組合工藝流程處理微污染源水研究論文

1、組合工藝流程處理微污染源水研究關(guān)鍵詞：給水處理 微污染源水 生物預(yù)處理 深度處理（摘 要：研究了由生物預(yù)處理、預(yù)臭氧化、常規(guī)處理和深度處理組成的八種工藝流程對深圳水庫微污染源水的處理情況。試驗結(jié)果表明，各工藝流程出水水質(zhì)皆達到了國家建設(shè)部頒布的城市供水行業(yè)2000年技術(shù)進步發(fā)展規(guī)劃中規(guī)定的一類水司88項水質(zhì)標準的合格率。通過對各流程出水水質(zhì)的全面對比分析和研究表明，在各種工藝流程中，生物預(yù)處理+常規(guī)處理+臭氧生物活性炭工藝的出水水質(zhì)最優(yōu)。關(guān)鍵詞：給水處理；微污染源水；生物預(yù)處理；深度處理根據(jù)監(jiān)測資料，深圳水庫的水質(zhì)污染趨勢不斷加重，總氮、總磷、氨氮、亞硝酸鹽氮、生化需氧量和錳等指標經(jīng)常超標，藻

2、類含量高達107個/l，原水水質(zhì)呈現(xiàn)明顯的微污染特征。由于深圳水司各水廠均采用常規(guī)處理工藝，缺乏對微污染源水的處理能力，因此各水廠出水中的氨氮、亞硝酸鹽氮、錳和礦物油濃度等時有超標。原水富營養(yǎng)化所帶來的高藻含量，一方面使水廠濾池堵塞，過濾周期縮短，沖洗水量增加；另一方面為控制藻類而采用過高的前加氯使水中產(chǎn)生很多致突變物質(zhì)，出廠水的ames試驗陽性增強。為解決原水水質(zhì)下降和水質(zhì)標準不斷提高的矛盾，從1997年開始研究組合工藝流程對微污 染源水的處理特點和88項指標的達標率以及ames試驗結(jié)果，希望找到適合于深圳微污染源水水質(zhì)特點的一整套處理工藝集成和優(yōu)化技術(shù)，為深圳市各水廠的工藝改造和今后的新建

3、水廠提供最佳的工藝選擇和設(shè)計依據(jù)。 1 試驗情況介紹 1.1 試驗地點與水源試驗地點設(shè)在深圳h水廠，規(guī)模為生產(chǎn)性中試。試驗采用的水源主要為深圳水庫水，也包括西麗水庫和鐵崗水庫水源。試驗期間深圳水庫水共使用330d,西麗水庫水110d,鐵崗水庫水65d。水質(zhì)分析分為常規(guī)分析項目和全分析項目，全分析項目按照國家建設(shè)部規(guī)劃的一類水司88項水質(zhì)標準加上藻類和ames試驗共90項；常規(guī)分析項目包括：水溫、ph、色度、濁度、嗅閾值、氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、亞硝酸鹽氮、錳和藻類等指標。1.2 各種工藝組合流程 1.3 試驗裝置簡介預(yù)處理主要包括生物預(yù)處理和臭氧預(yù)處理兩部分，其中生物預(yù)處理共有三種池型：生物接觸氧

4、化池i型、生物接觸氧化池型和生物陶粒濾池（簡稱型），各生物預(yù)處理池的主要設(shè)計參數(shù)詳見表1。表1 三種生物預(yù)處理構(gòu)筑物的設(shè)計參數(shù)項目生物預(yù)處理型生物預(yù)處理型生物預(yù)處理型設(shè)計流量（m3/h)5.03.33.0水力負荷m3/(m3.h)1.01.0空床濾速（m/h）3.96分隔級數(shù)231氣水比1:11:11:1水力停留時間（h）111水深（m）4.555.404.10填料類型ydt彈性填料ydt彈性填料生物陶粒曝氣方式2個kbb-215微孔曝氣器，后改為4個kbb-150dn15穿孔管曝氣，孔徑4，后改為2dn15穿孔管曝氣，孔徑1池體平面尺寸（m）2（0.80.8)3（0.480.48)（0.87

5、0.87)預(yù)臭氧系統(tǒng)由臭氧接觸池和臭氧發(fā)生器組成，臭氧接觸池為內(nèi)徑300mm的不銹鋼圓柱，有效水深為5.7m，逆向接觸式。臭氧發(fā)生器采用ozonia公司的ln103型臭氧發(fā)生器，以純氧為氣源，臭氧發(fā)生量為25mg/h。 常規(guī)處理由混合、絮凝、沉淀、砂濾池組成，設(shè)計水量為3.0m3/h，混合時間為6s，反應(yīng)時間為23min；沉淀池為斜管沉淀池，上升流速為1.39mm/s；砂濾池濾速為6.49m/h，濾料為石英砂均質(zhì)濾料，粒徑為0.81.0mm，反沖洗方式為水沖，沖洗強度為21l/(m2s)。 深度處理由活性炭(gac)濾池和臭氧生物活性炭(o3bac)濾池組成，兩濾池的處理水量均為1.451.5

