生物活性炭技術(shù)主要是通過活性炭對(duì)有機(jī)物的吸附及其上的微生物對(duì)有機(jī)物的降解來達(dá)到對(duì)微污染有機(jī)物的去除，因而對(duì)有機(jī)物具有良好的去除效果，同樣生物錳砂技術(shù)對(duì)鐵、錳離子也有良好的去除效果。本研究是首次把生物活性炭技術(shù)和生物錳砂技術(shù)集于一體，開發(fā)出小型高效的飲用水深度凈化設(shè)備，用于去除水中的微污染有機(jī)物和鐵、錳離子，出水完全可以達(dá)到我國新頒布的《生活飲用水水質(zhì)衛(wèi)生規(guī)范》，可以彌補(bǔ)我國在短期內(nèi)無法提高城市管網(wǎng)水質(zhì)的現(xiàn)狀。

1試驗(yàn)裝置和方法

1.1裝置

該設(shè)備由便于觀察的有機(jī)玻璃制成，直徑為300mm，高為2m，內(nèi)部填充了活性炭與錳砂，填充高度為0.8m，水的流量為63L/h，采用向下流式。該設(shè)備的主要優(yōu)點(diǎn)是占地面積小、能耗小、操作簡單。

1.2工程菌的固化

試驗(yàn)中采用馬放篩選馴化的15株工程菌[4]用于活化活性炭，在富集培養(yǎng)后采用物理吸附的方法固定到活性炭上，形成固定化生物活性炭。錳砂上的菌種采用毛大慶篩選馴化的工程菌，經(jīng)過富集培養(yǎng)后，同樣采用物理吸附的方法固定在錳砂上形成固定化生物錳砂。

1.3試驗(yàn)用水

試驗(yàn)前期是把投加了鐵、錳離子以及少量有機(jī)物的哈爾濱市管網(wǎng)末端水作為試驗(yàn)用水，鐵的濃度為0～3mg/L，錳的濃度為0～2mg/L，有機(jī)物的濃度為2～4mg/L;試驗(yàn)后期是直接以哈爾濱市的管網(wǎng)末端水為試驗(yàn)用水。

1.4測定方法

測定項(xiàng)目和方法見表1

2、結(jié)果與討論

從2000年12月—2001年6月，在6個(gè)月的連續(xù)試驗(yàn)中對(duì)進(jìn)、出水高錳酸鹽指數(shù)、鐵離子與錳離子濃度、濁度等進(jìn)行了監(jiān)測。

2.1高錳酸鹽指數(shù)的去除

從2000年12月—2001年2月，向給水管網(wǎng)末端水投加一定濃度的鐵、錳離子作為試驗(yàn)原水，對(duì)進(jìn)、出水的高錳酸鹽指數(shù)及鐵、錳濃度進(jìn)行檢測，圖2為進(jìn)、出水的高錳酸鹽指數(shù)測定的結(jié)果及去除率變化曲線。

原水高錳酸鹽指數(shù)為2.5～4mg/L，而出水為1.5mg/L左右，去除率在50%以上。試驗(yàn)是在冬季進(jìn)行的(水溫為5℃左右)，表明該裝置在低溫條件下對(duì)有機(jī)物仍有較好的去除效果，這主要是因?yàn)樗玫墓こ叹堑蜏鼐?/p>

從2001年2月—6月，直接以市政管網(wǎng)水為試驗(yàn)用水，對(duì)高錳酸鹽指數(shù)進(jìn)行了測定。

從圖3可以看出，這期間的進(jìn)水高錳酸鹽指數(shù)較低(2.5～3.0mg/L)，而出水基本穩(wěn)定在1.5mg/L以下，去除率在50%以上。盡管進(jìn)水高錳酸鹽指數(shù)較低但去除效果較好，表明較低的有機(jī)物含量并沒有限制工程菌作用的發(fā)揮，這是由于工程菌是經(jīng)過特定的人工篩選、并經(jīng)貧營養(yǎng)馴化過的，可以適應(yīng)自來水中的低營養(yǎng)條件。

2.2鐵、錳離子的去除

從2000年12月—2001年2月，向哈市管網(wǎng)末端水投加一定濃度的鐵、錳離子作為試驗(yàn)用水，試驗(yàn)中進(jìn)、出水的鐵濃度及去除率的變化。

從圖4可見初期鐵的去除率在80%左右，運(yùn)行半個(gè)多月后去除率一直穩(wěn)定在95%左右，出水鐵的濃度穩(wěn)定在0.1mg/L左右，達(dá)國家標(biāo)準(zhǔn)(0.3mg/L)。

對(duì)進(jìn)、出水的錳濃度的測定結(jié)果見圖5。同鐵的去除情況相同，工程菌經(jīng)過初期的適應(yīng)之后，后期對(duì)錳的去除率一直穩(wěn)定在80%左右，出水錳的濃度穩(wěn)定在0.1mg/L左右，達(dá)國家標(biāo)準(zhǔn)(0.1mg/L)?？梢姽こ叹谏锓ㄌ幚龛F、錳中占有重要地位。

2.3濁度的變化

在整個(gè)試驗(yàn)過程中，濁度不是連續(xù)測定的，前期測定結(jié)果見表2，后期測定結(jié)果見表3。

表2試驗(yàn)前期進(jìn)、出水濁度測定結(jié)果NTU

表3試驗(yàn)后期進(jìn)、出水濁度測定結(jié)果NTU

由表2可見前期的原水濁度較高，但出水的濁度穩(wěn)定在1.5NTU左右，處理效果良好。由表3可見后期的原水濁度較低，出水濁度基本穩(wěn)定在0.3NTU以下，達(dá)到了發(fā)達(dá)國家的標(biāo)準(zhǔn)(濁度≤1.0NTU)，處理效果很好。分析認(rèn)為，活性炭對(duì)懸浮雜質(zhì)有一定的吸附能力，同時(shí)生物活性炭的大孔和過渡孔上吸附的微生物分泌的一種莢膜類粘液性物質(zhì)可粘住水中的懸浮顆粒和膠體物質(zhì)，使出水濁度降低。

2.4細(xì)菌總數(shù)和大腸菌群的測定

試驗(yàn)出水測定結(jié)果見表4。

表4細(xì)菌總數(shù)與大腸菌群測定結(jié)果個(gè)/mL

從表4可見細(xì)菌總數(shù)和大腸菌群均符合標(biāo)準(zhǔn)，從而證明采用工程菌人工固化形成的BAC具有可靠的衛(wèi)生學(xué)安全性。

3結(jié)論

一體化凈水設(shè)備對(duì)飲用水的深度凈化效果十分顯著，雖然進(jìn)水的高錳酸鹽指數(shù)、鐵、錳、濁度等有很大波動(dòng)，但出水的各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了國家標(biāo)準(zhǔn)。因此，在我國現(xiàn)有市政管網(wǎng)無法在短期內(nèi)全面提高飲用水水質(zhì)的條件下，一體化凈水設(shè)備可區(qū)域性地提高飲用水水質(zhì)，且具有運(yùn)行穩(wěn)定、易于管理、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)。

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