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新型复合多层滤料滤池处理微污染水的过滤技术研究
作者:管理员    发布于:2016-05-10 08:45:13    文字:【】【】【

  项目,国家“九五”攻关子项目。

  ~)女,四川隆昌人,助教,硕士,主要从事给水处理理论及技术研究。

  水中有机物复杂多样,各有机物在吸附性、可生物降解性、极性或非极性、饱和链或非饱和链方面的性质都不相同。

  理想的滤料应该是对极性、非极性、饱和、非饱和有机物均有效的全面的平衡体系。近年来,国内外研究得多的是单层滤料和双层滤料。单层滤料有颗粒活性炭(GVC)、石英砂、无烟煤和陶粒等,双层滤料有GA:―石英砂和无烟煤一石英砂等,其性质都比较单一。基于对理想吸附材料的理解,笔者设计了新型复合多层滤料滤池,通过对单、双层滤料生物活性滤池的滤床结构的改善一改变单一的滤料组成,采用极性和非极性滤料的搭配,获得除浊和生物降解去除有机物效果均良好的过滤技术。

  1试验介绍1.1新型复合多层滤料滤池简介新型复合多层滤料滤池由活性和惰性滤料复合构成滤床,在保持滤池去除悬浮物功能的基础上,强化了滤池去除有机物的能力。其中的活性滤料和惰性滤料均由极性和非极性滤料复合构成。由于极性、非极性滤料的同时存在,活性滤料能互补地吸附、去除有机物;惰性滤料能适合多种细菌生长,并在保证滤池生物作用的前提下降低了滤床的造价。该滤池采用空气充氧,是一种生物滤池。

  1.2试验目的本次试验主要对比两种新型复合多层滤料滤池和双层滤料生物活性滤池的挂膜情况和它们在充氧条件下处于稳定运行期对C)EMNH3―N色度、浊度的去除情况及过滤性能,得到复合多层滤料滤池相比于双层滤料生物活性滤池的特点。

  1.3试验装置和试验条件1.3 1试验装置试验场设在内江市第二自来水厂,包括三根滤柱的过滤系统。滤柱是无色透明有机玻璃柱,内径100mm高3.0m滤柱底部设有穿孔配气板及气水反冲洗的穿孔配气管,气源为一台EMA―2000型空压机。滤床上部设有曝气头,气源为一台A―06型空压机。滤柱侧面设有取样管,与测压板相连,取样口间距10m滤柱系统布置示意见模型试验在内江市第二水厂进行,沱江源水经管道加药(聚合氯化铝)和两级絮凝沉淀后进入试验滤柱,水源水及试验进水的水质情况如表1所示,从表1可知,原水中C)!和NH―N都达不到国家地面水三类水体允许的标准,属于微污染水。

  表1水厂原水及试验原水水质项目浊度色度渡)原水试验原水试验所用滤料可分为吸附性能优良的活性滤料和吸附性能一般的惰性滤料,前者包括GAC和活性氧化铝(AA)后者包括陶粒(MT)、无烟煤(MC)、氧化铝滤料(MA)、瓷砂(MK)、石英砂(MSi)。三个滤柱的滤料层分别为三种类型,其中12是复合多层滤料滤床,GAC和AA分别装填于1柱的底层及2柱的表层,2=柱底部还设有一定厚度的石英砂作为出水浊度保护区,3=柱是双层滤料生物活性滤床,它们的具体构成情况见表2表2试验滤床构成粒径主3=柱滤料构成厚度构成厚度构成厚度32运行条件三滤柱的过滤周期是72h采用三段式气水反冲洗。12柱按照正交试验,选定的佳反冲洗强度及时间如下。

  2试验结果1挂膜试验滤柱采用自然挂膜,滤速为2m/h气水比约为11挂膜期间的水温为23―N为挂膜期间三滤柱的CCDn去除变化见本试验检测项目有:过滤前后水的浊度、水温、c(DM1口氨氮等。经一年的运行,三滤柱对CDn的去除情况见和表3对NA―N的去除情况和过滤性能评价见表4 5对色度、浊度的去除情况分别见5和稳定运行期间各滤柱的CCDMn去除率表3各滤柱的CODMl去除率项目滤柱大值小值平均值运行天数(d)各滤柱稳定运行期间出水的色度EBCT―平均出水色度2稳定运行期的过滤效果表4各滤柱的NH―N去除率)项目滤柱大值小值平均值1100.表明,三滤柱的挂膜时间都比较短(1 2=柱约4d3=柱约8d)这是得益于充足的溶解氧和适宜的温度、酸碱度等环境条件。12柱的挂膜速度明显快于3=柱,说明吸附性能好、孔隙容积大的滤料易于挂膜。1和2=柱的CODn去除率在开始运行的6d内(未通气)及充氧运行的初2d内都呈下降趋势,说明这段时间内生物膜尚未形成,吸附作用是去除有机物的主要机理。充氧2d后,T柱和2=柱的CDn去除率分别为284和266(>15)NH3―N去除率分别为82 4和780以后一直比较稳定,第4天观察到滤料表面以下3m内滤料已呈黄褐色,表层滤料经镜检发现多种细菌,认为此时完成挂膜。

