摘要：生物活性炭濾池能有效去除常規(guī)工藝出水中CODMn、UV254、三氯甲烷生成勢和一溴二氯甲烷生成勢,但在相同水力停留時間下,新鮮活性炭濾池對這些有機物去除效果更顯著。生物活性炭濾池出水二溴一氯甲烷生成勢升高,而新鮮活性炭濾池對二溴一氯甲烷生成勢有時有一定的去除效果。

關鍵詞：生物活性炭濾池　新鮮活性炭濾池　生成勢　去除效果

0　引言

以黃河水為源水的自來水廠,通常采用常規(guī)工藝進行處理,其水質不甚理想,這是由于黃河水水源的污染日益嚴重,尤其是痕量有機物污染,通過常規(guī)工藝處理雖然可以去除水中許多有毒有害物質,但對水體中有機物的去除效果卻不太理想,過濾后的出水仍含有較多的有機污染物。

活性炭深度處理工藝與常規(guī)工藝相結合應是一種理想的凈水方式。本研究的主要目的是:通過比較新鮮活性炭濾池和生物活性炭濾池,處理經常規(guī)工藝處理后出水中的有機物的去除效果,為將來可能興建的以黃河為水源的安全供水工程或已有自來水廠的改造及后續(xù)運行管理提供一定參考。

1　試驗工藝

本研究設備為有機玻璃制作的并聯(lián)的大小不同的2種顆?；钚蕴繛V池,其中體積較大的活性炭濾池(稱為活性炭濾池Ⅰ)內填裝有已經連續(xù)運行約1.5的舊炭(可以認為掛膜成熟的生物炭),而體積較小的活性炭濾池(稱為活性炭濾池Ⅱ)內填裝有新炭,2種活性炭濾池的運行參數如表1所示。試驗在以黃河水為源水的S自來水廠進行,試驗原水為黃河水經常規(guī)工藝處理出水。原水pH約為8,水溫為20~30℃,整個試驗時間為70 d。

2　試驗結果與討論

2.1　活性炭濾池對CODMn的去除

圖1反映了兩種活性炭濾池對CODMn的去除效果,可以看出,原水CODMn經常高于3 mg/L,但經過活性炭濾池處理后,其出水都能滿足CODMn低于3 mg/L的規(guī)定。雖然活性炭濾池Ⅰ內活性炭是已經運行約1.5d的生物炭,但活性炭濾池Ⅰ對CODMn的去除仍然十分有效,這可能是由于除生物氧化作用外,微生物通過胞外酶降解微孔內吸附的有機物達到對活性炭的生物再生作用,使活性炭在達到飽和容量之后可以繼續(xù)吸附少量有機物[1]。

還可以看出,在相同水力停留時間下,活性炭濾池Ⅰ對CODMn的去除效果明顯低于活性炭濾池Ⅱ對CODMn的去除效果,其中活性炭濾池Ⅰ和活性炭濾池Ⅱ對CODMn的去除率分別為12.2%~27.9%(平均值為20.3%)和17.9%~52.7%(平均值為31.1%)。

此外,在試驗期間內活性炭濾池Ⅱ對CODMn的去除規(guī)律隨時間變化不明顯,即濾池內活性炭上生物膜的發(fā)育成熟過程對CODMn的影響不明顯。

2.2　活性炭濾池對UV254的去除

水和廢水中的一些有機物如木質素、腐殖質和各種芳香族有機物都是苯的衍生物,而且是天然水體和污水二級處理出水中的主要有機物,常用UV254作為它們在水中含量的替代參數。圖2反映了2種活性炭濾池對UV254的去除效果,可以看出,在相同水力停留時間下,活性炭濾池Ⅰ對UV254的去除效果遠遠低于活性炭濾池Ⅱ對UV254的去除效果,其中活性炭濾池Ⅰ和活性炭濾池Ⅱ對UV254的去除率分別為3%~38.2%(平均值為21.9%)和38.7%~77.6%(平均值為55.9%)。在波長254 nm下存在吸光度的物質主要為大分子的芳香族化合物,其分子結構復雜,生物降解性很差,因而微生物主要是通過吸附作用去除它們,而生物氧化作用不高[2]。對于活性炭濾池Ⅰ內的活性炭,其吸附容量已經飽和,因而對大分子的芳香族化合物吸附作用較弱;而對于活性炭濾池Ⅱ內的活性炭,在本試驗期間內,即使在生物膜的發(fā)育成熟過程中,其吸附容量仍沒有達到飽和,因而能有效吸附大分子的芳香族化合物。

