論文作者：李家就 楊文進(jìn) 朱建國(guó) 范次樵 陳可榮 沈軍

摘要：采用生物接觸氧化池對(duì)受污染珠江水源水進(jìn)行預(yù)處理。中試結(jié)果表明，當(dāng)填料水力負(fù)荷為1 m3/(m3·h)、氣水比為2∶1時(shí)，可去除氨氮92%、亞硝酸鹽氮80%、BOD585%、藻類69%，處理效果高于塔式生物濾池。

關(guān)鍵詞：飲用水處理 生物接觸氧化池 塔式生物濾池 去除率

珠江(廣州后航道)由于受到污染，近年來水質(zhì)顯著惡化，有時(shí)江水呈灰黑色，有異嗅異味。此種水源水僅使用混凝沉淀、過濾的常規(guī)凈水工藝進(jìn)行處理，其出廠水的氨氮、亞硝酸鹽氮以及CODMn等指標(biāo)難于符合一類水司自來水水質(zhì)的要求。

為 研究 受污染珠江水源水的生物膜預(yù)處理效果， 中國(guó) 市政工程中南設(shè)計(jì)研究院與廣州市自來水公司，在廣州石溪水廠進(jìn)行了生物接觸氧化池和塔式生物濾池的對(duì)比試驗(yàn)(中試規(guī)模為1000m3/d)。試驗(yàn)期間，四座構(gòu)筑物的進(jìn)水均為同一水質(zhì)，各時(shí)段的填料水力負(fù)荷相同。

1 中試設(shè)施

1.1 生物接觸氧化池

生物接觸氧化池中試設(shè)施如圖1所示。

接觸氧化池為兩格串聯(lián)，兩格平面凈空尺寸均為1.5 m×1.5 m，總深度為4 m。原水由第一格上部入池，經(jīng)過下部連通孔進(jìn)入第二格，出水從第二格上部流出。兩格池均裝YDT彈性填料，彈性填料相鄰立繩的絲束之間有重疊，填料高度為3 m。兩格池均設(shè)中心筒，由空壓機(jī)經(jīng)穿孔曝氣管，從中心筒底向筒內(nèi)供氣。

1.2 塔式生物濾池

塔式生物濾池為三座鋼結(jié)構(gòu)池，每池凈空平面尺寸為1 m×1 m，池頂淋水配水高度為1.2 m，池底距地面0.8 m。池內(nèi)分別裝有高度為4 m、6 m、8 m的“立波型”聚氯乙烯塑料填料，池頂設(shè)穿孔配水板及固定式蓮蓬頭。原水由蓮蓬頭灑向配水板，經(jīng)填料后從底部集水槽流出。圖2為中試工藝示意圖。

2 原水水質(zhì)

1994年2月--1995年1月進(jìn)水水質(zhì)見表1。一年之中，除7月—10月外，其它時(shí)間進(jìn)水的氨氮、ODMn、BOD5都高，而以1月--3月尤甚。

表1 珠江原水水質(zhì)（1994年2月-1995年1月） mg/L

項(xiàng)目	最高	最低	月平均值
NH3-N	5.610	0.020	1.663
NO2--N	0.58	0.028	0.159
CODMn	15.14	0.68	6.54
BOD5	13.35	0.45	4.15
TOC	16.9	0.2	4.2
濁度（NTU）	322	20	58

3 結(jié)果和討論

生物接觸氧化池和塔式生物濾池都于1994年1月24日開始掛膜，掛膜期間水溫為14～18 ℃。完成掛膜歷時(shí)分別約為：生物接觸池15 d，8 m高填料塔30 d，4 m和6 m高填料塔45 d。掛膜完成時(shí)的氨氮去除率約60%。

兩種池子連續(xù)運(yùn)行觀察時(shí)間共418 d，每周取水樣化驗(yàn)6～7次。

3.1 進(jìn)、出水水質(zhì)比較

表2是在填料的6種水力負(fù)荷下，接觸氧化池、三座塔式濾池的出水及其同一進(jìn)水的五項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo) 分析 結(jié)果的平均值。

生物接觸氧化池出水的五項(xiàng)指標(biāo)平均值中，除一次濁度之外，都比三座塔式生物濾池的出水低 。當(dāng)填料水力負(fù)荷<1.44 m3/(m3·h)時(shí)，生物接觸氧化池出水的氨氮均<0.5 mg/L，而塔式生物濾池僅部分出水氨氮<0.5 mg/L。

