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炭砂滤池代替快滤池处理长江陈行原水的中试研究
作者:管理员    发布于:2016-04-20 13:59:45    文字:【】【】【

  试验研究炭砂滤池代替快滤池处理长江陈行原水的中试研究高炜、周文琪2,叶辉2,张东2,张凤英3,陈文倩3(1.上海市自来水市北有限公司,上海200086;2.城市水资源开发利用(南方)国家工程研究中心,上海200082;3.上海师范大学生命与环境科学学院,上海200234)以长江陈行水库原水为研究对象,对比炭砂生物滤池和普通快速滤池对水中CODUVh、氨氮的去除效果,评价炭砂生物滤池出水生物稳定性。结果表明:炭砂双层滤料具有良好的强化过滤效果;炭砂生物滤池出水CODm均值为0.86mg/L,平均去除率53.9;UV254均值为0.017cm-1,平均去除率64.4;炭砂生物滤池对氨氮的平均去除率为84.1;该工艺出水AOC为45pg/L,生物稳定性较好。

  炭砂生物滤池;快滤池;强化过滤;生物稳定性国家水体污染控制与治理科技重大专项(2008ZX07421-004);住房和城乡建设部研究开发项目(2011-K7-6);上海市水务局科研计划项目(沪水科2011-04);上海市城乡建设和交通委科研项目(城建资金-04)近年来,随着饮用水水质标准的提高,人们对生活饮用水质量的要求变得越来越严格和苛刻。陈行水库作为上海市长江水源地之,有效库容量860万m3,主要供应月浦、泰和、吴淞三个水厂。陈行水库自建成以来,在“避污蓄清”和“避咸蓄淡”中发挥了重要作用。为了保证城市安全优质地供水,长江水源水厂的深度处理工艺改造以及应对突发水质事件中的安全应急供水技术研究显得尤为重要。

  活性炭石英砂双层滤池的过滤方式,能够发挥活性炭的吸附降解作用和石英砂的物理拦截作用〔1-2〕,在对水中有机物去除、降低出水生物可降解有机碳、改善出水水质方面取得了良好效果〔3〕。此外,采用炭砂滤生物池这种过滤方式,将水厂现有砂滤池中部分石英砂以颗粒活性炭代替,不增加新的净水构筑物,不仅节省了工艺改造成本,同时也为突发水质事件的应急处置提供了技术储备。笔者以长江陈行水库原水为研究对象,探讨炭砂生物滤池工艺对长江陈行水库原水中CODmUVm、氨氮、A0C的去除效果,以期为使用陈行水库原水水厂的运行提供技术参数和应急方案。

  1材料与方法1.1原水水质特征试验在A水厂进行,A水厂原水取自上海市长江水源地陈行水库,制水能力80万m3/d.对A水厂原水水质进行评价,评价标准采用地表水环境质量标准(GB 3838―2002),测定项目有氨氮、CODMn、铁、TP、TN等。2008―2010年该水厂原水水质情况如表1所示。由表1可知,该水厂原水除TP、TN、铁以外,均稳定达到地表水环境质量标准(GB3838―2002)中丨丨类或丨丨丨类水要求〔4〕。

  表1原水水质项目/年大值平均值大值平均值大值平均值氨氮铁1.2中试装置中试装置建于A水厂内两处加药间之间,占地面积450m2.净水工艺流程如所示。

  炭砂生物滤池处理规模2m3/h,过滤面积0.25m2,由颗粒活性炭和石英砂组成,滤层厚1.20m(石英砂层0.60m,活性炭层0.60m)。活性炭米用神华宁煤集团活性炭公司生产的2 xm(8x30目)颗粒活性炭,其具体参数如表2所示。砂滤池处理规模2m3/h,选用石英砂有效滤径Dw= 0.90爪爪,不均匀系数瓦8.=1.40,滤层厚度1.20爪。

