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生物砂滤去除微污染水源水浊度特性与机理研究
作者:管理员    发布于:2016-04-02 15:23:19    文字:【】【】【

  生物砂滤去除微污染水源水浊度特性与机理研究宿程远张建昆2,李思敏3(1.广西师范大学环境与资源学院,广西桂林541004;2.徐州工程学院环境工程学院,江苏徐州221008;3.河北工程大学城市建设学院,河北邯郸056038)度的影响。结果表明,自然挂膜滤柱较接种挂膜滤柱对浊度的去除效果更佳;在常温(2226 C)和低温(15 C以下)条件下,生物砂滤柱对浊度的去除率分别为7684和5879.相同温度条件下,进水浊度与出水浊度存在一定的相关性,相关系数R2为0.5487;通过对进水COD、UV54与出水浊度的研究表明,有机物指标越高,则出水浊度越高。生物砂滤柱对浊度的去除可以总结为机械沉淀、生物絮凝、生物氧化作用等几个方面。采用生物砂滤柱处理微污染水源水,能够有效去除水中的浊度。

  随着工农业生产的发展,许多地区的饮用水源均受到不同程度的污染,“水质型”缺水成为水资源紧缺的重要成因之一。常规工艺对浊度去除效果明显下降,而浊度是反映水质优劣的一个十分重要的指标。浊度高时不仅会使饮用者感到不快,而且细菌、病毒及其它有害物质往往附着于形成浊度的悬基金项目:河北省自然科学基金项目(503400)浮物中,影响细菌和病毒的测定,促进细菌的生长繁殖;同时会削弱消毒剂对微生物的灭杀效果,增加需氯量。因此本文以滏阳河水为试验原水,分析了不同挂膜方式对浊度的去除效果,并对生物砂滤去除浊度的规律及影响因素进行分析研究,以提高对水中浊度的去除效率,确保饮用水水质安全。

  1材料与方法1.1试验水质试验期间滏阳河水水质如表1所示。试验分析的各项水质指标根据水和废水监测分析方法中提供的标准方法进行监测。

  表1试验期间原水水质项目浊度/小值大值平均值12试验装置试验装置如所示,生物砂滤柱由有机玻璃制成,总高度为250cm,内径为10cm,承托层高30cm,石英砂滤料高100cm,滤料粒径分布为0.6~1.2mm,平均粒径0.8mm,不均匀系数K8.<20.其中下层30cm砂滤料对浊度和细菌起把关作用。反冲洗排水管设在滤料上方70cm处,沿程设5个取样孔。

  的溶解氧(保证P(DO)>5mg/L),过滤滤速为6~8m/h,过滤周期为48h.反冲洗采用气水联合反冲洗单独气洗强度10L/(m2s)、单独气洗时间2min、联合冲洗水强度4L/(m2s)、联合冲洗气强度10L/(m2s)、联合冲洗时间4min、水漂洗强度8L/(m2-s)、水漂洗时间4min. 2结果与讨论不同挂膜方式对浊度的去除效果1号和3号滤柱采用接种挂膜法,1号滤柱接种液的配制为在滏阳河水中加入营养基质,3号滤柱的接种液是滏阳河底泥。2号滤柱采用自然挂膜方式。挂膜成熟后正常运行时,各滤柱对浊度的去除效果如所示。

  由于2号柱采用自然挂膜法,其生物活性较高,生物膜老化脱落的速率较慢,因此能有效地阻碍絮体穿透滤层,更好地发挥滤柱传统吸附截留作用和生物吸附作用,使得出水浊度较低。

  22温度对去除浊度效果的影响分析在常温和低温运行时,生物砂滤池去除原水浊度效果如所示。结果表明在常温条件(2226C)下,生物砂滤柱正常运行时对浊度的去除率为76~84,而常规水处理工艺对浊度仅为5060.在较低温度(<15 C)下生物砂滤柱对浊度的去除率降低为5879.采用生物砂滤工艺处理滏阳河微污染水源水,常温条件下对浊度的去除效果好于低水温时的去除浊度效果。这主要是因为生物砂滤柱依靠生物膜的吸附作用、微生物絮凝作用、生物降解以及生物砂滤柱的直接过滤作用等共同实现对浊度的去除。根据微生物的酶促反应原理,温度降低则微生物的新陈代谢能力和活性下降,使得浊度的去除率也有所下降。