6、0m3/h，濾速均為9.669.99m/h；o3bac濾池的臭氧接觸時間為911min。 2 試驗結(jié)果與討論2.1 八種組合工藝流程的對比表2為八種工藝流程的常規(guī)分析項目試驗結(jié)果情況。 表2八種工藝流程的處理效果匯總工藝類別濁度（ntu）氨氮（mg/l)亞硝酸鹽氮（mg/l）codmn（mg/l)ton嗅閾值錳（mg/l)色度（倍）藻類（萬個/l）常規(guī)處理工藝0.35(98%)1.97(7.5%)0.337(28.8%)1.97(14.4%)11.0(51.1%)0.07(74.1%)9(68.2%)58(94.9%)生物處理+常規(guī)處理0.38(94.6%)0.07(94.2%)0.01(95

7、.8%)1.65(42.7%)6.0(71.4%)0.06(87.2%)7(76%)14(97.5%)生物處理+常規(guī)+gac0.36(97.8%)0.05(95.7%)0.001(99.7%)1.02(65.1%)2(91.4%)0.05(87%)5(83%)5(98.1%)常規(guī)處理+gac0.31(98.3%)1.98(7%)0.19(59.8%)0.65(80.3%)1.6(92.9%)0.06(77.8%)5(89%)5(98.4%)預(yù)臭氧化+常規(guī)處理0.21(94.9%)0.33(84.0%)0.304(-84.0%)2.36(34.6%)5.9(68.6%)0.05(77%)5.5(

8、82.3%)7(98.7%)常規(guī)處理+o3-bac0.47(89.5%)0.30(84.5%)0.009(80.6%)1.21(58.2%)0.86(96.1%)0.04(85%)5(84%)37(96.7%)生物處理+常規(guī)+o3-bac0.35(97.9%)0.06(94.9%)0.001(99.7%)0.73(75.0%)0(100%)0.05(95%)5(90%)14(98.8%)強化常規(guī)處理10.33(96%)1.11(14%)0.100(35.9%)1.91(31.3%)16(55.6%)0.10(75%)9(96%)4(99.3%)20.34(93%)1.99(7%)0.2031.

9、83(47.6%)5(66.7%)0.05(95%)5(95%)4(98.8%)30.42(97%)0.04(37.1%)0.029(23.7%)1.46(43.2%)0.05(96%)5(96%)96(96.2%)注：（1）表中括號內(nèi)的數(shù)值為去除率；（2）在強化常規(guī)處理流程中，方式1為降低水力負荷的25%，方式2為投加粉末活性炭，投加量為20mg/l，方式3為投加高錳酸鉀氧化劑，投加量為0.5-0.7mg/l；（3）試驗期間的原水水質(zhì)為：ph=6.3-7.5，水溫=13-31，濁度=2.85-51ntu,氨氮=0.05-4.03mg/l，亞硝酸鹽氮=0.01-0.95mg/l，高錳酸鹽指數(shù)=

10、1.85-6.05mg/l，錳=0.06-0.94mg/l，色度=13-80倍。嗅閾值=10-80mg/l，藻類=（95-3800）104個/l。 經(jīng)過對比分析，我們不難得出以下結(jié)論： 從各工藝流程的出水濁度看，出水平均值都0.5ntu，整體去除率大都90%，出水濁度總體相差不大。這說明對于深圳水庫低濁度原水，在常規(guī)處理工藝基礎(chǔ)上無論是增加生物預(yù)處理、預(yù)氧化、深度處理還是采用強化常規(guī)處理等措施，對降低出廠水的濁度影響不大，濁度的去除主要還是靠常規(guī)工藝部分。 從氨氮和亞硝酸鹽氮的去除情況看，含有生物預(yù)處理工藝的流程去除效果明顯。由于常規(guī)+o3bac工藝也有一定的生物作用，故氨氮和亞硝酸鹽氮的去除