  表2颗粒活性炭参数碘吸附值/亚甲蓝吸附苯酚吸附强度/总灰分/ 95矣10 1.3运行条件中试装置进水流量4m3/h,混凝剂选用硫酸铝,投加量约为10mg/L(以Al2O3计),高猛酸钾投加量0.5mg/L.臭氧接触池设置3级接触,第1级停留2min,第2、3级停留均为4min,臭氧投加量1.5mg/L.各处理单元冲洗方式为气水混合冲洗,反冲洗周期-14-为48h,冲洗时间为气冲2min,气水混合冲4min,水冲4min. 1.4分析方法酸钾滴定法;UV254测定采用紫外分光光度法测定(DR5000,HACH);氨氮采用纳氏试剂分光光度法测定;AOC测定采用荧光假单胞菌P17和螺旋菌N OX前后接种法〔5〕。

  2结果与讨论2.1对CODMn的去除效果炭砂滤、砂滤对CODMn的去除效果如所示。试验期间原水CODMn为1.51~2.07mg/L,平均值为1.87mg/L;砂滤出水CODMn为0.84~1.57mg/L,平均去除率为34.4;炭砂滤出水CODMn为0.60~1.07mg/L,平均去除率为54.0.由此说明,普通快速滤池主要是去除浊度和细菌,对有机物的去除效果般。而炭砂生物滤池依靠活性炭的物理吸附和炭砂双层滤料的机械截留作用达到对有机物的去除,同时滤料表面异养菌的微生物降解作用强化了对水中有机物的去除效果。

  2.2对UVm的去除效果UV254作为水中具有芳环结构或共轭双键的一类有机物,可用于表达水中天然有机物如腐殖质的含量,是非吹脱性总有机碳和总三卤甲烷生成势的良好替代参数。炭砂滤、砂滤工艺对UV254去除效果如所示。研究结果表明,砂滤对UV254平均去除率为37.0,出水UV254平均为0.030cm-1,炭砂滤池对UV254的平均去除率为64.4,出水UV254平均为0.017cm-1.活性炭表面的含羟基官能团对构成UV254的那部分有机物的选择性吸附作用较强〔6〕。此外,活图性炭表面形成的生物膜不仅可以降解相对分子质量500以下的小分子有机物,在胞外酶的作用下,还可以降解相对分子质量较大的有机物〔7-8〕。由此可见,在炭砂滤池处理单元,水中UV254的去除是活性炭吸附和微生物降解两者共同作用的结果。

  2.3对氨氮的去除效果炭砂滤池、砂滤池出水中氨氮浓度变化情况如所示。由可知,整个试验过程中原水氨氮大值为0.16mg/L,小值为0.05mg/L,平均值为0.09mg/L;砂滤池出水氨氮平均为0.02mg/L;炭砂滤池出水氨氮平均为0.01mg/L.相对于原水,砂滤池对氨氮的平均去除率为70.8,炭砂滤池对氨氮的平均去除率为84.1.笔者研究在使用高锰酸钾预氧化的条件下,炭砂滤池对氨氮的去除效果仍然维持在80以上,说明炭砂滤池中存在相当数量的硝化细菌,能够将水中的NH/-N氧化分解为N3——N. 0.1炭砂滤和砂滤工艺对氨氮的去除效果2.4对生物稳定性影响AOC与水中异养菌生长潜力有较好的相关性,因此国际上普遍以此作为饮用水生物稳定性的评价指标。中试装置各处理单元出水AOC的变化情况如表3所示。由表3可知,在笔者研究试验条件下,混凝沉淀出水AOC基本与原水中AOC持平,砂滤出xg/L,常规工艺对AOC的去除率为34.4.炭砂滤出水AOC为45xg/L,与臭氧生物活性炭出水AOC(47 xg/L)相当。由此可见,高锰酸钾预氧化炭砂滤工艺对AOC去除率为63.1,出水生物稳定性较好。

  表3各处理单元中AOC的变化情况分析项目原水沉淀砂滤炭砂滤生物活性出水炭出水3结论炭砂生物滤池对CODmh和UV254的去除效果较好,出水CODm均值为0.86mg/L,UV254平均为0.017cm-1.平均去除率为54.0和64.4,分别比普通快速滤池高19.5和27.5.在使用高锰酸钾预氧化条件下,炭砂滤池对氨氮的去除率为84.1,比普通快速滤池高13.3.炭砂生物滤池对AOC去除率为63.1,出水AOC为45xg/L,生物稳定性较好。

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