生物預(yù)處理以運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低、運(yùn)行管理方便、去除效果好等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)普遍得到了人們的認(rèn)同，為提高出廠水水質(zhì)，上海石油化工股份有限公司水廠針對不同的預(yù)處理進(jìn)行了較長時(shí)間的試驗(yàn)，結(jié)果表明：相對于其它生物預(yù)處理裝置，BIOSMEDI生物濾池具有處理效果較好，運(yùn)行管理方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，下面對該濾池對金山水廠原水預(yù)處理的情況及結(jié)果作簡要介紹。

1、 BIOSMEDI生物濾池基本結(jié)構(gòu)及運(yùn)行原理

1.1基本結(jié)構(gòu)

BIOSMEDI生物濾池是上海市政工程設(shè)計(jì)研究院針對微污染原水開發(fā)的一種新型生物濾池，該濾池以輕質(zhì)顆粒濾料為過濾介質(zhì)，濾料比重較小，一般約在0.1左右，粒徑的大小為4～5mm左右，比重及粒徑的大小可根據(jù)實(shí)際需要選擇確定，這種濾料具有來源廣泛、濾料比表面積大、表面適宜微生物生長、價(jià)格便宜（300～500元/米3）、化學(xué)穩(wěn)定性好等一系列優(yōu)點(diǎn)。
BIOSMEDI生物濾池原理如圖1：

濾池上部采用鋼筋混凝土板（板上采用倒濾頭出氣和水）抵制濾料的浮力及運(yùn)行的阻力。在濾層下部，用混凝土板或鋼板分隔在濾層下部形成氣囊，在反沖洗時(shí)下部形成空氣室。

1.2、運(yùn)行原理
原水從進(jìn)水閥進(jìn)入氣室，通過中空管進(jìn)入濾層，在濾料阻力的作用下使濾池進(jìn)水均勻，空氣布?xì)夤馨惭b在濾層下部，空氣通過穿孔布?xì)夤苓M(jìn)行布?xì)?，?jīng)過濾層去除水中的有機(jī)物、氨氮后，出水經(jīng)倒濾頭進(jìn)入上部清水區(qū)域排出。

濾池反沖洗采用脈沖沖洗的方法，首先關(guān)閉進(jìn)水閥及曝氣管，打開濾池下部的反沖洗氣管，在濾層下部形成一段氣墊層，當(dāng)氣墊層達(dá)到一定高度后，此時(shí)瞬時(shí)把氣墊層中的空氣通過閥門或虹吸的方法迅速排空，此時(shí)濾層中從上到下沖洗的水流量瞬時(shí)突然加大，導(dǎo)致濾料層突然向下膨脹，脈沖幾次后，可以把附著在濾料上的懸浮物質(zhì)脫落，再打開排泥閥，利用生物濾池的出水進(jìn)行水漂洗，可有效地達(dá)到清潔濾料的目的。

2、試驗(yàn)方法

2.1 試驗(yàn)原水

試驗(yàn)在金衛(wèi)泵房旁進(jìn)行，原水從紫石涇取水，由張埝泵房提升后經(jīng)13公里輸送到金衛(wèi)泵房，試驗(yàn)采用金衛(wèi)泵房出水進(jìn)行試驗(yàn)，原水中污染主要是有機(jī)物、錳、鐵、色度等污染，原水中CODMN多在7～9之間，鐵含量一般在0.5～2mg/l之間，錳含量在0.2～1mg/l左右，色度在30～40之間，而試驗(yàn)期間氨氮普遍不高，多在1mg/l以下，原水中很多指標(biāo)已經(jīng)超過《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，在不預(yù)加氯的情況下，對錳的去除效果不佳，過濾后出水錳的含量一般在0.1mg/l以上，導(dǎo)致管道未端常反應(yīng)有"黃水"出現(xiàn)，為此，在原水中投加大量氯，以氧化錳，降低出廠水色度，但這樣一方面導(dǎo)致氯與水中的有機(jī)物還會反應(yīng)產(chǎn)生三鹵甲烷(THMs)和其它的鹵化副產(chǎn)物，有害有機(jī)物明顯升高，水中氯味較重。
本次試驗(yàn)的主要內(nèi)容主要針不同的預(yù)處理構(gòu)筑物對水中的有機(jī)物、氨氮、錳進(jìn)行處理。

2.2 工藝流程及試驗(yàn)裝置

原水經(jīng)計(jì)量后從輕質(zhì)濾料濾池底部進(jìn)入（彈性填料接觸氧化池、陶粒濾池試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行），實(shí)驗(yàn)裝置池高4.5m，直徑為600mm，其中反沖洗氣囊厚度為0.75m，濾層出水區(qū)高度為0.75m，濾層厚度為2.0m，濾料粒徑為3～5mm，濾池下采用穿孔配氣管和集水管，氣水逆流，出水采用穿孔管集水，濾池出水裝有轉(zhuǎn)子流量計(jì)，并設(shè)有放空管、排泥管，試驗(yàn)裝置如圖2所示。