2.3　活性炭濾池對消毒副產物前體物的去除

近20年來,人們逐漸發(fā)現(xiàn),氯作為消毒劑在殺死致病菌的同時卻生成一些致癌的消毒副產物,其中揮發(fā)性的三鹵甲烷(THMs)是重要的消毒副產物。消毒副產物生成勢間接代表了水中消毒副產物前體物的多少。張金松等研究發(fā)現(xiàn)生物活性炭對三鹵甲烷生成勢的去除效果很有限[3],但Miltner等研究發(fā)現(xiàn)生物處理對三鹵甲烷生成勢有較好的去除[4]。

圖3反映了2種活性炭濾池對三氯甲烷生成勢的去除效果,可以看出,活性炭濾池Ⅰ對三氯甲烷生成勢仍有一定的去除效果,對三氯甲烷生成勢的去除率為7.2%~46.8%(平均值為19.8%),而活性炭濾池Ⅱ對三氯甲烷生成勢有很高的去除效果,其去除率為31.3%~67.2%(平均值為54.1%),這說明三氯甲烷的前體物主要通過吸附作用去除,而生物氧化作用去除效果相對較弱。

此外,在試驗期間內活性炭濾池Ⅱ對三氯甲烷生成勢的去除規(guī)律隨時間變化也不明顯,即濾池內活性炭上生物膜的發(fā)育成熟過程對三氯甲烷生成勢的影響不明顯。

圖4反映了2種活性炭濾池對一溴二氯甲烷生成勢的去除效果,可以看出,活性炭濾池Ⅰ對一溴二氯甲烷生成勢也有一定的去除效果,對一溴二氯甲烷生成勢的去除率為2.8% ~ 27.3% (平均值為11.8%),而活性炭濾池Ⅱ對一溴二氯甲烷生成勢有較高的去除效果,其去除率為10.8%~83.2%(平均值為38.9%),這也說明一溴二氯甲烷的前體物主要通過吸附作用去除,而生物氧化作用的去除效果相對較弱。此外,在試驗期間內活性炭濾池Ⅱ對一溴二氯甲烷生成勢的去除規(guī)律隨時間變化也不明顯,即濾池內活性炭上生物膜的發(fā)育成熟過程對一溴二氯甲烷生成勢的影響不明顯。

圖5反映了2種活性炭濾池對二溴一氯甲烷生成勢的去除效果,可以看出,活性炭濾池Ⅰ對二溴一氯甲烷生成勢不但沒有去除效果,反而會引起出水中二溴一氯甲烷生成勢的升高;而對于活性炭濾池Ⅱ其對二溴一氯甲烷生成勢的去除效果沒有明顯規(guī)律性,有時活性炭濾池Ⅱ對二溴一氯甲烷生成勢有一定的去除效果,但有時反而會引起出水中二溴一氯甲烷生成勢的升高,其原因尚不清楚。由此也可以看出活性炭濾池對三氯甲烷生成勢、一溴二氯甲烷生成勢與二溴一氯甲烷生成勢的作用機理不同。

3　結論

常規(guī)工藝處理出水經2種活性炭濾池處理后,其出水都能滿足CODMn低于3 mg/L的規(guī)定?；钚蕴繛V池Ⅰ能有效去除原水中的CODMn、UV254、三氯甲烷生成勢和一溴二氯甲烷生成勢,但在相同水力停留時間下,活性炭濾池Ⅱ對這些有機物去除效果更顯著?；钚蕴繛V池Ⅰ對二溴一氯甲烷生成勢不但沒有去除效果,反而會引起出水中二溴一氯甲烷生成勢的升高而活性炭濾池Ⅱ對二溴一氯甲烷生成勢有時有一定的去除效果,但有時反而會引起出水中二溴一氯甲烷生成勢的升高?；钚蕴繛V池對三氯甲烷生成勢、一溴二氯甲烷生成勢與二溴一氯甲烷生成勢的作用機理不同?；钚蕴繛V池Ⅱ對CODMn、三氯甲烷生成勢、一溴二氯甲烷生成勢的去除規(guī)律隨時間變化不明顯。

參考文獻

[1]　于鑫.飲用水生物活性濾池工藝與磷的限制作用及其應用.清華大學博士論文,2002.
[2]　方振東.飲用水生物處理工藝中的生物陶粒技術的應用研究.清華大學博士論文,1995.
[3]　張金松,董文藝,張紅亮等.臭氧氧化-生物活性炭深度處理工藝安全性研究.給水排水,2003,29(19):1-4.
[4]　Miltner R. J. and Shukaiky H.M. et al. Disinfection byproducformation and control by ozonation and biotreatment. J.AWWA,1992,84(11):53-62.

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