李德生，黃曉東，王占生
清華大學環境科學與工程系

　　摘要：通過對傳統工藝中的普通濾池進行生物強化，可以使原水中氨氮(NH3-N)的去除率由原來的30%～40%提高到93%，亞硝酸鹽氮(NO-2-N)的去除率由零提高到95%，有機物(CODMn)的去除率由20%提高到40%左右，出水濁度保證在1 NTU以下，經消毒后能滿足衛生學指標的要求。經長期運行測定，在濾速10 m/h、反沖洗(1～2次)/d情況下依然保持良好的處理效果。該技術不增加任何新設施，只是強化現有工藝，是解決微污染源水水質的一項新途徑。
　　關鍵詞：微污染源水；凈化；普通濾池；生物強化過濾
　　中圖分類號：TU991.2
　　文獻標識碼：A
　　文章編號：1000-4602(2000)10-0018-03

A New Process for Micro?Polluted Source Water Treatment?Biologically
 Enhanced Filtration
LI De?sheng，HUANG Xiao?dong，WANG Zhan?sheng
(Depart.of Environ Sci.and Eng.,Qinghua Univ.,Beijing 100084,China)

　　Abstract: Biological enhancement of ordinary filter in the conventional process was studied.The results showed that removal rate of ammonia nitrogen raised to 93% from 30%～40%,that of nitrite raised to 95% from zero and that of organic matter(CODMn) raised to about 40% from about 20%.Turbidity of filtered water was assured below 1 NTU and could meet the requirement of sanitary index after disinfection. Through a long operating time, the treatment efficiency of the system still kept high at filtration rate of 10 m/h and backwash frequency of (1～2 time)/d. Only enhancing the conventional treatment process, the new process is a way to deal with micro?polluted source water without increasing any equipment.
　　Keywords: micro?polluted water;  purification; conventional filter; biologically enhanced filtration

　　對微污染源水的處理，目前國內外研究最多的是對原水進行預處理、出水深度處理和強化混凝。這些方法在微污染源水水質處理中起到了一定作用，但它要求在原處理工藝的基礎上增加新設施，或對原設施進行大改造，因此增加了一次性投資和運行成本。本研究在分析強化混凝理論方法的基礎上提出了強化過濾的新概念。強化過濾是對普通濾池進行生物強化，由生物濾料與石英砂濾料組合而成，該工藝既可以起生物、過濾作用，又不增加任何新的設施，因而具有非常重要的意義。

　　1  試驗內容

　　生物濾料與石英砂組成雙層濾池，石英砂在下，對濁度和細菌起把關作用。生物濾料的濾層高度為700 mm，石英砂層高為300 mm。
　　試驗以進、出水中NH3-N、NO-2-N、CODMn、Fe、Mn、濁度、色度等為評價指標。
　　強化過濾以表面曝氣為微生物生長提供氧氣，進水溶解氧保證在7 mg/L左右。

　　2  試驗結果

　　2.1  與普通濾池對污染物去除的對比試驗
　　在濾速10 m/h左右，強化過濾與普通濾池對NH3-N、NO-2-N、CODMn的去除效果見圖2、3、4(普通濾池出水不加氯)。濁度、色度和Fe、Mn的去除情況見表1。

　　2.2  出水細菌分析
　　強化過濾與普通濾池出水中細菌總數、大腸桿菌的變化情況見表2。

　　3  試驗結果分析

　　圖2、3、4是強化過濾與普通濾池對NH₃-N、NO₂^-_N、COD_Mn去除效果的多次試驗數據匯總，其中強化過濾對NH3-N的去除率由普通濾池的30%～40%提高到93%，NO₂^-_N由普通濾池出水無去除作用到去除率提高到95%，有機物COD_Mn去除率由20%提高到40%左右。現場試驗證明：在原水水溫為8～32 ℃時，強化過濾出水NH3-N可一直保持在0.5 mg/L以下，NO₂^-N可維持在0.05 mg/L以下，COD_Mn的去除率一般在30%左右。由此可見，溫度對強化過濾去除NH₃-N、NO₂^-N、CODMn的能力影響較小，即使在試驗水溫較低時(8～15℃)，強化過濾對有機物的去除率仍可達到20%以上。出現上述結果的原因是：硝化細菌為自養菌，這種細菌一旦在所用過濾材料上生長成膜，其生命力就較旺盛，不易受其他因素的影響；另外，硝化菌的自身氧化分解速率隨溫度降低而變小，表明能在較低水溫條件下利用較小的能量進行生長和繁殖，從而可導致硝化細菌數量的積累增加，保持較強的硝化能力。有機物在低溫下的降解是由于水溫低時生物膜內微生物仍保持有一定的活性，某些種類的微生物仍能快速生長繁殖，生物膜固定生長特點也使生物濾料內微生物對低溫水質有了較好的適應能力，從而使生物仍具有一定的降解有機物的效果。
　　表1結果表明：強化過濾對原水濁度、色度、Fe、Mn均有較高的去除效果，濁度的去除效率比普通濾池提高了40%左右，由于生物的降解作用，色度去除率也比普通濾池提高了40%左右，對原水中溶解性鐵和錳也有較好的生物氧化能力，其去除率分別比普通濾池提高60%左右。
　　表2表明：強化過濾的出水中細菌總數和大腸桿菌數均得到不同程度的降低，再經加氯消毒后，這兩項衛生學指標均滿足了飲用水水質標準的要求。由此可見，生物強化過濾不但可以利用生物作用去除水中大量的污染物質，而且對細菌也有一定的截留作用。
　　試驗研究還表明，為適應一般砂濾池的特性，對生物強化濾池模擬砂濾池進行頻繁反沖洗試驗，結果顯示生物強化過濾所載生物膜受反沖洗的影響較小，在反沖洗(1～2次)/d的情況下依然保持良好的處理效果。

　　4  結論

　　①生物強化過濾的試驗結果表明，它能有效地去除水中的氨氮、亞硝酸鹽氮、有機物、Fe、Mn、濁度、色度等(NH₃-N去除率由原來的30%～40%提高到93%，NO₂-N由無去除作用提高到95%，COD_Mn由20%提高到40%左右，Fe的去除提高到96%以上，Mn的去除提高到92%以上，濁度保證在1 NTU以下，色度保證在1倍以下)。
　　②生物強化過濾能在較高濾速下運行(10 m/h左右)，反沖洗對其影響不大。
　　③生物強化濾池只是對現有工藝的強化，不增加任何新設施，是解決微污染源水水質的一項新途徑。

　　參考文獻：
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　　[2] Daniel Urfer,Peter M Huck,et al.Biological filtration for Bom and particle 　removal:artical review[J].J AWWA,1997，89(12)：83-98.
　　[3] Mouchet P.…[J].J AWWA,1992，84(4)：158.

　　作者簡介：李德生(1965-)，男，山東人，蘭州鐵道學院副教授，碩士，研究方向：水質工程與環境保護。
　　作者通訊處：730070蘭州鐵道學院環境工程系
　　電話：(0931)8938177
　　收稿日期：2000-04-17