3、試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 自然掛膜
試驗(yàn)采用自然掛膜，實(shí)驗(yàn)從2001年1月20日開始試運(yùn)行，至2月1日開始正式運(yùn)行，掛膜時(shí)濾速一般在5～8m/h，氣水比控制在1：1左右，掛膜期間原水溫度平均在6℃～10℃之間，掛膜期間原水氨氮多在0.6～1.0mg/l之間，經(jīng)測定濾池對水中NH3-N去除率逐漸增加，至3月初，進(jìn)水氨氮0.5～1.0mg/l時(shí)，出水中NH3-N達(dá)0.1mg/l左右，對氨氮的去除率達(dá)到80％以上，基本完成掛膜過程，由此可見，即使在溫度較低的情況下，采用自然掛膜是可行的。

 
3.2 試驗(yàn)結(jié)果
試驗(yàn)期間對色度、氨氮、有機(jī)物、Mn的去除效果詳見表：

3.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.3.1、對氨氮的去除
經(jīng)對3月～6月統(tǒng)計(jì)，進(jìn)水氨氮濃度一般為0.5～2.5mg/l，平均0.86mg/l，試驗(yàn)時(shí)溫度為6～30℃，在進(jìn)水流量為2～4m3/h（濾速在6～15m/h）的情況下，出水氨氮平均為0.17mg/l，輕質(zhì)生物濾池對氨氮的去除率達(dá)到80％，根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以看出，即使在溫度較低的情況下，生物濾池對氨氮仍有較好的去除效果，同樣在不同濾速情況下（濾速達(dá)到15m/h）,生物濾池對氨氮的去除率均較高，這說明生物輕質(zhì)濾料濾池生物預(yù)處理在不同溫度及濾速下對水中的氨氮去除有較好的穩(wěn)定性。
在相同進(jìn)水條件下，彈性填料水力停留時(shí)間為1.4～2小時(shí)，而陶粒濾池濾速為4～10m/h，水力停留時(shí)間為25～60min，輕質(zhì)濾料濾池濾速為6～15m/h，停留時(shí)間為17～35min，三種不同預(yù)處理方法對氨氮的去除情況比較見圖：

3.3.2、對有機(jī)物的去除

生物預(yù)處理對水中可降解的有機(jī)物BDOC、AOC具有較好的去除效果，水的生物穩(wěn)定性有明顯的提高，從而防止管網(wǎng)中細(xì)菌進(jìn)一步繁殖，考慮在水廠中一般采用CODMn來反應(yīng)水中有機(jī)物的含量，實(shí)驗(yàn)采用CODMn來反應(yīng)生物濾池對有機(jī)物的去除作用,經(jīng)對2～4月數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，水中有機(jī)物含量較高，一般情況下，CODMn在6～9mg/l之間，試驗(yàn)進(jìn)水平均CODMn為8.21mg/l，經(jīng)生物預(yù)處理后，出水CODMn為7.94mg/l，生物預(yù)處理對CODMn統(tǒng)計(jì)平均去除率為3％，由此可見，生物預(yù)處理對該水源中的CODMn的去除效果不明顯。

3.3.3、對Mn、色度的去除

試驗(yàn)期間，統(tǒng)計(jì)進(jìn)水Mn的濃度平均0.28mg/l，在進(jìn)水流量為2～4m3/h（濾速在6～15m/h）的情況下，出水錳平均濃度為0.11mg/l，生物預(yù)處理對錳的去除率達(dá)到61％，試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，單純混凝沉淀處理，對Mn的去除效果基本無效果，但生物預(yù)處理與常規(guī)處理相結(jié)合，混凝沉淀后出水在0.01～0.02mg/l左右，水中的錳的去除率可達(dá)到95％以上，這說明：單獨(dú)的生物預(yù)處理和混凝沉淀對錳不能夠徹底的去除，把生物預(yù)處理與常規(guī)混凝沉淀相結(jié)合起來，能夠有效的去除水中的錳。可能是因?yàn)樯镱A(yù)處理可以把錳進(jìn)行氧化（由二價(jià)錳變?yōu)樗膬r(jià)錳），再經(jīng)過混凝處理，則錳的基本去除。

原水中色度較大,一般在30～40左右，在不預(yù)加氯氧化的情況下，經(jīng)常規(guī)混凝沉淀過濾處理后色度基本在16～17之間，很難達(dá)到生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，從生物預(yù)處理數(shù)據(jù)可知，同樣，生物預(yù)處理對原水中的色度去效果不明顯，但生物預(yù)處理與常規(guī)處理相結(jié)合，使出水中的色度降到12左右，比常規(guī)混凝處理的出水色度有明顯改善，這說明，增加生物預(yù)處理，有利于促進(jìn)混凝沉淀對色度的去除，但生物預(yù)處理本身對色度的去除效果不明顯。

3.3.4對濁度的去除
試驗(yàn)期間生物預(yù)處理對濁度的去除情況進(jìn)行測定，試驗(yàn)期間不同生物預(yù)處理對濁度的去除情況統(tǒng)計(jì)結(jié)果見下表

