孫瑞征 阮如新

　　摘要：本文介紹了陶粒生物濾料處理北京團城湖水的試驗結(jié)果，探索了水溫低于5℃且有機污染質(zhì)含量很低時生物處理的可行性，其結(jié)果甚為樂觀。

　　1 引言

　　工業(yè)化的進程使得原有的天然潔凈水受到不同程度的污染，生活水平及生活質(zhì)量的提高對飲用水水質(zhì)的要求不斷完善。近年來有關飲用水的除污染技術發(fā)展較快，不少輕度污染及微污染水凈化技術已在工程中得到應用，至今已有的工藝包括物理吸附、化學氧化、光化學氧化、生物氧化等等。目前倍受重視的當屬生物處理技術。
　　生物處理技術是借助于微生物群體的新陳代謝活動，對水中的有機污染物、氨氮或是無機污染質(zhì)如Fe、Mn等進行有效的處理。這樣既可以改善水的混凝沉淀性能;又可通過可生物降解物質(zhì)的去除，減少水中“三致”物前驅(qū)物含量，改善出水水質(zhì);還由于水中有機物及氨氮的減少降低了引起管網(wǎng)水微生物繁殖的有效基質(zhì)含量，提高水的生物穩(wěn)定性。

　　2 團城湖水質(zhì)

　　試驗期間團城湖的水質(zhì)狀況見表1、表2。

表1 冬季試驗水質(zhì)（1997.12～1998.1） 水質(zhì) COD_cr NH₃—N 濁度 色度 pH 水溫 TOC BOD₅ 嗅閾值 項目 mg/l mg/l NTU ℃ mg/l mg/l 最高值 12.8 0.11 3.64 11 8.50 0.5 6.03 3.4 16 最低值 7.1 0.03 0.98 9 7.90 0.1 3.36 0.3 13 平均值 9.7 0.06 2.02 10 8.20 0.2 3.96 1.7 15

表2 夏季試驗水質(zhì)（1998.5～1998.9） 水質(zhì) COD_cr NH₃—N 濁度 色度 pH 水溫 嗅閾值 藻類 項目 mg/l mg/l NTU ℃ 萬個/l 最高值 14.9 0.24 7.85 18 8.50 29.0 40 1474.0 最低值 5.8 0.04 1.10 5 7.90 20.0 20 68.1 平均值 11.1 0.16 4.61 15 8.25 23.2 25 451.8

　　3 試驗工藝流程

　　3.1 工藝流程
　　生物處理試驗工藝流程見圖1。

　　3.2 主要裝置
　　本試驗的主要裝置為模擬淹沒式生物濾池的生物陶粒柱，具體規(guī)格為:Φ100有機玻璃柱，柱體總高3.4m。陶粒粒徑d=2～5mm，厚度1.5m。
　　3.3 設計參數(shù)
　　試驗采用的主要參數(shù)如下:
　　①水力負荷2.0m³/m²·h，停留時間45.0min。
　?、谒ω摵?.0m³/m²·h，停留時間22.5min。
　?、鬯ω摵?.0m³/m²·h，停留時間15.0min。
　?、芩ω摵?.0m³/m²·h，停留時間11.3min。
　　3.4 試驗過程
　　冬季試驗:1997.12～1998.01
　　夏季試驗:1998.05～1998.09。
　　3.5 測定分析項目
　　3.5.1 常規(guī)測定項目
　　主要測定進出水中的pH、DO、水溫、TOC、COD_cr、NH₃—N、濁度、色度、BOD₅、嗅閾值等。其中水溫為每日測定；DO、TOC、BOD₅為不定期測定；其它項目一般每周測定2次。均按標準分析方法測定。
　　3.5.2 微量有機物質(zhì)分析
　　主要是Geosmin、2—MIB的GC—MS定量分析。
　　3.5.3 生物相觀測
　　正常運轉(zhuǎn)過程中在填料不同深度（0.1、0.5、1.0、1.5m）處分層取樣，進行生物相電子掃描鏡檢或顯微鏡定性觀測。
　　3.5.4 其它項目的分析
　　在對常規(guī)項目進行測定及分析的基礎上，本試驗還就生物處理工藝對團城湖水中AOC、BDOC及不同分子量物質(zhì)的去除情況進行了測定。

　　4 試驗結(jié)果

　　4.1冬季時生物處理工藝的運轉(zhuǎn)效果
　　冬季時生物處理工藝的運轉(zhuǎn)效果見表3。

表3 冬季時生物處理工藝的運轉(zhuǎn)效果 水力負荷 2.0 4.0 去除率（％） （m³/m²·h） （m³/m²·h） COD_cr 29.5 27.3 NH₃—N 50.0 50.0 濁度 70.9 66.5 色度 25.7 20.6

