曝气生物滤池-常规工艺处理原水锰污染

近年来，由于工业污染日益严重，一些地区的地表水受到了锰污染，尤其是以水库水作为原水的地区，锰污染呈季节性特征出现，对于饮用水的安全提出了新的挑战。常规的饮用水处理工艺“混凝-沉淀-砂滤”对于锰的去除很有限，不能满足消除锰污染的要求。高速曝气生物滤池作为饮用水预处理工艺在南方地区得到了广泛应用，利用生物膜的吸附和降解作用，能有效去除原水中氨氮、COD以及除铁除锰，同时改善混凝沉淀条件[1]。通常在原水锰质量浓度小于0.3mg/L时，利用高速曝气生物滤池预处理加常规工艺能够使出水达到饮用水标准要求的0.1mg/L，但是对于更高浓度锰污染的原水的处理效果则有待进行实验研究。本实验对某自来水厂原水进行人工加锰模拟锰污染原水，研究“曝气生物滤池-常规工艺”对于锰污染原水处理效果，旨在为该工艺应对原水高浓度锰污染的问题提供理论依据。1材料与方法1.1实验装置实验装置由升流式曝气生物滤池（BAF）和常规处理装置组成。曝气生物滤池1座，尺寸是Φ0.3m×5.0m，下层装填下部敷设0.3m厚Φ3～5mm粗砂垫层，上层装填3m厚粒径3～5mm陶粒；砂滤池尺寸Φ0.3m×2.2m，装填的石英砂取自水厂砂滤池，滤砂粒径为0.9～1.3mm，砂层厚0.7m，下部敷设0.1m厚Φ3～5mm粗砂垫层。絮凝剂采用聚合氯化铝，投加量为30mg/L，混凝反应时间为8～16min。1.2实验方法实验研究在广州市某大型自来水厂进行。初期研究系统的启动过程，滤速从8m/h逐步增加到16m/h，直至出水锰含量稳定，低于生活饮用水卫生标准（GB5749－2006）规定的0.1mg/L。运行一段时间后原水越过BAF直接进入常规工艺，进行“曝气生物滤池-常规工艺”和常规工艺的除锰效果对比。最后进行BAF灭活实验，初步探究BAF去除锰的机理。BAF的反冲洗参数是：反冲洗周期7d；采用气水联冲方式，滤池停止进水后，气冲3min，后气冲加下排水4min，后气水联冲15min，最后水冲3min；各阶段气量1.5m3/h，水量2.5m3/h。砂滤池的反冲洗参数：反冲洗周期1d，采用单纯水冲洗方式，冲洗强度是2.5m3/h。1.3原水水质原水直接取自自来水厂原水，然后人工加锰，实验期间水质参数如表1所示。1.4测定方法锰：过硫酸铵分光光度法；铁：二氮杂菲分光光度法；氨氮：纳氏试剂分光光度法；DO：LB-DO80溶氧仪；浊度：HACH2100N浊度仪；CODMn：酸性高锰曝气生物滤池－常规工艺处理原水锰污染尹超，陆少鸣，付斌，郭键勇（华南理工大学环境与能源学院，广东广州510006）摘要：研究了“曝气生物滤池-常规工艺”对于饮用水原水中锰污染的处理效果。实验结果表明：系统启动所需时间为30d；稳定以后，当原水锰质量浓度为0.45～0.518mg/L，“曝气生物滤池-常规工艺”对于锰的去除率达到90%，出水锰低于生活饮用水卫生标准（GB5749－2006）规定的0.1mg/L，平均去除量达到0.46mg/L；常规工艺与“曝气生物滤池-常规工艺”的处理效果进行对比，单独常规工艺比“曝气生物滤池-常规工艺”锰的去除率低78.2%；对曝气生物滤池的滤料灭菌之后，锰去除量为0.27mg/L，去除率相比灭菌前降低了36%，25d后出水达到灭菌前水平。关键词：曝气生物滤池；常规工艺；除锰；灭菌实验中图分类号：X703.1文献标识码：A文章编号：1000-3770(2015)07-0099-004修改日期：2015-04-30作者简介：尹超（1989－），男，硕士，研究方向为给水预处理以及深度处理技术；联系电话：13826064731；电子邮件：yinc0417@163.com第41卷第7期2015年7月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.41No.7Jul.,201599酸钾法。2结果与讨论2.1挂膜启动过程启动期间，水温25.0～29.0℃，平均为26.8℃，原水DO质量浓度为5.34～6.30mg/L，原水锰质量浓度为0.45～0.518mg/L；挂膜期间气水体积比保持0.2。启动初期为有利于挂膜，滤池滤速取8m/h，之后逐步将滤速增加到12、16m/h，直至出水锰质量浓度稳定在0.1mg/L以下。实验结果如图1和图2所示。地下水除锰主要有2个理论：活性滤膜自催化氧化理论和生物固锰除锰理论[2-3]。活性滤膜理论强调锰质氧化物形成的活性滤膜对于锰的吸附和自催化氧化作用；生物固锰除锰理论强调锰氧化菌的生产代谢对于锰的氧化作用。二者都认为除锰需要一个逐步稳定的过程，即经历一个启动期，期间去除量逐步增长直至稳定。挂膜启动的过程对于除锰起着很关键的作用。本实验以锰的去除效果作为挂膜成熟的依据。开始启动时滤速取8m/h，BAF出水锰的平均值是0.32mg/L，去除率36%。这