生物接触氧化法处理微污染源水的研究进展及应用

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1、生物接触氧化法处理微污染源水的研究进展与应用陈汉辉,孙国胜(广东省东深供水局,广东深圳518021)摘　要:本文概述了生物接触氧化法净化水质的原理、水质处理效果、主要影响因素、国内应用情况、优势和局限性,指出传统工艺处理微污染源水已不能满足要求,生物接触氧化预处理与传统处理工艺结合是一种经济有效的改善自来水水质的方法。关键词:微污染源水;生物预处理;生物接触氧化;有机污染物中图分类号:R123·6　　文献标识码:A　　文章编号:1006-947x(2000)增-0132-04　　氮、磷和有机物含量超标以及由此造成的水质富营养化是目前我国水污染的主要问

2、题。加强水源保护和改进水处理工艺是提高饮用水水质,确保安全供水的两项有效措施。由于行政、法律、经济和技术等方面的原因,水源水质的改善仍需相当长一段时间;而以这类微污染水源作为饮用源水,采用混凝、沉淀、过滤和氯化消毒等传统的水处理工艺,已难以有效地去除源水中的污染物质,氯化消毒还导致对人体健康危害更大的三卤甲烷(THMs)等“三致”物质的形成。70年代以来,各种微污染源水处理方法在许多国家和地区得到推广和应用,其中生物预处理工艺因其对氨氮和有机物等污染物的去除效果好而倍受瞩目,生物接触氧化法就是生物预处理工艺中一种有代表性、研究较深入和应用较多的类型。

3、1　生物接触氧化法净化水质的原理生物接触氧化法也叫浸没式生物膜法,是一种介于活性污泥法和生物滤池之间的生物膜法工艺,主要由池体、填料、布水装置和曝气系统4部分组成。对于微污染源水,有机物浓度不高,且存在一定量的无机碳酸盐(碱度),在曝气充氧条件下,自养型的硝化细菌和异养微生物以好氧生物膜的形式附着于填料表面上,钟虫、喇叭虫、寡毛类、枝角类和软体动物等原生动物和后生动物也栖息在生物膜上,并有蓝藻、绿藻和硅藻等多种藻类,形成一个复杂的生物群落。源水与生物膜接触时,通过微生物的新陈代谢活动和生物吸附、絮凝、氧化、硝化、合成和摄食等综合作用,使源水中氨氮、铁

4、、锰和有机物等逐渐被氧化和转化,达到净化水质的目的。肖羽堂、许建华对生物接触氧化法净化微污染源水的机理进行研究,结果表明填料生物膜的厚度很薄,只有污水生物处理生物膜厚度的1/10左右,膜内溶解氧充足,无厌氧层存在,膜内主要细菌是高好氧贫营养性微生物,生物接触氧化净化水质是一个高度综合、好氧的生物作用过程。由于曝气充分,使水体中溶解状态的气体或挥发性物质吹散到大气中去,也对水质净化起到一定的作用。污染物去除过程的主要反应方程式如下:2NH+4+3O2亚硝酸盐细菌　→2NO-2+4H++2H2O+能量2NO-2+O2硝酸盐细菌　→2NO-3+能量4CxH

5、yOz+(4x+y-2z)O2　→2xCO2+2yH2O+能量可见氨氮和有机物的氧化均是需氧过程,1gNH+4完全氧化成NO-3需氧4·57g;同时硝化过程中释放出H+,使pH值下降,故源水中应有足够的碱度对反应过程进行缓冲调节。生物接触氧化法具有如下特点:①填料比表面积大,提供了巨大的生物栖息空间,使大量的生物得以附着生长,生物膜比较稳定,延长生物停留时间,有利于一些生长较慢的微生物如硝化细菌等自养菌的不断积累。②填料对气泡起到切割、阻挡和吸附的作用,使气泡的停留时间和气液接触表面积增加,加快氧的转移速率,提高了传质效果和对氧的吸收能力,减少曝气量

6、。③曝气强度大,池内空气、水流扰动剧烈,生物膜不断更新保证其活性,代谢物质的流动和更新速度快,浓度梯度大,加快了传质速度。由于以上特点,生物接触氧化法具有处理水量大,处理时间短,容积负荷高,对冲击负荷有较强的适应性,出水水质较稳定,污泥产率低,运行费用低,占地面积小,运行灵活,操作管理方便等优点。2　生物接触氧化法处理微污染源水的效果应用生物接触氧化法处理微污染源水,通常采用自然挂膜法,以氨氮和化学需氧量去除率达到稳定水平作为挂膜成功的标志。生物接触氧化法对源水中氨氮、溶解性可生物降解有机物、铁、锰、浊度和藻类等均有较好的去除效果。广州市自来水公司采

7、用生物接触氧化法对受污染的珠江水源水进行生物预处理,中试结果表明:当填料负荷为1m3/m3·h,气水比为2:1时,可去除氨氮92%,亚硝酸盐氮80%,生化需氧量85%,藻类69%,处理效果好于塔式生物滤池,并可降低后续工艺矾耗40%,氯耗39·2%。刘文君等进行了国内第一家生产规模饮用水生物接触氧化预处理装置试验,结果表明:在气水比1:1、滤速3·6~6·0m/h时,生物预处理对水源水中有机物(OC)和氨氮的去除效率分别为13·6~20·5%和70·0~90·0%。中国市政工程中南设计院以富营养化湖泊水进行半生产性试验,运行一年多来,效果明显而且稳定

8、,在水力停留时间1~3h内,氨氮去除率81~99%、CODMn去除率18~28%、色度去除率30~60%、藻