　　4.2 夏季時生物處理工藝的運轉(zhuǎn)效果
　　夏季時生物處理工藝的運轉(zhuǎn)效果見表4。

表4 夏季時生物處理工藝的運轉(zhuǎn)效果 水力負荷 2.0 4.0 6.0 8.0

去除率（％） （m³/m²·h） （m³/m²·h） （m³/m²·h） （m³/m²·h） COD_cr 34.9 35.4 31.3 23.0 NH₃—N 62.5 76.9 68.8 50.0 濁度 73.1 85.1 84.6 79.6 色度 28.6 44.4 33.3 20.8 嗅閾值 / / 50.0 50.0 藻類 / / 64.1 /

　　4.3 生物處理工藝對Geosmin及2—MIB的去除
　　生物處理工藝對Geosmin及2—MIB的去除效果見表5及表6。

表5 Geosmin的平均去除效果 水力負荷 原水 出水 去除率 水溫 （m³/m²·h） （ng/l） （ng/l） （%） （℃） 6.0 1.21 0.76 37.2 23.5

表6 2—MIB的平均去除效果 水力負荷 原水 出水 去除率 水溫 （m³/m²·h） （ng/l） （ng/l） （%） （℃） 6.0 2.12 0.27 87.3 23.5

　　4.4 生物處理工藝對嗅閾值的去除
　　生物處理工藝對嗅閾值的去除效果見表7。

表7 嗅閾值的平均去除效果 水力負荷 原水 出水 去除率 水溫 （m³/m²·h） （%） （℃） 6.0 24 12 50.0 26.0 8.0 24 12 50.0 23.0

　　4.5 生物處理工藝對AOC、BDOC及不同分子量物質(zhì)的去除
　　生物處理工藝對AOC、BDOC及不同分子量物質(zhì)的去除效果見表8。

表8 AOC、BDOC及不同分子量物質(zhì)的去除效果 項 目 原水 出水 去除率 水溫 （%） （℃） AOC（μg/l） 540 293 45.7 26.0 BDOC（mg/l） 1.74 0.61 64.9 26.0 分子量＜10萬 3.98 2.08 47.7 26.0 分子量＜1萬 3.37 1.66 50.7 26.0 分子量＜500 1.69 0.75 55.6 26.0

　　5 幾點認識

　　5.1 生物處理對溫度的適用范圍
　　以往人們通常認為，當水溫在5℃以下的時候，生物處理是基本無效的。然而本試驗的結(jié)果表明，當水溫在1℃以下、水力負荷≤4.0m³/m²·h時，生物處理工藝對COD_cr的去除率接近30%、NH₃-N的去除率50%。應當說對于有機質(zhì)如此稀薄的團城湖水，這樣的去除率是很可觀的。因此，可以認為生物處理工藝是可行的。
　　5.2 生物處理對有機污染質(zhì)濃度的適用范圍
　　團城湖水來自密云、懷柔水庫，有機污染質(zhì)含量很低，試驗期間其水中COD_cr為5.8～14.9mg/l、NH₃-N為0.03～0.24mg/l，我們姑且稱之為稀薄水。試驗前曾一度擔心有機質(zhì)如此稀薄的水能否經(jīng)生物處理后得到有效的進一步凈化。然而試驗結(jié)果證明，對于這樣的水體，陶粒生物濾池是成功的，對有機質(zhì)的去除具有較為理想的效果。
　　5.3 生物處理在給水凈化工藝流程中的位置
　　從分子量的角度而言，生物處理依靠膜的傳質(zhì)作用主要去除的是水中分子量小于1,000道爾頓的親水性有機物，對大分子量有機物的去除則依靠的是低等生物的吸附作用。而給水凈化工藝中的混凝沉淀主要去除的是分子量大于10,000道爾頓的有機物。因此，當被處理原水中的有機物主要是由大分子量有機質(zhì)構(gòu)成時，生物處理不應作為預處理手段，而宜放在混凝沉淀之后，才更能發(fā)揮其特長；當被處理原水中的有機物主要由小于數(shù)千道爾頓的有機物構(gòu)成時，方可考慮將生物處理做為預處理工藝加以采用。稀薄污染質(zhì)的水源肯定是以數(shù)千道爾頓的有機質(zhì)為主要污染物的（密云、懷柔水庫水中分子量小于3,000道爾頓的有機物約占90%以上），因此，對于這樣的水源，可以考慮采用生物預處理工藝。這可能也正是生物處理對低溫的、污染質(zhì)稀薄的團城湖水能有效處理的主要原因之一。

---

作者：孫瑞征，北京市市政工程設計研究總院研究所高級工程師。北京市西城區(qū)大帽胡同26號（100035）。電話：86-010-66167230，傳真：86-010-66167320。
　　　阮如新，北京市市政工程設計研究總院研究所高級工程師。北京市西城區(qū)大帽胡同26號（100035）。電話：86-010-66167314，傳真：86-010-66167320。