生物陶粒柱-PAC-MBR系统处理饮用水研究

第42卷第6期2002年l1月大连理工大学学报JournalofDalianUniversityofTechnologyV01．42．No．6N0v．2002文章编号：1000—8608(2002)06—0669—05生物陶粒柱一PAC—MBR系统处理饮用水研究张捍民，张兴文，杨凤林，王宝贞，刘毅慧(1．大连理工大学环境科学与工程学院，辽宁大连116012；2．哈尔滨工业大学市政环境工程学院，黑龙江哈尔滨150090)摘要：利用生物陶粒柱和粉末活性炭结合膜生物反应器处理饮用水，研究表明，该预处理工艺不仅解决了膜生物反应器氨氮去除不力的弱点，避免了亚硝酸盐的积累，而且极大地降低了膜生物反应器的有机负荷．生物陶粒柱一PAC—MBR系统高锰酸盐指数平均去除率为76．97，氨氮和亚硝酸盐的平均去除率分别达到了95．5O％和99．15％；而预处理工艺还可以减轻浓差极化，延缓膜污染，在试验过程中形成的膜孔阻力和滤饼阻力之和比没有预处理的膜生物反应器中超滤膜下降了72．关键词：活性炭／生物陶粒柱；膜生物反应器中图分类号：X131文献标识码：A0引言1试验装置及材料膜生物反应器在污水处理领域已获得广泛的应用，而在饮用水处理中还未得到应有的重视．微滤膜和超滤膜去除细菌、寄生虫和颗粒物质非常有效[1]，其对严重威胁到公众健康的致病微生物贾第虫胞囊和隐胞子虫卵囊[3]的去除率分别大于99．9和99．O[4]，而超滤膜出水中检不出大肠杆菌、贾第虫胞囊和隐胞子虫卵囊[6J]，从而实现了完全不产生副产物的物理消毒，大大提高了饮用水的水质安全；膜生物反应器采用的是动态横向流动操作法，自身具有一定的抗污染性能，而且所需操作压力低，不需进行循环，从而节省能耗，在饮用水处理领域中具有广泛的发展前景．但从以前部分研究可以看出，单独使用膜生物反应器处理饮用水存在着对有机物去除效果不理想，不能可靠地保证出水有机物浓度的问题[，因此，净水厂采用膜生物反应器时，应采用有效去除有机物或可将溶解性有机物转化为固相，以利于超滤膜充分发挥固液分离作用的预处理工艺．本文主要探讨将生物陶粒柱和粉末活性炭用于膜生物反应器预处理工艺处理饮用水的试验研究．高位水箱有效容积0．5In。，配水平衡箱有效容积0．125m。，主要用于利用浮球阀控制反应器水位．反应器内径0．1m，高1．0m，底部装有曝气头，用以适度搅动中空纤维并使反应器中水混合均匀．试验中采用深圳新世纪饮水科技有限公司生产的净水器中的中空纤维超滤膜，膜孔径为0．01m．膜件高0．35m，封头直径0．07m，中空纤维共2250根，膜过滤面积1．24m．粉末活性炭由山西太原江阳化工厂生产，碘值为1030mg／g，细度为80，可通过200目筛网．页岩陶粒由山东省淄博市博山陶粒厂提供，陶粒粒径2～5mm，填料总体积4．8L．空压机曝气，生物陶粒柱中气水体积比为1：1，膜生物反应器中曝气强度为0．1m。／h．见图1．2试验方法取水库水，粗滤后作为试验用原水．生物陶粒柱采用充氧自然挂膜方式，启动时间为9月中旬．采用恒温器对生物陶粒柱加热，恒温25℃．20d后称取5mL的生物陶粒放入含有50mL无收稿日期：2001—12—25}修回日期：2002—11一10．作者简介：张捍民(1973一)，女，博士}杨风林(1944一)，男，教授，博士生导师维普资讯http://www.cqvip.com大连理工大学学报第42卷出水泵图1试验装置示意图Fig．1Schematicdiagramofexperimentunit菌水的三角瓶中，加盖无菌胶塞扎紧后，置于振荡器上振荡60rain，振荡频率为240次／min，所得的生物膜悬浮液作为测定活性细菌数目的样品．测得生物陶粒柱上层陶粒活性细菌数目已达到4．2x10个／cm。，认为挂膜结束，逐渐调整进水流量，转入正常的稳定运行阶段．试验中，生物陶粒柱与膜生物反应器采用串联运行方式，试验初期不投加粉末活性炭，在试验进行到第15d时，粉末活性炭直接加入膜生物反应器中，使其质量浓度为250mg／L，通过曝气作用保证粉末活性炭与被处理水混合均匀．粉末活性炭随反应器中浓缩液的排放有部分更新，处理1m。水消耗的粉末活性炭约为1．70g．改变膜生物反应器的操作压力，使出水量始终维持在2．4L／h，生物陶粒柱停留时间为120rain，试验连续进行．另设2号膜生物反应器与生物陶粒柱一PAC—MBR系统并联运行，以做对比试验研究．3试验结果及分析3．1高锰酸盐指数去除效果试验中发现生物陶粒柱一PAC—MBR系统和2号膜生物反应器出水浊度相近，进水浊度在0．5～6．1NTU时，出水浊度均小于0．1NTU，经常低于Z100A浊度计的检测极限，且出水细菌总数均为零．但二者的高锰酸盐指数去除率存在较大差异，进水高锰酸盐指数在4．60～9．7