中置生物活性炭滤池运行方式优化研究

以新型臭氧/生物活性炭给水深度处理工艺中试为基础,将生物炭滤池置于沉淀池与砂滤池之间,对升流式与降流式炭滤池处理微污染水的效果进行对比分析。结果表明,采用陶粒-活性炭双层填料的炭滤池,升流式由于首先经过陶粒层而使整个活性炭层处于浊度相对较低的环境中,更利于发挥活性炭吸附作用,同时表现出较高的有机物去除率;升流式炭滤池较降流式炭滤池的水头损失低、增长速率慢,运行更为稳定,出水中微型生物的数量也大幅减少。另外,由于有砂滤池殿后,出水浊度和微型生物等无需严格控制,可对其曝气,对氨氮的去除能力较之于传统后置生物活性炭滤池有大幅度的提高。     

镇江市金山水厂炭滤池生物性能的研究

分析了金山水厂臭氧-炭滤池运行过程中活性炭的吸附性能和生物性能的变化、炭滤池生物量的分布特征、反冲洗对炭滤池生物量的影响以及炭滤池出水的生物安全性情况。结果表明,炭滤池开始运行时,以吸附作用为主,去除COD_(Mn)的效果显著,去除率达60.33%,对氨氮无去除效果;随着活性炭逐渐吸附饱和,生物作用逐步形成,去除氨氮的效果提升,炭滤水几乎不含氨氮,此时对COD_(Mn)的去除以生物作用为主,去除率为37%;运行初期炭滤池生物量较少,运行至241~270 d时,生物量达到了最大值,维持在110~120 nmol P/g炭的范围内;炭滤池中活性炭表层的生物量最多,且随着炭池深度的增加呈递减趋势;反冲洗次数增加会抑制微生物的生长,炭池运行初期可以延长反冲洗周期以促进微生物的生长,从而形成稳定的生物膜,也可缩短反冲洗周期来抑制微生物的生长。     

BAC滤池对浊度和颗粒数的控制研究

传统的贾第鞭毛虫和隐孢子虫（简称“两虫”）检测方法存在诸多不足，为此选用浊度和颗粒数作为“两虫”的替代指标，以对浊度和颗粒物的去除率来衡量生物活性炭（BAC）滤池对“两虫”的控制效果。试验结果表明：采用颗粒数表征滤后水水质比采用浊度更适宜。过滤初期颗粒数从峰值降到50个／mL以下所需的时间比浊度降到0．1NTU所需的时间多1h左右。正常过滤期间BAC滤池进水浊度一般在0．1NTU以下，经过BAC滤池处理后，浊度得到进一步降低，平均去除率为52．7％。炭层对浊度的去除率为56．4％，其出水浊度基本上都低于0．05NTU，而砂层对浊度不但没有去除能力，反而使出水浊度平均上升了约3．7％。炭层对颗粒物的平均去除率为33．3％，砂层对颗粒物的平均去除率为8．5％。     

反粒度生物滤池处理污染水源水的研究

针对嘉兴地区污染水源水,进行了上向流反粒度生物滤池应用研究,以期实现在低能耗条件下去除氨氮和浊度,同时达到保护后续臭氧/活性炭工艺的目的。研究结果表明,在进水氨氮为1.57~4.02 mg/L、浊度为1.01~2.86 NTU,反粒度生物滤池气水比为1∶4(水温低于10℃时降为1∶5),滤速为11 m/h的条件下,反应器稳定运行期间出水氨氮为0.02~0.60 mg/L,平均去除率达到91%;出水浊度0.55 NTU,平均去除率达到84%,保护了后续臭氧/活性炭工艺。反粒度生物滤池单位运行能耗只有同期运行的生物接触氧化池的14%~18%。此外,反粒度生物滤池对亚硝酸盐氮、COD_(Mn)、UV_(254)和TOC都有一定的去除效果。     

BAC滤池微生物分布及生长状况的分析

通过扫描电镜对生物活性炭(BAC)滤池内不同深度的微生物进行了观察分析,并对生长在活性炭滤料上的生物膜进行了分离培养,了解了炭滤池内微生物的分布情况和生长的优势品种.笔者认为,经过臭氧接触池处理后,在生物活性炭滤池里的炭粒表面存在大量的微生物,为避免其对出厂水的影响,对炭滤池出水的消毒处理非常重要.     

