曝气生物滤池去除水中有机污染物的试验研究

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1、曝气生物滤池去除水中有机污染物的试验研究1,2121刘景艳陈立曹国凭陶润先（1.中国市政工程华北设计研究总院,天津,300074;2.河北理工大学,河北,唐山,063000）摘要：本文通过数月的连续试验研究了曝气生物滤池（BAF）作为生物预处理工艺对源水中有机污染物的去除效果。研究表明：在冬季水温较低的情况下，需20d进行BAF的挂膜启动；运行稳定阶段，BAF对对CODMn的去除率平均为14.5%，对DOC平均去除率达到了10.83%，且其主要去除的有机物为BDOC，去除率达到54%；采用预臭氧化工艺可有效提高BAF对有机物的去除率；BAF对有机物的

2、去除率随空床停留时间的延长而增加，本研究中至45min时，基本达到稳定的阶段。关键词：曝气生物滤池有机污染物BDOC预臭氧化以“混凝—沉淀—过滤—消毒”为主体工艺的所谓“第一代净水工艺”已在世界范围内使用了百年的时间，为人类的饮水健康做出了卓越的贡献。传统工艺的处理目标为水中浊度、色度及微生物等，而对有机物尤其是溶解性有机物的去除效果有限，以CODMn计，去除率仅为20%～40%。水中的天然有机物（NOM）中大部分为腐殖质，是消毒副产物的主要前体物；近年来随着水源水的污染问题日益严重，许多人工合成的化学物质通过人类活动进入水体，不少有机化合物对人体健

3、康有急性或慢性、直接或间接的影响，如致突变、致畸、致癌、内分泌干扰等；同时，近年来给水界对于可生物利用有机物（BOM）导致的管网微生物再生长问题十分关注。2007年开始实施的《生活饮用水卫生标注》（GB5749-2006）将有机物的综合性指标“耗氧量”（CODMn）首次纳入饮用水标准中，对饮用水中有机物的摄入总量进行限制。鉴于传统净水工艺对有机物去除效果有限，一些预处理工艺和深度处理工艺得到了广泛地关注，包括生物预处理、高级氧化、活性炭吸附、生物活性炭及纳滤膜分离等技术；其中，生物预处理被认为是一种可有效去除有机污染物且较经济的技术方案。生物预处理是

4、指在常规净水工艺前增设生物处理工艺，借助微生物群体的新陈代谢活动对水中有机污染物与氨中国城镇水网氮、亚硝酸盐及铁、锰等无机污染物进行初步净化，改善水的混凝性能，减轻后续深度处理的污染负荷。目前，www.chinacitywater.org在饮用水处理中普遍采用的生物处理工艺均为生物膜类型，曝气生物滤池（BAF）[1]工艺是研究较为广泛且已有实际应用的生物预处理工艺。本试验采用生物陶粒作为填料，对曝气生物滤池处理水中有机污染物的效果进行了研究，考察了有机物去除的影响因素，并结合有机物分子量分布特征和可生物降解溶解性有机物的去除情况，初步探讨了BAF去除

5、有机物的机理。1试验装置与方法1.1试验装置本研究采用的生物陶粒滤池为有机玻璃材质，内径120mm，滤柱总高度2.8m，其中填料填充高度1.6m，下垫200mm的粗砾石作为承托层。采用生物陶粒作为滤料，陶粒直径2~5mm。滤柱运行方式为下向流，顶部进水，底部出水；曝气装置设于承托层内；同时底部设反冲洗进口，反洗排水从滤柱顶部溢流排出。试验装置的示意图如图1所示。图1曝气生物滤池示意图图1.2试验方法试验用水是某自来水厂原水（属滦河水）。试验期间原水水质情况如表2所示。表2试验期间原水水质情况项目数值试验时间2008.11～2009.6水温（℃）1.5

6、～23.5pH（无量纲）7.69～8.71（8.37）浊度（NTU）0.91～8.28（2.44）中国城镇水网耗氧量（mg/L）2.91～5.97（3.78）TOC（mg/L）2.78～3.68（3.28）DOC（mg/L）2.67～3.66（3.00）www.chinacitywater.orgBDOC（mg/L）0.412～0.701（0.515）氨氮（mg/L）0.22～0.52（0.33）-1UV254（cm）0.041～0.046（0.043）SUVA0.010～0.015（0.013）注：括号内为均值相关水质指标检测方法如下表3所示。表3

7、水质检测方法水质指标检测方法耗氧量CODΦ120×2800mmDOCTOC仪BDOC悬浮细菌培养法氨氮纳氏试剂光度法有机物分子量分布超滤膜法UV254紫外分光光度法2结果与讨论2.1曝气生物滤池的挂膜启动本试验采用自然挂膜，以原水为处理对象。前60t天BAF按气水比3:1运行，空床停留时间为1h即600mL/min；之后调整为停留时间为30min，气水比为1.5:1。在试验期间，连续取样观察，分别进行水温，浊度，CODMn及DOC等指标的检测。试验启动从2008年11月开始，在冬季原水水温较低，对BAF的挂膜启动有一定的影响。以CODMn的稳定去除为

8、考察目标，连续进水20d后，CODMn平均去除率达到10%以上，可认为挂膜成功。此期间BAF对浊度、CODM