3.2 五項(xiàng)指標(biāo)的去除率比較

生物接觸氧化池在填料水力負(fù)荷為1 m3/(m3·h)時(shí)，五項(xiàng)指標(biāo)的平均去除率分別約為：氨氮92%～96%，亞硝酸鹽氮78%～89%，CODMn27%～54%，BOD583%～89%，濁度64%。這些平均去除率下限值的氣水比是1∶1，上限值的氣水比是2∶1。

當(dāng)填料水力負(fù)荷增至1.12 m3/(m3·h)時(shí)，去除率顯著降低;隨著負(fù)荷的繼續(xù)增大，去除率相應(yīng)銳減。因此，生物接觸氧化池的填料水力負(fù)荷以采用1 m3/(m3·h)為宜。

綜合評(píng)價(jià)氣水比與五項(xiàng)指標(biāo)去除效果的關(guān)系，可以認(rèn)為氣水比2∶1優(yōu)于1∶1;氣水比在3∶1與2∶1之間以及氣水比在1∶1與0.5∶1之間均無顯著差異。因此，接觸氧化池曝氣用的氣水比以2∶1為宜。

塔式生物濾池的處理效果也是在填料水力負(fù)荷為1 m3/(m3·h)時(shí)為較好，但出水的亞硝酸鹽氮、CODMn、BOD5有時(shí)大于進(jìn)水，甚至在其他各種填料水力負(fù)荷下出現(xiàn)去除率為負(fù)值的情況，這是由于塔式生物濾池的脫膜在出水中以CODMn和BOD5等形式反映出來。

表2 生物接觸氧化池與塔式生物濾池進(jìn)出水水質(zhì)比較

項(xiàng)目	填料水力負(fù)荷[m3/(m3.h)]	原水（mg/L）	接觸氧化池出水（mg/L）	塔式濾池出水（mg/L）
				4m 高	6m 高	8m 高
氨氮	0.64	3.73	0.28	1.20	0.80	0.67
	0.80	1.13	0.04	0.09	0.06	0.05
	1.00	2.31	0.09	0.23	0.17	0.12
	1.12	0.72	0.13	0.45	0.32	0.43
	1.28	1.49	0.36	0.92	0.84	0.89
	1.44	2.18	1.03	1.55	1.70	1.55
亞硝酸鹽氮	0.64	0.115	0.079	0.167	0.190	0.209
	0.80	0.382	0.043	0.129	0.112	0.087
	1.00	0.493	0.054	0.209	0.160	0.108
	1.12	0.309	0.079	0.149	0.103	0.117
	1.28	0.173	0.129	0.155	0.165	0.165
	1.44	0.211	0.188	0.218	0.216	0.238
CODMn	0.64	10.10	6.34	8.66	9.36	9.29
	0.80	5.99	3.86	6.20	5.35	5.54
	1.00	6.24	2.85	4.19	4.60	4.31
	1.12	6.24	5.39	6.47	7.01	6.54
	1.28	5.63	4.69	5.48	5.21	5.40
	1.44	6.75	4.82	6.19	5.68	6.08
BOD5	0.64	8.07	2.83	7.42	6.44	4.95
	0.80	7.51	0.89	1.71	2.07	1.75
	1.00	8.08	0.92	1.75	1.97	1.72
	1.12	5.80	1.46	3.78	3.55	3.58
	1.28	2.90	1.79	3.37	4.05	3.27
	1.44	3.74	5.48	8.25	8.41	8.51
濁度(NTU）	0.64	51	11	27	29	32
	0.80	76	38	62	63	63
	1.00	53	19	40	41	37
	1.12	38	26	30	29	33
	1.28	56	50	49	50	47
	1.44	52	39	47	48	48

試驗(yàn)結(jié)果表明：塔愈高，氨氮和BOD5的去除率就愈高。這是由于高塔通風(fēng)好，有利于氨和揮發(fā)性BOD5的去除。

三座塔式生物濾池的90個(gè)數(shù)據(jù)中，只有8個(gè)平均值略大于或接近于生物接觸氧化池的去除率，其他82個(gè)(占89%)去除率平均值都遠(yuǎn)小于生物接觸氧化池?？梢姡谙嗤盍纤ω?fù)荷的條件下，生物接觸氧化池的生物預(yù)處理效果優(yōu)于塔式生物濾池。塔式生物濾池中的水與生物膜接觸時(shí)間不夠是其處理效果較差的主要原因。

3.3 藻類的去除比較

中試期間，珠江水源水的藻類含量為(0.17～53.1) 萬個(gè)/L，主要是直鏈藻，其次為纖維藻和圓篩藻。兩種池子的處理結(jié)果見表3。 表3 兩種池子的藻類平均去除率