  及表3表明,去除率由高到低排序为2133=柱的CDM去除率低说明瓷砂作为一种微生物膜载体比不上复合型生物滤料,复合型生物滤料中极性、非极性滤料的互补搭配确能提高有机物去除率,这证明了选用极性、非极性滤料复合构成滤床的合理性。而12=柱同为复合多层滤料滤床,且1=柱的活性滤料((。ACAA)量多于2柱,但其去除有机物的能力却低于2=柱,这样的结果是由于生物活性滤池去除有机物的机理除了滤料的物化吸附,还有生物膜的生物吸附和生物降解作用,而且后两者还对有机物的去除起着主要作用。研究结果表明,由于沿滤床由上而下水中的溶解氧及基质浓度均在减少,因此生物量、生物膜活性也由上而下递减,滤床表层利于细菌生长繁殖。此试验中的活性滤料GAC和AA与惰性滤料MA和MT相比,有更好的吸附性能,在2=柱中放于表层,一方面可以为生长在其表面的细菌更好地富集基质和氧;另一方面又提供了大量不易被水流冲刷的孔隙给生物膜作为附着表面,所以与1柱相比,2柱有更利于细菌生长的整体环境。

  表4表明,三滤柱在进水氨氮一般为1~5mg4寸对NH―N的去除率由大到小排序为T柱、2=柱、3=柱,去除率平均值均在50以上,同双层滤料滤池相比,复合多层滤料滤池同样具有优势。1=柱的CODn去除率低于2柱,Mi―N去除率却高于2=柱,这与现有的理论相符。研究认为,以CDn为基质的厌氧菌和以―N为基质的自养型硝化菌之间存在对溶解氧的竞争,因为硝化菌生长时间长,在对DO的争夺中处于劣势。据此理论,在2=柱中,活性滤料处于上层更利于CODn的去除,厌氧菌生长旺盛,使硝化菌可利用的DO减少,同时生物膜增厚也阻碍了氧向生物膜的传递,这些都相对抑制了硝化菌的生长,所以2=柱的NH―N去除率低于1柱。

  表明,三滤柱对色度均有较好的去除,在稳定运行时它们的出水均低于15度,1柱有半数时间出水低于10度。1 2柱抗色度冲击负荷性能良好,在进水色度远高于50度时,1柱出水12度,2柱出水13度,均达国家生活饮用水卫生标准。表明1、2=柱的出水色度明显低于3=柱,2=柱出水的色度值受ECT影响较弱,而1柱的出水色度随EBCT的减少显著提高。

  对进行概率统计,可得到在滤柱进水浊度为1~10NIU时,三滤柱的平均出水浊度分别为35NIU046NT由运行结果可知:2柱的出水浊度随着滤速的改变波动小;1柱在2m/h的低滤速下出水浊度很低,但滤速增至4m/h时其出水浊度明显上升,在4~8m/h滤速范围内其出水浊度基本稳定;3柱在2m/h滤速下的平均出水浊度高于4m/h和8m/b下面采用生物快滤池的性能评价指标bfi3对上述三种滤池的浊度、CODn和氨氮等几项指标的综合去除能力进行分析。BF酌表达式为:出水浊度差,NIUACCD为滤池进、出水COD浓度差,mg AAMM为滤池进、出水氨氮浓度差,ng/L BF越小则表示生物快滤池的性能越好,经计算,123=滤柱的BFI平均值分别为0 3150206、0.483说明2=柱的过滤性能好。

  4结论新型复合多层滤料滤床(2)对的平均去除率为2507;当进水氨氮浓度在5mg以下时,平均去除率是6868;出水色度低于15度;浊度平均去除率约77 4,平均出水浊度为0.69NIU出水水质优于国家饮用水卫生标准,具有较好的处理效果。

  研究结果表明,采用活性和惰性两类滤料组成的新型复合多层滤料滤床(包括1和2)处理沱江微污染水均能满足限定指标的要求(CCDm去除率>15在进水NH3―N去除率<5mg条件下,NH―N去除率>50)若采用带有砂层保护区的2滤床比1可节省5柬左右的滤料费用,而处理效果仍能满足要求。

  本过滤技术适合于城市中小型水厂,可强化现有滤池的处理效果,达到既去除水中的浊度,又去除微污染水中有机污染物的目的。

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