生物慢濾對污染物的去除效果研究

李 麗，王 琳，李文露，豆 潔

(1.昆明理工大學(xué)建筑工程學(xué)院,云南 昆明 650224；2.昆明市給水工程設(shè)計院，云南 昆明 650224)

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，世界范圍內(nèi)的飲用水水源普遍受到了污染，傳統(tǒng)的凈水處理工藝已難以有效去除原水中的有機(jī)物、氨氮等污染物。因此，微污染原水的處理已成為一項既重要又緊迫的研究課題。

1 實驗

實驗用水為昆明理工大學(xué)用于綠化的中水。

生物慢濾處理微污染原水的實驗裝置由透明有機(jī)玻璃制成，內(nèi)徑為5 cm，整個濾柱的高度為1.5 m。濾柱的最底部填裝承托層，用于收集出水及防止濾料流失，承托層總高度為20 cm，分為兩層，上層為2～4 mm的礫石，高度為10 cm，下層為4～8 mm的礫石，高度為10 cm。濾層高度為1.0 m，濾料為單層石英砂，粒徑為0.3～0.5 mm。慢濾柱的側(cè)壁上，在濾層高度為10 cm、40 cm、70 cm、100 cm處分別設(shè)置取樣口，在濾柱的另一側(cè)與取樣口對應(yīng)的高度設(shè)置取砂口。

本實驗濾速為0.2 m·h-1，采用輸液器來控制流速。高位水箱也由透明有機(jī)玻璃制成，有效容積為18 L(30 cm×20 cm×30 cm)。為避免慢濾柱受到光合作用的影響，用黑色塑料袋包裹濾柱。

2 結(jié)果與討論

2.1 生物慢濾對濁度的去除效果(圖1)

圖1 生物慢濾對濁度的去除效果

由圖1可知，生物慢濾對濁度的去除效果很好，隨著運(yùn)行時間的延長，濁度去除效果總體呈平穩(wěn)趨勢，進(jìn)水濁度為9.9～15.7 NTU，去除率為89.9%～94.9%，平均去除率達(dá)92.3%，出水濁度一直低于1.2 NTU。由于掛膜方式采用自然掛膜法，微生物的生物活性較高[3]，生物膜老化脫落的速率較慢，因此能有效地阻礙絮體和懸浮顆粒穿透濾層，更好地發(fā)揮濾柱的傳統(tǒng)吸附截留作用和生物吸附作用，使得出水濁度較低。

2.2 生物慢濾對CODMn的去除效果(圖2)

圖2 生物慢濾對CODMn的去除效果

由圖2可知，生物慢濾對CODMn的去除效果較好，CODMn的去除率為32.5%～36.4%，平均去除率達(dá)34.5%。

許多研究顯示生物法對CODMn的去除效果并不理想，去除率只有10%～25%[4，5]。這是由于CODMn代表易氧化的有機(jī)物，而水中的大分子有機(jī)物不容易被氧化降解，因此較難去除。本實驗慢濾柱對有機(jī)物的去除率較高，可能是因為表層生物膜形成了對大分子有機(jī)物進(jìn)行氧化降解和分解的微生物環(huán)境；另外，本實驗采用的實驗用水為學(xué)校內(nèi)用于綠化的中水，已經(jīng)過簡單處理，水中的大分子有機(jī)物較少，這也可能是CODMn去除率有所提高的原因。

2.3 生物慢濾對-N的去除效果(圖3)

圖3 生物慢濾對-N的去除效果

2.4 生物慢濾對TN的去除效果(圖4)

圖4 生物慢濾對TN的去除效果

由圖4可知，生物慢濾對TN的平均去除率為45.2%，進(jìn)水TN濃度為2.95～3.60 mg·L-1，為劣Ⅴ類水體，經(jīng)慢濾處理后出水TN濃度低于2.00 mg·L-1，為Ⅴ類水體，出水水質(zhì)提高了一個等級。

慢濾柱對TN的去除主要是濾柱內(nèi)石英砂濾料反硝化作用的結(jié)果。在運(yùn)行初期，TN去除率不高，其原因可能是在短期內(nèi)未形成反硝化的微生物環(huán)境，隨著運(yùn)行時間的延長，濾料層生物膜形成了穩(wěn)定的反硝化微生物環(huán)境，TN的去除率逐漸上升并趨于穩(wěn)定。

2.5 生物慢濾對TP的去除效果(圖5)

圖5 生物慢濾對TP的去除效果

由圖5可知，生物慢濾對TP的平均去除率達(dá)到30.6%，進(jìn)水TP濃度為0.20～0.31 mg·L-1，經(jīng)慢濾凈化后出水TP濃度為0.14～0.20 mg·L-1，出水水質(zhì)提高了一個等級。這可能是因為，慢濾柱內(nèi)生物膜形成了穩(wěn)定的除磷微生物環(huán)境，能夠很好地滿足反硝化除磷菌的生存條件，大量反硝化除磷菌得以生長。對慢濾柱內(nèi)的微生物生物相進(jìn)行檢測，結(jié)果也顯示有類似菌屬的存在，因此可以認(rèn)為慢濾柱能夠很好地滿足反硝化除磷菌的生存條件，有利于反硝化除磷過程的進(jìn)行。

3 結(jié)論

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉玲花，周懷東，王衛(wèi)紅．生物慢濾技術(shù)用于農(nóng)村飲水處理的研究[J]．安全與環(huán)境學(xué)報，2004，4(1)：12-17.

[2] 康永濱．生物慢濾水處理技術(shù)在農(nóng)村安全飲水中的應(yīng)用研究[J]．水利科技，2006，(1)：55-57.

[3] 王占生，劉文君．微污染水源飲用水處理[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，1999：2-23,28-35，58-69，93，138.

[4] 許建華，萬英，湯麗華，等．微污染原水的生物接觸氧化預(yù)處理技術(shù)研究[J]．同濟(jì)大學(xué)學(xué)報，1995，23(4)：376-381.

[5] 季民，劉衛(wèi)華，周菁，等．微污染水生物陶粒濾池預(yù)處理研究[J]．工業(yè)用水與廢水，2003，34(3)：22-25.