11、效果亦較好，但仍低于含有生物預(yù)處理工藝流程約10%，這說明對于去除氨氮和亞硝酸鹽氮必須依靠生物的作用。值得注意的是，采用預(yù)臭氧工藝，對氨氮有一定的去除率，但出水亞硝酸鹽氮去除率為負，說明增加預(yù)臭氧化使硝化反應(yīng)的第二步進行得不徹底，造成出水亞硝酸鹽氮大幅度增加。 對于有機物的去除，試驗結(jié)果表明，含有深度處理的工藝流程出水效果要明顯優(yōu)于其他工藝流程，效果最明顯的是常規(guī)+gac和生物處理+常規(guī)+o3bac流程，分別高達80%和75%。試驗結(jié)果還表明，投加粉末活性炭和氧化劑以及降低水力負荷，都會提高有機物的去除率。 對于嗅閾值、色度和錳，總體去除效果都比較好。通過分析嗅閾值的去除效果表明，含有g(shù)ac和

12、bac的工藝流程要明顯高于含有生物預(yù)處理和預(yù)氧化工藝的流程。而對于色度去除來說，深度處理、生物預(yù)處理、預(yù)氧化工藝的流程，其去除效果都比較好。各種工藝錳的去除率也比較好，大部分都在檢出限以下。 幾種工藝流程對于藻類的去除都在90%以上，但是常規(guī)工藝去除藻類以犧牲砂濾池的過濾周期來實現(xiàn)。采用各種預(yù)處理或深度處理都會提高藻類的去除率，從而降低砂濾池的負擔，改善濾池的過濾周期。表3為各工藝流程88項指標的總體達標情況。通過比較各流程的總體達標情況可以看出，生物處理+常規(guī)+臭氧bac的總體出水效果最好 ；其次是生物處理+常規(guī)處理工藝、常規(guī)+臭氧bac工藝和生物處理+常規(guī)+gac工藝，分別只有一項不合格。

13、含有生物預(yù)處理工藝流程的優(yōu)勢是去除氨氮和亞硝酸鹽氮，而含有深度處理工藝流程的優(yōu)勢是去除有機物和嗅閾值。對各個工藝流程的全面衡量與評價后可以認為，八種工藝流程都可以滿足供水規(guī)劃中一類水司所要求的水質(zhì)合格達標率。表3 各工藝流程的出水達標情況流程超標數(shù)量超標項目常規(guī)處理工藝3-5氨氮、亞硝酸鹽氮、有機氯（總量）、苯并（）芘、萘生物處理+常規(guī)處理工藝1有機氯（總量）生物處理+常規(guī)+gac工藝1萘（偶爾）常規(guī)處理+gac工藝1-3氨氮、亞硝酸鹽氮、有機氯（總量）預(yù)臭氧+常規(guī)處理工藝3-4氨氮、亞硝酸鹽氮、有機氯（總量）、苯并（）芘常規(guī)+臭氧-bac工藝1萘生物處理+常規(guī)+臭氧-bac0強化常規(guī)處理工藝

14、3-4氨氮、亞硝酸鹽氮、有機氯（總量）、酚2.2 ames試驗結(jié)果 ames試驗是評價水質(zhì)的衛(wèi)生毒理學指標，以致突變比值(mr)表示:mr誘變菌落數(shù)(rt)/自發(fā)回變菌落數(shù)(rc)。當mr2，且mr與水樣劑量呈良好的線性相關(guān)時，認為致突變性呈陽性。試驗結(jié)果表明，深圳水質(zhì)對ta100菌株的致突變性均很低，mr都2，因此本試驗著重考慮對ta98菌株的致突變性。由于ames試驗復(fù)雜，在此只對主要結(jié)果作論述。在所設(shè)置的測試濃度范圍內(nèi)（1、2、4 l/皿），原水大多呈陰性，出現(xiàn)次數(shù)占總測試次數(shù)的78.9%;在所有工藝流程中，常規(guī)工藝的致突變活性最強，出水呈陽性的致突變劑量大多數(shù)為1l/皿，出現(xiàn)比例高達8

15、0%。其他工藝流程都可以改善出水的致突變活性，其中以gac和o3bac濾池的出水致突變活性最低，陰性出現(xiàn)比例為66.7%, 這一結(jié)論與gac與o3bac濾池對有機物去除率最高相一致。3 結(jié)論 對于試驗中研究的八種工藝流程，其出水水質(zhì)都可以達到城市供水行業(yè)2000年技術(shù)進步發(fā)展規(guī)劃中規(guī)定的一類水司88項水質(zhì)標準的合格率。 對各工藝流程的常規(guī)項目測定分析表明，濁度的去除主要是靠常規(guī)處理工藝；而對氨氮和亞硝酸鹽氮的去除必須靠生物作用才能獲得滿意效果；采用深度處理工藝對有機物的去除效果最優(yōu)；采用生物預(yù)處理、預(yù)氧化和深度處理措施，對提高出水水質(zhì)的錳、色度、嗅閾值和藻類等指標都有較好的效果。 各工藝流程的ames試驗結(jié)果表明，原水呈陰性。在所有