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纯氧预曝气-生物过滤组合工艺处理微污染水中试研究

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文档简介:

苏子杰魏泽文陈忠。陈飒。袁辉洲赵旺张锡辉(1清华大学深圳研究生院环境工程与管理研究中心,深圳518055;2深圳职业技术学院,深圳518055;3中山公用集团水务技术部,中山528400)摘要采用中试规模设备研究纯氧预曝气和生物过滤组合工艺对微污染水源水中多种污染物的处理效果。在沉淀池末端进行纯氧预曝气,能够提高溶解氧浓度至9.43~13.05mg/[,比较了活性无烟煤和活性炭两种滤料生物过滤工艺。原水氨氮为3mg/I时,出水氨氮平均值为0.07mg/I,且无亚硝态氮积累,CODM平均去除率为71.729/6,出水CODM浓度均值为0.94mg/L,铁离子平均去除率为98.29,出水铁离子浓度均值为0.01lmg/L,对典型臭味物质二甲硫醚的去除率为95.249/6。结果表明活性无烟煤和活性炭两种滤料的性能类似。纯氧预曝气一生物过滤组合工艺适用于水厂常规处理工艺改造,对传统水厂技术升级具有重要的价值。关键词纯氧预曝气生物过滤活性炭活性无烟煤微污染水0概述目前,我国大部分饮用水源已受到不同程度的污染,氨氮和C()DM等水质指标超过《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)III类水体标准限值,这类水体一般称作微污染水源[1]。此外,部分微污染水源会有铁离子(Fe。+)含量高的问题l_2],会使水着色、有味以致人厌恶,长期饮用会损害身心健康。更甚者,部分水体中含有臭味物质,影响水源的正常使用,我国的巢湖、东湖、滇池、太湖、洞庭湖以及白洋淀等湖泊均存在不同程度的水臭问题[3]。水厂常规处理工艺对氨氮、有机物、铁离子、锰离子和臭味等污染物的去除能力有限,针对这些污染物,Hu等l_4采用粉末活性炭(PAC)与MBR联用工艺处理微污染地表水,PAC投加量为2g/L时出水氨氮浓度低于0.1mg/L,C()D低于2mg/I;采用化学氧化的方法可将Fe氧化为Fe抖固体颗粒_2],亦可采用生物接触氧化的方法,利用生物膜对Fe抖进行去除[5];去除饮用水中臭味物质的方法包括化学氧化法(二氧化氯、高锰酸钾、臭氧)、吸附法(PAC和GAC)和生物降解法]。然而,水源污染往往是复合性的,因此要求处理工艺能够同时去除上述污染物,保证水厂出水水质广东省科技计划(2012B030800001)。安全。李德生等_7]研究了生物过滤工艺可将氨氮去除率由原来3OYo~4OYo提升至93Vo,C()DM去除率由209/6提高至40,铁离子去除率超过9O,拥有成本较低、操作方便、改造简单等优点。纯氧预曝气能够进一步增强生物过滤工艺的去除性能:①降解1mg/L氨氮需要消耗4.57mg/L的溶解氧[,纯氧预曝气能够大幅度提升水中溶解氧,满足微生物对溶解氧的需要;②溶解氧的提高能增强好氧微生物对有机物的去除效果;③纯氧预曝气有氧化性,能加强铁锰离子形成固体颗粒的能力,便于截留。本文采用中试规模试验设备,在沉淀池末端进行预曝气,研究空气预曝气和纯氧预曝气对活性无烟煤过滤和活性炭过滤性能的强化作用,为水厂的工艺改造提供相关技术支撑1材料与方法1.1原水水质中试规模为36m。/d。为模拟西江下游水源微污染的情况,在原水中按比例投加氯化铵和水厂沉淀池排泥,使氨氮浓度维持在3mg/I左右,CODM维持在4mg/I左右。具体试验原水水质如表1所示。1.2工艺流程中试工艺流程见图1。混凝剂聚氯化铝(PAC)按照投加量7.36mg/L(按Al()。计)在线投加,絮给水排水Vo1.41No.7201523表1原水水质水质指标范围水质指标范围pH6.69~7.59氨氮/mg/I0.72~4.28C()DM/mg/l2.28~4.14亚硝态氮/mg/I0~0.716浊度/'NI、U6.90~38.40硝态氮/mg/I1.7~3.17’,℃l7.3~23.2铁离子/mg/IO.169~0.923)/mg/I3.33~6.47原强化过滤柱滤后水图1中试工艺流程凝池水力停留时间10min,沉淀池水力停留时间1.6h;活性无烟煤滤池和活性炭池尺寸均为540mmX540minx3200mm,滤料厚度1400mm,底部承托层高200mm,滤速8m/h。沉淀池清水区设置钛曝气棒,空气曝气采用小型增氧机供给,曝气量约16L/min,纯氧曝气采用纯氧罐供给,曝气量约0.6L/h。活性无烟煤和活性炭柱均采取自然挂膜运行方式,当滤池液面高度到达溢流高度时进行水力反冲洗,反冲洗用水为中试装置滤后水,反冲洗强度26rn。/(h·ITI),反冲洗时间15min。活性无烟煤和活性炭的性能比较如表2所示。表2活性无烟煤与活性炭特性对比项目粒径/ram堆积密度/g/cm。碘吸附值/mg/g活性无烟煤0.8~1.4O.52800活性炭1~20.559501.3分析方法浊度采用HACH2100P浊度仪测定。溶解氧DO采用HACH

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