  温度对浊度去除效果的影响23原水浊度对去除浊度的影响对同一水温下生物砂滤柱浊度去除率进行统计分析整理,以分析原水浊度对生物砂滤柱浊度去除率的影响,结果如与所示。

  进水浊度/NTU出水油度与进水浊度的相关性结果表明,在10C左右时,原水浊度小于10NTU的条件下,生物砂滤柱对浊度统计去除率是35,原水浊度大于10NTU的去除率是46.在26C左右时,原水浊度小于10NTU的条件下,浊度统计去除率是60,原水浊度大于10NTU的去除率是76.反映了进水浊度与出水浊度的相关性,其相关系数R2为0 5487,说明进水浊度对出水浊度存在影响,一定温度下生物砂滤柱对浊度去除率与原水浊度有一定关系。在相同的水温条件下,原水浊度高,浊度去除率增加。原水浊度较高时,尤其是原水浊度的组成主要为无机大颗粒悬浮物时,沉降作用起主要去除作用,大部分颗粒直接沉到柱底,通过排泥去除。当原水浊度低,悬浮颗粒较少时,直接过滤作用效果差;此时浊度的去除主要是通过生物絮凝作用,将细小颗粒絮凝成大颗粒沉淀除去;生物降解有一定的去除作用,尤其是对以有机物颗粒、胶体形成浊度为主的水源水,生物降解起着较大的作用。

  24COEWUV254对出水浊度的影响反映的是生物砂滤柱进水COEW变化与对应的出水浊度变化趋势。由于在微污染水源水中,形成浊度的颗粒物中包含有大量的有机污染物,通过生物砂滤柱中微生物对有机物的吸附降解,在一定程度上可以实现对浊度的去除;反映的是进水UV254与出水浊度的关系。UV254可反映不同水体有机物芳香族化合物或具有共扼双键的化合物的多少,对于相同水体有机物污染程度越高,对应的UV254也越高。通过对进水CODm、UV254与出水浊度的研究表明,进水有机物指标越高,则出水浊度越高。

  3生物砂滤除浊机理分析由于兼具传统过滤和生物膜的特点,生物砂滤池去除浊度机理可以总结为机械沉淀、生物絮凝、生物氧化作用等几个方面。

  生物砂滤柱所采用的石英砂滤料使其具有了典型的传统过滤特征。滤柱的吸附和截留作用使微污染水源水中的大部分悬浮颗粒被截留在滤床的孔隙中,实现对污染物的直接截留,芫成初步的固液分离,后通过生物砂滤柱的定期反冲洗将吸附截留的污染物从滤柱中排除。

  生物膜的形成是大量微生物个体在载体表面吸附、生长、繁殖,并通过微生物细胞在胞外分泌形成的,胞外聚合物使微生物细胞形成纤维状缠结结构的过程。由于具有絮凝作用的胞外聚合物的存在,生物砂滤柱生物膜具有很好的生物絮凝效果,这不仅强化了滤柱的过滤截留能力,还提高了滤层对微污染水源水中胶体物质的絮凝、吸附效率,也为生物氧化作用提供了充足有效的底物供应。另外,在生物砂滤池内部生长着的微生物不仅可以降解有机污染物,还强化了生物絮凝和过滤功能,提高了生物膜的抗反冲洗能力,所以,生物砂滤池的生物絮凝作用对滤柱的除浊能力具有强化功能。

  经由机械沉淀和生物絮凝所截留的小型颗粒有机物,乃至胶体有机物,通过附着在滤料表面的微生物的分解和吸收,促进了微生物在滤料表面的吸附生长,加快了生物膜的形成、生长,而滤料上所附着的生物膜又增加了填料表面的粗糙度,从而更加强化了滤柱的吸附截留能力。

  4结论采用自然挂膜滤柱其生物活性较高,生物膜老化脱落的速率较慢,因此能有效地阻碍絮体穿透滤层,更好地发挥滤柱传统吸附截留作用和生物吸附作用,使得出水浊度较低。同时水温对生物砂滤池去除微污染水源水中的浊度具有一定的影响,在较低温度下(<15C),生物砂滤柱对浊度的去除率为58 ~79,而在常温条件下(22~26C),生物砂滤柱对浊度有较好的去除效果,去除率为进水浊度对出水浊度的影响较大,在相同的水温条件下,原水浊度高时,沉降作用起主要去除作用,大部分颗粒直接沉到柱底,通过排泥去除,浊度去除率较高;原水浊度低时,浊度的去除主要是通过生物絮凝降解作用去除,其去除率较低。

  进水有机物浓度与浊度的去除有一定关系,滤柱出水浊度随滤柱进水〔0变化的而变化。进水有机物指标越高,则出水浊度越高。

  生物砂滤柱的除浊功能是以物理截留为主,物理、化学和生物共同作用的综合结果,主要为机械沉淀、生物絮凝、生物氧化作用等几个方面。

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