臭氧/生物活性炭工艺的运行优化研究与工程示范

针对臭氧/生物活性炭(O3/BAC)工艺在珠江下游地区应用中存在的容易孳生微型生物、出水pH值降低、臭氧投加量难以量化等问题,开展了运行优化研究,并将技术成果应用于规模为100×104m3/d的示范工程。O3/BAC工艺运行优化示范工程重点示范了炭滤池原位酸碱改性技术及石灰优化调节出厂水pH值、臭氧投加量优化、炭滤池反冲洗方式优化3项关键技术成果。示范工程自2012年1月建成投产至今运行稳定,出水浊度≤0.2 NTU,COD Mn≤2 mg/L,pH值稳定在7.2~7.5,并显著提高了出水的生物安全性。该示范工程的建设,建立了该地区饮用水深度净化工艺保障体系,实现了O3/BAC工艺运行控制系统的全面优化。     

臭氧/生物活性炭深度去除有机物的效果研究

为了优化臭氧/生物活性炭深度处理工艺,对活性炭中的微生物生长状况及对有机物的去除效果进行了研究。结果表明,水温是影响微生物生长的重要因素,当炭滤池运行到第240~270天时,活性炭表面已形成稳定的生物膜,稳定的生物膜对有机物的去除率明显提高,对CODMn、UV254、BDOC的平均去除率分别为70%、90%、85%。通过扫描电镜观察,运行210 d的炭样表面生长了大量微生物及代谢产物,出现了致密的菌胶团。     

"三氮"在深度处理中的去除与转化

就氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮(简称“三氮”)在臭氧-生物活性炭(O3／BAC)给水深度处理系统中的去除与转化规律进行了研究。结果表明，炭滤池对NH3-N的单元去除率接近30％，但是整个系统对NH3-N的总去除率仅约10％；系统对NO2^-—N有着优异的去除能力，主臭氧接触塔和炭滤池出水中均未检测出NO2^-—N；炭滤池中的生物硝化作用明显；系统进、出水的“三氮”总浓度基本没有变化。     

微絮凝强化过滤在嘉兴贯泾港水厂的应用

嘉兴市贯泾港水厂通过将砂滤池设置于生物活性炭(BAC)滤池后,并采用微絮凝强化过滤等措施,实现了砂滤出水、出厂水浊度≤0.1 NTU,颗粒物数量≤30个/mL,有效控制了微生物风险.微絮凝强化过滤的聚氯化铝铁投加量为5～10 mg/L,增加药剂费用约0.005～0.01元/m3.该工艺存在的主要问题是砂滤池水头损失增长较快,过滤周期明显缩短.     

湿热地区O_3/BAC工艺的微生物多样性解析

利用Illumina Hi Seq高通量测序技术,对我国南方湿热地区某O_3/BAC饮用水处理过程中各工艺出水及滤料中微生物多样性及其变化规律进行研究。结果表明,测序共获得385 499条有效数据(Effective Tags),归类为45个门、86个纲、165个目、308个科、567个属。微生物多样性随工艺流程整体呈下降趋势,尤其是消毒工艺能大幅削减水体中的微生物,消毒效果较好,但生物活性炭池出水中微生物多样性较V型滤池出水(FB)不降反增,且滤砂(FS)和活性炭上均有大量微生物附着,其中活性炭上附着的微生物多样性高于原水。此外,所有样品中变形菌门、放线菌门、拟杆菌门、厚壁菌门和浮霉菌门含量较高,分别为68.47%、10.64%、6.15%、4.63%和1.51%;鞘氨醇单胞菌属在FB、FS和BAC样品中大量滋生,且与假单胞菌属在出厂水中均有微量存在,二者可引起管网腐蚀,是饮用水安全的一大隐患,应予以重视。     

两种生物活性炭滤池净水效果的分析

对Z市B水厂和S水厂的活性炭滤池运行状况开展了长期运行监测。结果显示,中原地区黄河原水的活性炭吸附周期为3个月,BAC对氨氮和COD_(Mn)的去除率与季节性温度变化呈正相关;重力流活性炭滤池通过生物降解作用去除氨氮和COD_(Mn)的能力优于上向流活性炭滤池,更适用于有机物浓度较低的原水深度处理。另外,还发现活性炭的生物量、微生物数量和微型动物种类可以作为活性炭生物降解去除氨氮和COD_(Mn)能力的评价指标。     

