摘要：生物活性炭濾池能有效去除常規工藝出水中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(shí)間下,新鮮活性炭濾池對這些有機物去除效果更顯著(zhù)。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(shí)有一定的去除效果。
關(guān)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(lái)水廠(chǎng),通常采用常規工藝進(jìn)行處理,其水質(zhì)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(guò)常規工藝處理雖然可以去除水中許多有毒有害物質(zhì),但對水體中有機物的去除效果卻不太理想,過(guò)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(guò)比較新鮮活性炭濾池和生物活性炭濾池,處理經(jīng)常規工藝處理后出水中的有機物的去除效果,為將來(lái)可能興建的以黃河為水源的安全供水工程或已有自來(lái)水廠(chǎng)的改造及后續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種顆粒活性炭濾池,其中體積較大的活性炭濾池(稱(chēng)為活性炭濾池Ⅰ)內填裝有已經(jīng)連續運行約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(chēng)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(lái)水廠(chǎng)進(jìn)行,試驗原水為黃河水經(jīng)常規工藝處理出水。原水pH約為8,水溫為20~30℃,整個(gè)試驗時(shí)間為70 d。
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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(jīng)常高于3 mg/L,但經(jīng)過(guò)活性炭濾池處理后,其出水都能滿(mǎn)足CODMn低于3 mg/L的規定。雖然活性炭濾池Ⅰ內活性炭是已經(jīng)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(guò)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吸附少量有機物[1]。
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還可以看出,在相同水力停留時(shí)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的去除規律隨時(shí)間變化不明顯,即濾池內活性炭上生物膜的發(fā)育成熟過(guò)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(zhì)素、腐殖質(zhì)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(shí)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(cháng)254 nm下存在吸光度的物質(zhì)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(guò)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(jīng)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(guò)程中,其吸附容量仍沒(méi)有達到飽和,因而能有效吸附大分子的芳香族化合物。
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2.3 活性炭濾池對消毒副產(chǎn)物前體物的去除
近20年來(lái),人們逐漸發(fā)現,氯作為消毒劑在殺死致病菌的同時(shí)卻生成一些致癌的消毒副產(chǎn)物,其中揮發(fā)性的三鹵甲烷(THMs)是重要的消毒副產(chǎn)物。消毒副產(chǎn)物生成勢間接代表了水中消毒副產(chǎn)物前體物的多少。張金松等研究發(fā)現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(shuō)明三氯甲烷的前體物主要通過(guò)吸附作用去除,而生物氧化作用去除效果相對較弱。
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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律隨時(shí)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(guò)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(shuō)明一溴二氯甲烷的前體物主要通過(guò)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律隨時(shí)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(guò)程對一溴二氯甲烷生成勢的影響不明顯。
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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(méi)有去除效果,反而會(huì )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(méi)有明顯規律性,有時(shí)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(shí)反而會(huì )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。
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3 結論
常規工藝處理出水經(jīng)2種活性炭濾池處理后,其出水都能滿(mǎn)足CODMn低于3 mg/L的規定。活性炭濾池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(shí)間下,活性炭濾池Ⅱ對這些有機物去除效果更顯著(zhù)。活性炭濾池Ⅰ對二溴一氯甲烷生成勢不但沒(méi)有去除效果,反而會(huì )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(shí)有一定的去除效果,但有時(shí)反而會(huì )引起出水中二溴一氯甲烷生成勢的升高。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。活性炭濾池Ⅱ對CODMn、三氯甲烷生成勢、一溴二氯甲烷生成勢的去除規律隨時(shí)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(xué)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(shù)的應用研究.清華大學(xué)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.來(lái)源：谷騰水網(wǎng) 作者: 施東文,陳健波,奚旦立
