg/L。当空床接触时间为10min时，在2.0m和2.5m池进水浊度、CODMn均值分别同为0.37NTU、1.60mg/L的条件下，二池出水浊度、CODMn均值分别为0.31和0.31NTU、1.30和1.40mg/L。由此可认为在本试验条件下，如果空床接触时间、进水水质等其它件相同，炭床高度对BAC池出水浊度、CODMn的影响较小。虽然图2～3也反映出BAC池出水浊度和CODMn有稍高于进水相应值的情形，但主要原因可能在于进水水质波动和取样延时、水力冲刷导致炭粒表面的生物膜和炭粉脱落，此外微生物代谢产物的排出和低浊度水的浊度分析值得进一步研究。　　实验结果（表2）还表明，在空床接触时间等其它试验条件相同时，炭床高度对BAC池出