項(xiàng)目	原水	生物接觸氧化池出水	塔式生物濾池出水
			4m 高	6m 高	8m 高
藻類平均含量（萬個(gè)/L）	7.46	2.31	7.22	3.32	4.37
去除率（%）		69	3.2	55.5	41.4

3.4 加藥量比較

在水力負(fù)荷為1.12 m3/(m3·h)、1.28 m3/(m3·h)時(shí)，分別取生物接觸氧化池和塔式生物濾池的出水以及原水，進(jìn)行加礬量和加氯量的試驗(yàn)。

以聚合鋁為混凝劑，投加后經(jīng)過攪拌混合、絮凝和靜置沉淀后測(cè)上清液濁度。結(jié)果表明：接觸氧化池出水的加礬量明顯少于原水，一般可節(jié)省21.1%;塔式濾池出水加礬量無明顯減少。

用次氯酸鈉加氯，與原水相比較，生物接觸氧化池出水加氯量減少25%～35%，塔式生物濾池出水加氯量減少15%～25%。

3.5 生物接觸氧化池對(duì)中斷運(yùn)行的適應(yīng)性

在水廠生產(chǎn)中，很難避免運(yùn)行中斷。為觀察生物接觸氧化池對(duì)中斷運(yùn)行的適應(yīng)性，將生物接觸氧化池停止運(yùn)行24 h，然后用停止運(yùn)行前的相同條件重新開始運(yùn)行，并于運(yùn)行后3 h、24 h分別采樣 分析 ，結(jié)果見表4。

表4說明，生物接觸氧化池中填料上的生物膜對(duì)中斷運(yùn)行有較好的適應(yīng)性。停止運(yùn)行24 h，重新開始運(yùn)行3 h后處理效果已恢復(fù)正常。

表4 生物接觸氧化池中斷運(yùn)行前后的處理效果

運(yùn)行狀況		pH		濁度（NTU）		氨氮（mg/L）		亞硝酸鹽氮（mg/L）		硝酸鹽氮（mg/L）		CODMn（mg/L）
		進(jìn)水	出水	進(jìn)水	出水	進(jìn)水	出水	進(jìn)水	出水	進(jìn)水	出水	進(jìn)水	出水
中斷運(yùn)行之前		7.00	7.10	31	28	0.86	0.50	0.146	0.072	0.81	0.77	6.23	4.96
中斷24h后重新啟動(dòng)運(yùn)行	3h后	7.00	7.10	65	12	3.18	0.41	0.096	0.051	0.45	0.73	8.81	5.13
	24h后	8.95	7.15	60	25	3.21	0.48	0.178	0.163	0.46	1.09	7.75	5.88

4 結(jié)論

① 采用生物接觸氧化池預(yù)處理受污染的珠江(廣州后航道)原水，處理效果穩(wěn)定。當(dāng)填料水力負(fù)荷為1 m3/(m3·h)時(shí)，生物接觸氧化池的去除率為：

氨氮92%～96%，亞硝酸鹽氮78%～89%，BOD583%～89%，CODMn27%～54%，濁度31%～85%，藻類69%。填料的水力負(fù)荷宜為1 m3/(m3·h)，水力負(fù)荷增高，則處理效率明顯降低，氣水體積比宜為2∶1。

② 填料4 m、6 m和8 m高的三種塔式生物濾池的處理效率也是在填料水力負(fù)荷為1 m3/(m3·h)時(shí)較好，但都明顯低于生物接觸氧化池。在1 m3/(m3·h)水力負(fù)荷的條件下，去除率為：氨氮81.7%～95.7%，亞硝酸鹽氮39.8%～79.3%，CODMn11.3%～17.3%，BOD559.9%～76.2%，濁度20.1%～34.9%，藻類22.0%～55.2%。高塔處理效果優(yōu)于低塔。

③ 生物接觸氧化池進(jìn)行預(yù)處理可降低后續(xù)混

凝沉淀工藝的礬耗。在填料水力負(fù)荷1.12 m3/(m3·h)條件下，氯耗降低25%～35%;塔式生物濾池可降低氯耗15%～25%，水力負(fù)荷增高，則降低率減小。

④ 生物接觸氧化池對(duì)間歇運(yùn)行有較強(qiáng)的適應(yīng)性能，停止運(yùn)行24 h對(duì)處理效果無明顯 影響 。

參加試驗(yàn) 研究 工作人員：張小平、王錦城、吳秀媚、蘭慶文、朱衛(wèi)南。

參考 文獻(xiàn)

1 李家就等.富營(yíng)養(yǎng)化湖泊水源生物預(yù)處理研究. 中國(guó) 給水排水，1992;8(6)：4