生物活性炭滤池气水反冲洗方式的优化

生物活性炭滤池气水反冲洗方式的优化李贺文(郑州市第四十七中学高二(3)班，河南郑州450008)摘要：生物活性炭滤池冲洗效果的好坏是影响滤池运行的一个关键因素，合理优化反冲洗过程有助于改善其整体运行性能。采用3种不同的气水反冲洗方式对生物活性炭滤池进行反冲洗，以反冲洗后水头损失变化和出水浊度，氨氮、亚硝酸氮、COD去除率及Do消耗率作为评价指标。试验结果表明，先气水反冲后水反冲效果最好。其中气水反冲4一一5min，气反冲强度为9L／(m-s)，水反冲强度为4L／(m2·s)；水反冲8～10min，水反冲强度为8L／(m·S)。关键词：生物活性炭滤池；反冲洗方式；优化臭氧生物活性炭技术是20世纪六、七十年代首先从欧洲发展起来的一种饮用水处理技术。该工艺是采用臭氧氧化和生物活性炭滤池联用的方法，将臭氧化学氧化、活性炭物理化学吸附、生物氧化降解等几种技术合为一体。其主要目的是去除原水中微量有机物和氯消毒副产物的前体物等有机指标，提高饮用水的安全性。臭氧氧化可使生物活性碳进水中可同化有机碳(AOC)的含量增加10～20倍，水质可生化性提高20％～30％。。然而生物活性滤池经过一段时间的运行，生物膜由于吸附作用，在滤层表面会生成滤料颗粒、悬浮固体和黏性物质结成的泥球，以及生物膜本身老化脱落，导致滤层板结，阻碍了营养基质和溶解氧在生物膜内的传递，滤床空隙率降低，水头损失增加，滤池的产水量减少，出水水质下降等。所以，选用适当的方式进行反冲洗对保证生物活性炭滤池正常运行具有十分重要的作用：将截留的无机颗粒带出滤池，清洁和更新生物膜，使滤池恢复原有的过滤能力。1试验装置与方法1．1试验装置试验在华北水利水电大学进行，试验流程为：太湖原水一气浮池～臭氧接触塔一生物活性炭一出水，试验装置如图l所示。是』毛Ik一—_j_I’一‘‘1Jii蠢l-‘k1曼-＼’j逮fj洼t乳接繁‘气详j电攀I}7-_l_’___-_f、詹赢ln1日tl发生I扎■蔷U图1试验装置图Fig．1Thechartofexperimentalequipment原水经泵提升进气浮池，采用A1z(so)，作为混凝剂(停留时间为20rain)，再经泵提升进入臭氧接触柱(停留时间为15min)，最后自流进入生物活性炭滤柱(停留时间为22min，炭层高2．Om采用Z卜15型颗粒活性炭)，活性炭出水为最后出水。1-2试验方法共尝试了3种不同方式下的气水联合反冲洗方式，具体参数见表1。气水反冲洗具有采用高气冲强度的压缩空气擦洗炭滤层，用低水冲洗强度的水对滤料进行反冲，减少大量反冲洗水的特点。文献[81表明，气水同时反冲洗比单纯水反冲洗的耗水量减少60％左右，滤料的截污量可提高一倍，过滤周期可延长70％左右。故在此尝试中不考虑单一的水冲洗方式。表1不同方式下的气水联合冲洗参数表Tab．1Parametersofdiferentair-waterbackwashingmethodsontheoperationBACfilter历时冲洗强度膨胀历时冲洗强度膨胀用条件蛊1禽水litinL／m~．snunL／m~os量％L方式I先气冲后气冲5l15水冲888236水冲方式II先气冲后气冲5115气水气水l2l03气水冲冲7冲9冲4方式Ⅲ先气水冲气水气水12水冲588207后水冲冲4冲9冲42试验结果与分析以反冲洗后水头损失和出水浊度，氨氮、亚盐、COD去除率及DO消耗率作为评价指标。冲洗结束正常运行后进行96小时连续监测，具体结果和分析如下：2．1以水头损失为评价指标确定生物活性炭滤池反冲周期的一个重要参考指标就是滤池的水头损失。在过滤期间，随着炭床上生物颗粒和非生物颗粒的逐渐累积，水头损失也逐渐增加。图2显示了经不同方式反冲后生物活性炭柱水头损失的变化情况(“O”点表示反冲前)。{0置2448了29岳畏洗后运晏亍时间h图2反冲洗后水头损失的变化曲线Fig．2VariationofheadlossofBACfilterwithdifferentbackwashingstrategies由图2可知，反冲洗后随着运行时间的推移，不同反冲洗方式下的水头损失均缓慢增加。其中方式I和方式Ⅱ气水反冲106【托，卵2016~-10N洗方式水头损失增加较快，说明滤料清冼不彻底，但方式Ⅱ用反2．4以COD去除率为评价指标00——‘反冲麓的运4行8I7／h7296图3反冲洗后浊度的变化曲线Fig．3VariationofturbidityofBACfilterwithdiferentbackwashingstrategies2．3以氨氮亚硝酸盐去除率为评价指标由图4、图5可知，无论哪种方式的反冲洗，NH．+-N去除率都在57．1％～76．6％之间波动，且随着过滤的进行，NH4+-N去除率都在提高。NO2--N的去除率都在6