南方某水厂活性炭滤池更换滤料后运行效能研究

根据以往的活性炭筛选和水处理效果研究,优选了一种碘吸附值和亚甲蓝吸附值相对低、焦糖脱色率相对高、对南方某水厂原水水质特征适应性较好的颗粒活性炭用于更换该水厂某一格活性炭滤池滤料。运行的两年时间里,该活性炭滤池出水水质良好稳定,对COD_Mn、TOC、UV₂₅₄、三氯甲烷前体物的平均去除率分别为31.3%、36.2%、77.2%、53.1%;与主臭氧工艺联用对水中荧光溶解性有机物和颗粒数去除效果显著,对三维荧光光谱Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ区标准体积的去除率均在88%～92%,对颗粒数的平均去除率为84.4%,表明该厂的臭氧活性炭工艺提高了水质的微生物安全性。该活性炭滤料可作为水厂活性炭滤池整体换炭的优选炭种,并可降低约30%的换炭成本,具有良好的经济效益。     

预氧化/BAC与常规工艺去除AOC的效果对比

为提高出水水质的生物稳定性,明确是否应在生物活性炭(BAC)滤池前设置预氧化工艺,比较了预氧化/生物活性炭联用工艺与常规给水处理工艺中AOC的变化规律及对有机物的去除效果.研究发现,常规给水处理工艺对AOC的去除率仅为31.8%,出厂水中高浓度的AOC造成了管网中细菌的再生长.高锰酸钾预氧化与生物活性炭联用工艺对AOC的去除率为67.7%,AOC浓度降至121μg//L,提高了水质的生物稳定性.臭氧预氧化与生物活性炭联用工艺对AOC的去除率为48.3%,低于单独活性炭工艺的;对有机物的去除效果则低于高锰酸钾预氧化/生物活性炭联用工艺的.可见,在生物活性炭前设置高锰酸钾预氧化单元,更有利于去除水中的有机物及保障水质的生物稳定性.     

强化活性炭滤池过滤性能的试验研究

采用在活性炭滤池前端投加不同药剂的方法深度净化某水厂沉淀池出水,考察了不同滤池形式、聚合氯化铝(PAC)投加量和阳离子型聚丙烯酰胺(PAM)投加量对沉后水浊度的去除效果。结果表明,在下向流滤池前端投加0.3 mg/L的PAC和0.03 mg/L的PAM可以明显强化活性炭滤池的过滤效果,使出水浊度小于0.1 NTU;与砂滤池出水相比,活性炭滤池对浊度的去除率提高了16.6%,CODMn去除率提高了56%;相应的滤池水头损失增加较快,但仍可以满足运行周期不小于24 h的设计要求;滤后水中铝和溴酸盐含量均满足《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)要求。     

微纳米气泡曝气提升臭氧/生物活性炭工艺的处理效能

将微纳米气泡曝气技术与臭氧/生物活性炭工艺结合,探讨了该组合工艺与传统臭氧/生物活性炭工艺在处理效能方面的差异。依托小试活性炭柱装置,分别采用微纳米气泡曝气技术和普通曝气技术进行32 d的连续流试验。结果表明,在臭氧氧化阶段微纳米气泡臭氧氧化对UV_(254)的去除率为60%,而大气泡臭氧氧化对UV_(254)的去除率为29%。在生物活性炭(BAC)处理阶段,与大气泡曝气培养的活性炭柱相比,微纳米气泡曝气培养的活性炭柱对TOC的去除效果更好。微纳米气泡曝气的活性炭柱出水消毒副产物生成势低于大气泡曝气的活性炭柱,两种不同曝气方式的活性炭柱出水消毒副产物相对含量与出水COD_(Mn)的相对值有密切关系,而进水则无此关系。微纳米气泡曝气的活性炭柱中微生物群落的物种丰富度和均匀度均高于大气泡曝气的活性炭柱,即微纳米气泡曝气方式影响了活性炭柱中微生物的群落结构。     

