| 李家就 楊文進(jìn) 朱建國(中國市政工程中南設(shè)計(jì)研究院)
范次樵 陳可榮 沈軍(廣州市自來水公司) 摘 要 采用生物接觸氧化池對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。可見，在相同填料水力負(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 生物接觸氧化池對間歇運(yùn)行有較強(qiáng)的適應(yīng)性能，停止運(yùn)行24 h對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.富營養(yǎng)化湖泊水源生物預(yù)處理研究.中國給水排水，1992；8(6)：4?
作者簡介：李家就 男 63歲 高級工程師
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