不同生物預(yù)處理對濁度去除情況表 時(shí)間（數(shù)據(jù)數(shù)量） 原水濁度 彈性填料 陶粒濾池 濾池
出水濁度 去除率 出水濁度 去除率 出水濁度 去除率
月17~4(54>組) 7.5 28.5 24% 21 44% 29.7 21%s
5月8日月3日組) 24.9 20.1 19% 17.5 29.7% 22 11.6%

彈性填料與BIOSMEDI生物濾池對濁度的去除效果基本類似，相對于陶粒濾池，BIOSMEDI生物濾池氣、水速度高，生物濾池對濁度的截留率較低，有利于降低生物濾池反沖洗的頻率。

4、討論

4.1、濾池運(yùn)行時(shí)阻力
試驗(yàn)期間還對BIOSMEDI生物濾池運(yùn)行時(shí)濾層阻力的進(jìn)行了測定，首先對反沖洗后不同水、氣量的初始阻力損失如下表：

水流量(m3/h) 氣流量(m3/h) 濾層阻力損失(mm)
2 2 104
2 3 113
3 2 182
3 3 184
4 2 267
4 3 277

濾層厚度為2m，濾料粒徑為3～5mm

試驗(yàn)還對水量3m3/h、氣量3m3/h情況下，濾層的水頭損失進(jìn)行測定，經(jīng)過20天的不間斷運(yùn)行后，輕質(zhì)濾層的水頭損失在0.4m以下，而在相同流量情況下，陶粒濾池經(jīng)過三天的運(yùn)行，其水頭損失達(dá)到1.5m以上，這是因?yàn)檩p質(zhì)濾料層采用氣水同向流，避免了氣水逆向流時(shí)水和氣速度抵消而造成能量的浪費(fèi)，減少濾層的阻力，另外，由于輕質(zhì)濾料濾層采用人工濾料，粒徑較均勻，孔隙率較大；
濾池運(yùn)行過程中阻力損失較小，能夠延長反沖洗周期，降低運(yùn)行過程中的能耗，同時(shí)還有利于與后續(xù)處理混凝沉淀池相配合。

4.2、供氣方式

生物預(yù)處理曝氣主要保證生物呼吸所需要的氧，其次是促進(jìn)生物膜的更新，對于輕質(zhì)濾料生物濾池，空氣經(jīng)過濾層的分散、阻擋作用下，使空氣的利用率大大提高，通過對裝置中的溶解氧進(jìn)行測定，在進(jìn)水溶解氧濃度為2.5mg/l，氣水比0.5:1的情況下，出水中溶解氧為7.6mg/l(飽和溶解氧為8.8mg/l)，這說明，該濾池具有較高的充氧效率，只需要簡單的穿孔曝氣方式即可滿足要求。

4.3濾池反沖洗

該濾池反沖洗利用濾池的上部出水沖洗，使濾層在強(qiáng)烈的脈沖水作用下，粘在濾料上的生物膜在強(qiáng)烈的水剪切力作用下脫膜到水中，脈沖幾次后，開啟濾層下部設(shè)置排泥管，以排除原水中沖洗下來的生物膜及泥渣，同時(shí)利用出水對濾層進(jìn)行漂洗。沖洗過程中可以發(fā)現(xiàn)，在瞬時(shí)強(qiáng)烈向下的水流作用下，濾層中出現(xiàn)較為強(qiáng)烈的擾動(dòng)，沖洗較為徹底，且在沖洗過程中，耗水，耗氣量也較少。

5、結(jié)論

通過試驗(yàn)，可以看出，采用BIOSMEDI生物濾池預(yù)處理，能有效地降低原水中的氨氮、錳等污染因子，具有較高的處理效率，同時(shí)與常規(guī)處理相結(jié)合，對水中的色度、錳具有較好的去除效果，同時(shí)采用BIOSMEDI生物濾池，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

①、 較小的濾層阻力；采用氣水同向流，避免了氣水逆向流時(shí)水流速度和氣流速度的相對抵消而造成能量的浪費(fèi)，另外，濾料粒徑較均勻，大大增加濾層的孔隙率，減少濾池運(yùn)行時(shí)的水頭損失。

②、 價(jià)格低、性能優(yōu)的濾料；濾料具有來源廣泛、濾料比表面積大、表面適宜微生物生長、價(jià)格便宜（一般價(jià)格低于500元/m3）、化學(xué)穩(wěn)定性好；濾料比表面積大，有利于氧氣的傳質(zhì)，大大提高了充氧效率，布?xì)饪刹捎么┛坠懿細(xì)饧纯?，?jié)省工程投資。

③、 獨(dú)特的脈沖反沖洗形式；傳統(tǒng)的水反沖、氣水反沖均難以奏效，該濾池采用獨(dú)特的脈沖反沖洗方式，不需要專門的反沖洗水泵及鼓風(fēng)機(jī)，是一種高效、低能耗的反沖洗形式。

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