水厂常规净化工艺生物处理化可行性的探讨

作者:万搏体育 | 2020-11-03 01:46

  :水厂常规净水处理工艺,存在不能有效地去除有机污染物,以及易生成致突变物的严重缺陷。因此,一般要增加臭氧——生物活性炭设施以处理被污染的原水。本文在分析试验数据的基础上,提出原水经生物塔滤预处理后,再经生物处理设施改造过的常规处理设备处理,最后通过生物活性炭滤池过滤并加氯消毒,即可实现水厂常规净水工艺的生物处理化,将是一种合理而可行的处理系统。

  水厂常规是采用混凝、沉淀、过滤及氯化消毒处理工艺,其功能是去除水中悬浮物和杀灭微生物为主,有机物仅有少量去除。若源水为致突变阳性,出水仍为阳性;即使源水中不含致突变性物,但由于在氯化消毒中也会产生致突变的副产物,这是常规处理工艺的重大缺陷。

  为此,原水深度处理工艺的研究和应用,日益受到重视。目前,主要是在常规处理工艺的基础上,增加臭氧氧化和生物活性炭滤池过滤;也有采用活性炭吸附工艺;臭氧、过氧化氢结合紫外光照射催化,生物滤池等。但是,水厂常规净化工艺生物处理化的研究尚未见报导。

  1987~1988年,在上海市周家渡水厂进行了“生物氧化处理黄浦江原水的研究”试验[1],根据文献[1],可计算出各个工艺或组合工艺去除水中有机物的贡献(表1)。

  由表1 可见,除UV消光值外,生物塔滤B去除水中有机物的贡献是十分显著的。可见生物处理作用较为强烈,而CHCI3及CCI4应认为是曝气作用而被去除。

  在去除水中TOC、CODcr和降低毛细色谱面积等3个指标方面,加臭氧的Oto、BTOC和BTOCC1工艺与不加臭氧的BT、BTC和BTCC1大体相同;在降低UV消光值方面,OTo、BTOC和BTOCC1比BT、BTC和BTCC1贡献要大。CHCI3及CCI4和NH3-N经BT工艺处理的贡献比OTo大。经过相同预处理的各个组合工艺,BTC、BTCC1去除有机物比BTOC、BTOCC1稍微差一些。经过常规工艺处理后,加臭氧处理的作用似乎不明显。

  这里要强调生物塔滤的特点。它在去除水中有机物的同时,一是能去除CHCI3及CCI4等低沸点有机物;二是能去除氨氮,降低其后续工艺(生物活性炭滤池)的负荷及其需氧量;三是使生物塔滤出水溶解氧接近饱和,为下一步生物处理创造好条件。由此可得到启示,常规工艺前用生物塔滤取代臭氧进行原水处理,在BT之后,不必用臭氧氧化,而以生物活性炭滤池处理,或再铺以其它生物处理即可满足深度处理的要求。

  Ames致突变试验结果见图。图中横座标为每一平皿接种的经浓缩水样体积,纵座标为回变菌落数。横座标为0时的回变菌落数即为阴性对照结果。根据剂量反应曲线与阴性对照,即可判断该水样为致突变阳性或阴性。

  由图可看出,加氯前BTC、BTOC工艺出水致突变为阴性或弱阳性,加氯后的BTCC1则变成了弱阳性,而BTOCC1则仍为阴性。

  由上面分析表明,以BT代OTo,BTCC1代替BTOCC1工艺,其去除有机物的效果基本相同,但是,BTCC1较BTOCC1稍差一些,加氯后的BTCC1的Ames试验为弱阳性,而BTOCC1为阴性。若能将BTCC1予以强化某一个单元工艺,则出水水质与BTOCC1相同或超过,是有可能的。

  河床周边的生物膜对有机物的生物转化起着重要的作用,生物膜法中的接触氧化池填料有很大的比表面积,使较小的池子内密集活性细菌,使有机物的转化比天然河床效率高得多[2]。将常规净化工艺设备改为既有反应、沉淀作用,又有生物膜的净化作用的设备,从而,有机物去除效率可大大提高;甚至可降低快滤池滤速,使之有生物滤池作用。这样,BTCC1工艺成为BTBCC1工艺(TB表示生物处理化了的常规净化工艺),实现水厂常规净化工艺的生物处理化应该是行之有效的。

  生物滤塔接触时间只有1min,而生物处理作用显著,其填料中粘附的菌胶团中的细菌为了取得更多的食物,可以进入水中,胞外酶也会游离于水中,这种带有细菌和胞外酶的水进入反应池、快速滤将会继续发挥生物作用。如果提高反应池、沉淀池、滤池中微生物和酶的浓度,提高水中溶解氧,则有机物去除效率可大大提高。经生物处理的原水,甚至有节约加矾量,延长滤池周期的作用。

  生物塔滤采用立波-Ⅲ填料,6m高度,水力负荷12m3/m2·h,自然通风。

  流化床生物滤池采用轻质粒料,以降低能耗,膨胀率取60%,曝气要求出水DO达到80%~90%饱和率,以保证后续处理需氧要求。

  反应池采用回流式、折流式、折板式,保持原有过水断面流速,或保持原有GT值,用斜板或立板分隔,作为附着生物的填料,间距5cm,以利于形成生物膜,停留时间维持原值,亦可考虑柔性填料。

  沉淀池、各型澄清池加斜板、斜管或柔性填料,以附着生物膜。上升流速应不大于1mm/s或保持沉淀池原有水力负荷,即不缩短停留时间,以发挥生物反应作用。

  活性炭生物滤池视需要而定,处理上海黄浦江原水应有此设备。生物活性炭滤池滤料层厚度2m,滤速10m/h。

  4~5级生物处理工艺中,以沉淀池、各类澄清池或气浮池为主;反应池、快滤池则视情况决定,因为它们的容积小,水的停留时间较短。

  采用生物塔滤预处理,实践证明不会造成沉淀池中矾花上浮。但若采用其它曝气措施,应防止矾花吸附气泡上浮,在反应池中采用立板,要有清除积泥的措施。

  设有2万m3/d的常规处理水厂一座,由于水质原因,进行设备改造。第1方案采用臭氧预处理,并在快滤池后增加生物活性炭滤池;第2方案采用生物塔滤预处理,沉淀池加斜板或斜管,快滤池后加生物活性炭滤池,两方案的经济比较如下:

  无论设备的费用,还是电耗,第2方案均比第1方案更经济。此外,在管理上第一方案比第二方案也要复杂得多。综上所述,水厂常规处理设备生物处理化是合理和可行的。

  [1]岳舜琳等,生物氧化处理黄浦江原水的研究,上海环境科学,1990,9(6):15~19

  [2]郑元景等,生物膜法处理污水,第一版,北京:中国建工出版社,1986,21~26

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