生物强化滤池在低温低浊水处理中的应用

在低温低浊条件下,通过对生物强化炭砂滤池(BCSFR)与普通炭砂滤池(CSFR)进行对比实验,研究有机物及消毒副产物的去除效果及机制。结果表明,在原水温度4~10°C,浊度为2~6NTU条件下,BCSFR对高锰酸盐指数(PI)、TOC和UV254的平均去除率分别达到48.28%、31.80%和29.32%。此外,可生物同化有机碳(AOC)和可生物降解有机碳(BDOC)的去除率分别为50.83%和51.16%。由于微生物降解与活性炭吸附的协同作用,BCSFR能够比普通CSFR更有效去除有机物,因此有可能成为一种适合处理寒冷地区低温低浊水的安全饮用水保障技术。     

生物增强活性炭处理微污染原水的稳定性研究

从试验原水中分离出28株高活性菌株,采用人工循环固定方式启动生物增强活性炭工艺,处理低温微污染原水,通过对其处理效能和活性炭上微生物特性的研究,结果表明:原水经生物增强活性炭工艺处理后,其对UV254、TOC、THMFP平均去除率分别为57.4%,45.2%,33.5%;活性炭上微生物量在长时期内保持相对稳定,上层和下层微生物量为分别为(4～5)×108和(2～3)×108CFU/g,而生物活性随着运行时间的延长缓慢下降.上层和下层SOUR值分别从最初1.1 ×10-3和0.75×10-3mg O2/(cm3·h)下降到0.8×10-3和0.6×10-3mg O2/(cm3·h),其主要原因为土著杂菌低量、持续侵入系统,对高活性菌群的生态位造成了一定的冲击.     

生物活性炭滤池/超滤组合工艺处理华南山区水库水

我国农村供水设施普遍存在分散与运行管理落后的问题,导致广大农村地区的饮用水安全得不到保障。针对华南某山区优质水库水源水开发了生物活性炭耦合超滤(BAC/UF)的短流程工艺,通过考察直接超滤(UF)工艺和BAC/UF工艺的净水效能和膜污染状况,分析了短流程超滤工艺在农村供水工程中应用存在的优势和不足。结果表明,超滤优异的截留性能能够确保产水浊度低于0.1 NTU,但对水中的氨氮去除效果较差(去除率40%),产水的氨氮指标不能满足国标要求,而BAC/UF工艺凭借生物降解作用,可以有效去除氨氮(平均去除率达96.54%),同时还能够提高对有机物的去除效果(平均去除率达35.38%),减缓超滤膜的污染。综上,对于山区水库水等优质水源,可采用BAC/UF工艺保障饮用水水质安全。     

侧向流曝气生物滤池的同步硝化反硝化研究

利用自行研制的侧向流曝气生物滤池处理城市生活污水,考察了同步硝化反硝化现象。试验结果表明,在水力负荷分别为0.43、0.61 m3/(m2.h)以及气水比为10∶1、进水COD负荷为0.395~2.523 kg/(m3.d)、NH3-N负荷为0.082~0.486 kg/(m3.d)、TN负荷为0.047~0.587 kg/(m3.d)的条件下,对氨氮的去除率分别为78.91%和53.33%,对总氮的去除率分别为52.58%和36.85%。对滤池内含氮化合物的空间分布、氧摄取速率以及底物转化速率和微生物数量的监测结果表明,滤池内发生了同步硝化反硝化。     

喀斯特山区大型水厂迁建工程设计

遵义南郊水厂为喀斯特山区大型水厂,由于喀斯特山区地形崎岖、岩溶发育、赋水条件差、水质易受污染,故需迁建。迁建新厂设计规模10×104m³/d,依照Ⅰ类反恐设计技术标准,采用臭氧-活性炭深度处理工艺,净水单元首次采用了网格絮凝平流沉淀池底“W”型泥槽倒角并叠建清水池、炭滤池与砂滤池共用反冲洗泵房并嵌入炭滤池两项关键技术。运行结果表明,新厂出水水质优良,有机物去除效果好,出水CODMn为0.87～1.97 mg/L(<3 mg/L)、NH3-N为0.04～0.19 mg/L(<0.5mg/L)、浊度为0.17～0.3 NTU(<1 NTU)、色度<5度(<15度),稳定达到《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2006),属于优质水范畴。