生物活性滤池处理有机微污染源水的研究与发展浅析

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1、生物活性滤池处理有机微污染源水的研究与发展浅析　　　1988年，Bablon[3]等人提出通过使用活性炭—石英砂双层滤料替代传统滤池中的单层石英砂滤料，并在双层滤料中培养微生物，可将常规滤池改造成生物活性滤池，美国、加拿大等国随即开展了一系列研究。本文将对生物活性滤池进行综合讨论。　　1生物活性滤池净化机理　　常规过滤以去除水中的悬浮物、胶体颗粒物为主，对受污染源水中溶解性有机物则无法有效去除。　　生物过滤是一种将常规过滤、颗粒活性炭吸附与生物膜氧化技术结合在一起的新型过滤工艺[4]。采用生物活性滤池代替常规滤池，不需要增加多少投资，只需对现有的常规过滤适当加以改进(如更换滤料、培养生物膜、改

2、变预消毒方法和用不含氯水进行反冲洗等)即可达到去除水中悬浮颗粒和微量有机物的双重目的。　　生物活性滤池的处理过程包含了物理化学、生物化学和水力学等诸多过程。这种处理技术是利用生物滤料巨大的比表面积和大量微孔的吸附截污作用，以及滤料表面形成的一层生物膜的生物降解作用来完成去除污染物的功能。生物膜上的微生物主要是一些好氧贫营养性微生物，这些微生物的特点是能利用各种化合物，产生对代谢产物具有高亲和力的转移酶，呼吸速率低，能在有机物浓度极低的环境下快速生长繁殖[5]。源水在与生物膜接触时，通过微生物的新陈代谢活动和生物絮凝、吸附等综合作用，使源水中的氨氮、有机物、铁和锰等逐渐被氧化和转化，达到净化水质

3、的目的。　　Strattion[6]等人对贫养微生物利用痕量有机物机理做了研究，提出了第二级利用理论，认为如果有一种基质能够提供维持细胞生长的碳源和能源，即使浓度低于Smin[7](最小基质浓度)的化合物也能被微生物氧化和利用。第二级利用理论为生物活性滤池对水中微量甚至是痕量有机物的去除提供了坚实的理论基础。　　2影响生物活性滤池的因素　　影响生物活性滤池的主要因素有：预氧化、滤料介质、EBCT、反冲洗以及絮体和颗粒的性质等。　　2.1预氧化　　预氧化对控制源水中的病原微生物、细菌总数起到关键的作用，还能使不易生物降解的有机物氧化分解为微生物易降解的有机物。因此，对微污染源水进行预氧化处理是有

4、益的。预氧化剂的选择和投加量的多少要根据源水受污染情况、生物滤池的运行情况及实际需要而定。目前国内外常用的预氧化剂有Cl2、O3及KMnO4等。　　①Cl2 加Cl2预氧化主要目的是破坏水中胶体、氧化有机物为无机物或小分子有机物以改善混凝效果，杀死源水中大部分细菌，从而达到净化源水的目的。　　但是，现有的预氯化工艺使处理后的出水有色、味。此外，水中的部分有机物(如腐殖酸和富里酸)能在加氯时产生三氯甲烷和卤乙酸，这些物质被确认为致癌物质[1]。水中余氯的存在还易使后续生物活性炭吸附容量过早地出现饱和[9]。因此，若源水中THMs及HAAs的前体物(如腐殖酸和富里酸)含量较高，就不宜在混凝沉淀之前

5、预氯化，应对现有的预加氯工艺进行改进或选用其他的预氧化剂。　　②O3 O3是一种强氧化剂，具有很好的氧化消毒能力。国外许多发达国家已采取O3氧化代替氯氧化，O3能有效地去除色、嗅，O3本身无残留、无毒害，还可以通过O3的投加补充水中溶解氧。此外，预加O3可有效去除原水中含有的THMs类有机母体，在致突变活性方面Ames试验通常为阴性[10]。　　O3预氧化使水中AOC(可同化有机碳)增加，导致水的生物稳定性变差。但是其后续的生物活性滤池可解决此问题，能有效地降低AOC值，嗅、味、浊度全面降低，使出水生物稳定性大为提高。③KMnO4 KMnO4用于去除水中的臭味和色度，对抑制藻类的生长有特效。K

6、MnO4能较好地去除污染水源中有机污染物和致突变物质[11]，KMnO4预氧化还有很好的助凝作用，可以取代预氯化，有效地控制三卤甲烷生成量。　　高锰酸钾的投加，可使得水中Mn2+增加，增加出水的色度，在操作中应根据实际情况加以控制。　　2.2滤料介质　　滤料的选择是生物活性滤池的一个中心问题。近年来，国内外研究得最多的几种单层滤料有颗粒活性炭(GAC)、石英砂、无烟煤和陶粒等，双层滤料有GAC—石英砂和无烟煤—石英砂等。　　颗粒活性炭内部具有发达的空隙结构和巨大的比表面积，具有强大的吸附性能，同时也为微生物提供了理想的栖息地。颗粒活性炭上附着的生物膜量是无烟煤、石英砂滤料的4-8倍[12]。K

7、urosawa[13]等人的研究表明，低温下GAC滤池对氨氮的去除率几乎不受影响，并对AOC能保持80％以上的去除率。　　石英砂与无烟煤均为常规滤料，曾广泛应用于常规滤池，它们也可作为生物活性滤池滤料，作为生物膜载体，以石英砂和无烟煤为滤料的生物活性滤池在适宜温度条件下去除有机物、氨氮效果较好。　　陶粒也可作为生物活性滤池滤料，陶粒生物活性滤池去除浊度、氨氮效果很好，井能较好地去除铁、SS、细菌等