生物活性炭滤池去除微污染有机物的研究
发布时间：2008-05-04
生物活性炭滤池去除微污染有机物的研究
张可欣1,2(1.华中科技大学控制科学与工程系,武汉430003;2.郑州市自来水总公司,郑州450007)
摘要:针对目前以黄河水为源水的自来水厂水质不甚理想的情况,进行了利用生物活性炭滤池深度处理受污染黄河水中有机物的研究.结果表明,生物活性炭滤池对有机物有较好的去除效果,其对ｃｏｄｍｎ、ｕｖ254、总藻、ｃｈｌａ、三氯甲烷生成势、色度的去除率分别为15 7%～38 8%、24 7%～49 7%、24%～100%、30%～87 8%、20 6%～46 6%、25%～66 6%.
关键词:生物活性炭滤池,深度处理,黄河水
中图分类号:ｔｕ991.2
以黄河水为源水的自来水厂,通常采用常规工艺进行处理,其水质不甚理想.虽然生物活性炭深度处理工艺与常规工艺相结合应是一种理想的净水方式,但目前关于黄河水经常规处理后进行生物活性炭滤池深度处理的研究报道很少.因此,进行生物活性炭滤池处理黄河水经常规处理出水中有机物的效果,为将来可能兴建的以黄河为水源的安全供水工程或已有自来水厂的改造及后续运行管理提供一定参考.
1 试验工艺
本研究设备为有机玻璃制作的柱子,柱高3ｍ,内径为0 35ｍ.柱内填装有已经连续运行约10个月的挂膜成熟的生物炭,生物活性炭层高为1 2ｍ,滤速为10 4ｍ/ｈ.试验以黄河水为源水的ｓ自来水厂进行,试验原水为黄河水经常规工艺处理出水,试验期间原水水质如表1所示,整个试验时间约为3个月.
2 试验结果与讨论
2.1 活性炭滤池
对ｃｏｄｍｎ的去除图1反映了生物活性炭滤池对ｃｏｄｍｎ的去除效果,可以看出,原水ｃｏｄｍｎ有时高于3ｍｇ/ｌ,但经过生物活性炭滤池处理后,其出水都能满足ｃｏｄｍｎ低于3ｍｇ/ｌ的规定,生物活性炭滤池对ｃｏｄｍｎ的去除效果十分理想,其去除率为15 7%～38 8%(平均值为26%).这可能是由于除生物氧化和生物过滤作用外,微生物通过胞外酶降解微孔内吸附的有机物达到对活性炭的生物再生作用,使活性炭在达到饱和容量之后可以继续吸附少量有机物[1].
2.2 活性炭滤池对ｕｖ254的去除
水和废水中的一些有机物如木质素、腐殖质和各种芳香族有机物都是苯的衍生物,而且是天然水体和污水二级处理出水中的主要有机物,常用ｕｖ254作为它们在水中含量的替代参数.在波长254ｎｍ下存在吸光度的物质主要为大分子的芳香族化合物,其分子结构复杂,生物降解性很差,因而微生物主要是通过吸附作用去除它们,而生物氧化作用不高[2].图2反映了生物活性炭滤池对ｕｖ254的去除效果,可以看出,生物活性炭滤池对ｕｖ254的去除效果良好,其去除率为24 7%～49 7%(平均值为36%).这主要可能是:(1)常规工艺对大分子量的腐殖质或其它苯的衍生物去除效果良好,原水中主要是大分子量腐殖质或其它苯的衍生物;(2)活性炭易于吸附水中小分子量腐殖质或其它苯的衍生物[3];(3)活性炭的吸附容量尚没有完全饱和,因而尚能发挥良好的吸附作用;(4)活性炭粗糙的表面有利于生物量的积累,因而生物活性炭滤池能发挥一定的生物氧化作用不高.
2.3 生物活性炭滤池对藻类的去除
在除藻研究中,藻类去除率是衡量除藻效果的一项重要指标.藻类具有叶绿体,含有叶绿素ａ、ｂ、ｃ、ｄ,及各类胡萝卜素及叶黄素等,能够进行光合作用.叶绿素ａ包含在所有的藻类之中,约占藻体有机物干重的1%～2%.在光合作用过程中,叶绿素ｂ、ｃ、ｄ所吸收的光能都要传递给叶绿素ａ,因而一般认为叶绿素ａ是间接衡量藻类生物量的较理想指标.因而水样在处理前后,藻类监测通常采用显微计数和叶绿素ａ(ｃｈｌａ)两种方法[4].
生物处理除藻具有较广泛的应用前景,在我国开展了较多的研究[5].一般认为,生物处理除藻可能依赖于以下几种作用:生物膜的吸附、附着,微生物的氧化分解,颗粒填料间的生物絮凝与机械截留,原生动物等的捕食作用,脱落生物膜对藻的生物絮凝、沉淀等,但以何种作用机理为主,至今尚未有明确的结论[6].图3和图4分别反映了生物活性炭滤池对总藻和ｃｈｌａ的去除效果.由图3可知,生物活性炭滤池对总藻的去除效果良好,其去除率为24%～100%(平均值为53 9%),特别是当原水总藻较高时仍能十分有效地降低水中藻类.
生物活性炭滤池对ｃｈｌａ的去除效果良好,其去除率为30%～87 8%(平均值为65 6%),高于对总藻的平均去除效果.这说明生物处理对藻类和ｃｈｌａ的去除机制可能不同,因而用何种藻类监测方法来衡量生物处理工艺对藻类的去除效果以及生物处理的除藻机理尚是一个需进一步深入研究的问题.
2.4 生物活性炭滤池对消毒副产物前体物的去除
氯化消毒在控制人类水生疾病方面起到了十分重要的作用.但近20年来,人们逐渐发现,氯作为消毒剂在杀死致病菌的同时却生成一些致癌的消毒副产物,其中挥发性的三卤甲烷(ｔｈｍｓ)是重要的消毒副产物.在饮用水研究中通常用消毒副产物生成势来间接表征水中消毒副产物前体物含量的多少.张金松等研究发现生物活性炭对三卤甲烷生成势的去除效果很有限[7],但ｍｉｌｔｎｅｒ等研究发现生物处理对三卤甲烷生成势有较好的去除[8].活性炭滤池对三氯甲烷生成势的去除效果,可以看出,生物活性炭滤池对三氯甲烷生成势去除效果良好,其去除率为20 6%～46 6%(平均值为30 1%).
2.5 生物活性炭滤池对致色有机物的去除
由于原水中铁、锰含量很低(经常低于检测限),色度主要是由致色有机物(主要是腐殖酸)引起.地表水中形成色度的物质主要是胶体有机物和分子量大于1000的有机物[6].图6反映了生物活性炭滤池对色度的去除效果,可以看出,生物活性炭滤池对色度去除效果良好,其去除率为25%～66 6%(平均值为47 4%).
3 结论
本文进行了生物活性炭滤池深度处理黄河水经常规处理出水中有机物的研究,其结果表明,生物活性炭滤池对有机物有较好的去除效果,其对ｃｏｄｍｎ、ｕｖ254、总藻、ｃｈｌａ、三氯甲烷生成势、色度的去除率分别为15 7%～38 8%、24 7%～49 7%、24%～100%、30%～87 8%、20 6%～46 6%、25%～66 6%.