温度对生物活性炭反应器净水效能的影响研究

第31卷第5／6期2011年12月东北电力大学学报JournalOfNortheastDianliUniversityVo1．31．No．5／6Dec．．2011文章编号：1005—2992(2011)05／06—0151一o4温度对生物活性炭反应器净水效能的影响研究杨世东，刘志东2，张兰河2，崔凤国，于雷。，潘强4(1．东北电力大学建筑工程学院，吉林吉林132012；2．东北电力大学化学工程学院，吉林吉林132012；3．吉林市市政设施管理处，吉林吉林132011；4．吉林油田公司公用事业管理公司，吉林松原138000)摘要：为考察温度变化对生物活性炭反应器净水效能的影响，分别研究了在5一l8℃和19—26℃两个温度范围内反应器对高锰酸盐指数、硝态氮、浊度及UV的去除情况。结果表明：单级生物活性炭反应器对高锰酸盐指数平均值为4．51mg／L的原水净化能力有限，但常温条件下的效果明显优于低温条件(高锰酸盐指数去除率分别为15．90％和4．38％)。另外，硝态氮的去除也受到低温因素的影响。浊度和uV在不同温度条件下的去除率没有明显的变化，且uV随温度的变化表现出明显的滞后性。因此，利用生物活性炭净水装置降低水中高锰酸盐指数和硝态氮时，应避免运行温度降低。在5℃一26℃范围内以降低浊度和uV抖为处理目的运行中温度的变化不会明显影响其去除效果。关键词：生物活性炭；硝态氮；浊度；UV；温度；高锰酸盐指数中图分类号：TU991．2文献标识码：A随着经济的发展，水污染范围的扩大，人们对高效水处理技术的需求更加迫切。国内相关工作者通过对现有技术运行参数的调整、设备的改进和新型处理水技术的研发来满足这一需求¨J。生物活性炭技术综合了微生物降解及物理化学吸附的优势，使得该工艺对有机物(尤其是分子量在1kD一3kD)、色度、浊度、氨氮等都具有良好的去除效果。生物活性炭对分子量大于3kD的有机物的生物降解能力有限，从而使得化学氧化和生物活性炭吸附降解相结合的联合工艺被广泛研究，部分已被实际应用。其中臭氧一生物活性炭(BAC)作为良好的深度水处理技术被人们普遍接受。本研究针对我国北方四季温差变化大的气候条件，分别考察了低温阶段(5—18℃)和常温阶段(19—26℃)下温度对生物活性炭技术净水效能的影响。1实验材料与方法1．1实验装置与材料实验装置均采用有机玻璃粘制而成。生物活性炭反应器为长200cm，直径为4cm。活性炭填装高度为100cm，底层是10cm的衬托层，并在间隔30cm处安装取样阀。1．2实验方法本实验分为生物活性炭微生物培养、低温实验、常温实验三个阶段完成。第一个阶段连续运行使活水箱BAC反应器图1实验装置图收稿日期：2011—08一l8作者简介：杨世东(1978一)，男，江苏省赣榆市人，东北电力大学建筑工程学院副教授，博士，主要研究方向：饮用水深度处理技术及污水生物处理技术．l52东北电力大学学报第31卷性炭表面微生物生长富集到足够的数量。第二、三各阶段分别在温度为5—18℃和19—26℃下运行反应器。三个阶段进水量均为6．28L／h，停留时间为12min，流速5m／h。实验过程中每三天监测一次水中高锰酸盐指数、浊度、硝态氮、uV变化情况。进水水质见表1。表1生物活性炭反应器进水水质高锰酸盐指数UV254酸性高锰酸钾法3802UV／VIS紫外分光光度计浊度硝酸盐氮WZS一180浊度仪3802UV／VIS紫外分光光度法2结果与讨论2．1生物活性炭挂膜培养图2为进出水高锰酸盐指数随时间的变化情况。反应器在运行前期，在活性碳表面没有微生物生长，只有单纯的活性炭吸附作用。由于进水高锰酸盐指数相对比较低，所以在19d以前没有明显的去除效果。随着微生物膜的初步成型，在21—27d去除率明显升高。28d到30d生物活性炭出水高锰酸盐指数值趋于稳定，说明生物活性炭挂膜培养基本完成。＼、_，白0U＼、-，白0U642O目盈常温进水低温进水O510l5时间／天图2挂膜培养阶段进、出水高锰酸盐指数图3常温和低温两个阶段进、出水高锰酸盐指数2．2高锰酸盐指数的变化从图2中可以看出，该生物活性炭反应器对高锰酸盐指数的去除情况不理想。这是由于进水高锰酸盐指数低，说明生物活性炭对低浓度可氧化有污染物的去除能力有限。在该研究中常温状态下高锰酸盐指数的去除率平均达到15．90％，低温实验阶段生物活性炭对高锰酸盐指数的去除率平均为4．38％，效果差于常温状态。分析其原因是由于活性炭表面稳定的生物膜进入到相对低温的环境后，微生物代谢减慢，微生物降解作用也随之减弱。另一个原因可能是由于温度的降低使得部分与活性炭结合相对较弱的表面微生物在剪切力的作用下脱落，从而引起了微生物膜的不稳定，最终导致代谢能力的减弱。总之，常温状态下的去除效果要好于低温状态，单独的生物活性炭对低高锰酸