Abstract:With a pilot scale test， the pretreatment of polluted reservoir water by biological contact oxidation process with threedimensional weblike media was carried out. The characteristics of media were analyzed. Nearly one year‘s research showed that the process had a good purification effect on polluted reservoir water while its maintenance and operation were easy and economic.

Keywords:biological contact oxidation process;threedimension weblike media;polluted reservoir water;pretreatment

深圳市飲用水源來自3座水庫，都已受到不同程度的污染。為提高出水水質(zhì)，滿足現(xiàn)行的35項(xiàng)飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)及1992年國(guó)家建設(shè)部提出的《城市供水行業(yè)2000年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規(guī)劃》中一類水司的88項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)要求，進(jìn)行了多種不同工藝及其組合的試驗(yàn)。其中采用PWT立體網(wǎng)狀填料作為生物接觸氧化池處理受污染水庫水的試驗(yàn)連續(xù)進(jìn)行了12個(gè)月，取得了滿意的效果。

1填料

PWT型立體網(wǎng)狀填料采用改性親水性聚丙烯材料經(jīng)微機(jī)控制機(jī)械加工而成。圖1為填料立體圖。填料單體用兩根中心繩串接，單體間豎向間距h采用45mm和70mm兩種形式。 PWT填料具有如下特點(diǎn)： ①采用機(jī)械化生產(chǎn)制作，對(duì)保證填料的質(zhì)量提供了必要條件，避免了手工操作產(chǎn)生的誤差； ②填料在空間上分布均勻，布?xì)獠妓阅芰己茫欣趥髻|(zhì)； ③填料單位組裝間距可調(diào)，間距越小比表面積越大，實(shí)際使用中可根據(jù)原水水質(zhì)狀況合理確定； ④填料單體短絲向下，能夠?qū)τ上露系臍馀菁訌?qiáng)切割作用，提高充氧效率。

2 試驗(yàn)方法

2.1試驗(yàn)裝置 試驗(yàn)設(shè)備采用鋼結(jié)構(gòu)。平面尺寸2m×0.4m×0.4m，結(jié)構(gòu)高度4.19m，填料區(qū)高度2.95m，二級(jí)串聯(lián)穿孔管曝氣，斗底排泥。采用轉(zhuǎn)子流量計(jì)進(jìn)行水、氣計(jì)量。圖2為試驗(yàn)裝置。

2.2試驗(yàn)用原水 試驗(yàn)期間采用了3座水庫水進(jìn)行試驗(yàn)，其水質(zhì)詳見表1。

表1 試驗(yàn)用原水水質(zhì) 水質(zhì)指標(biāo) 水庫A 水庫B 水庫C 最大值 最小值 平均值 最大值 最小值 平均值 最大值 最小值 平均值 水溫（℃ 30.0 13.8 22.5 31.3 24.0 27.1 29.0 26.5 28.3 PH 7.03 6.00 6.64 7.64 7.04 7.27 6.97 6.72 6.87 色度（度） 80 13 32 42 19 24 35 10 21 濁度（NTU） 51.00 2.70 7.71 29.40 4.64 8.23 11.70 4.09 6.93 嗅閾值 60 6 26 30 12 19 60 40 52 氨氮（mg/L) 4.03 0.16 1.95 0.44 0.04 0.11 0.26 0.01 0.09 高錳酸鹽指數(shù)（mg/L） 6.05 2.01 3.16 4.87 2.13 2.79 3.65 1.77 2.64 亞硝酸鹽氮（mg/L） 0.790 0.020 0.202 0.094 0.006 0.038 0.089 0.006 0.029 藻類（104個(gè)/L） 1.696 70 472 1598 256 483 3800 57 771 錳（mg/L） 0.94 0.09 0.27 0.99 0.06 0.26 0.41 0.09 0.20 UV254 0.0826 0.0645 0.0744

由表1可知，三座水庫色度、濁度、嗅閾值、氨氮及藻類等水質(zhì)參數(shù)相差較大，因而其試驗(yàn)結(jié)果有一定的廣泛意義和代表性。 2.3 試驗(yàn)運(yùn)行 中試裝置設(shè)在深圳市，從1997年12月初至1998年12月底連續(xù)運(yùn)行一年多。處理水量1.0～1.6m3/h，氣水比1∶1～0.56∶1，水溫13.8～31.3℃，填料水力負(fù)荷1.06～1.70m3/(m3·h)。斗底排泥，排泥間隔7d。 試驗(yàn)期間原水為中性偏酸性，未對(duì)處理效果產(chǎn)生不良影響。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1不同填料間距的凈化效果對(duì)比 試驗(yàn)選用了2種填料間距，其運(yùn)行工況如表2，凈化效果見表3。

表2 不同填料間距的運(yùn)行工況 填料間距（mm） 水力負(fù)荷[m3/m3.h)] 氣水比 70 45 1.06～1.27 1.06～1.70 0.83～1.00 0.57～0.83

由表3可以看出，45 mm間距填料的預(yù)處理裝置在水力負(fù)荷較高、氣水比較低的條件下，嗅閾值、氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、錳、色度、藻類、濁度等方面顯著優(yōu)于70 mm間距填料的預(yù)處理裝置。

表3 不同填料間距去除效果 項(xiàng)目 填料間距（mm） 進(jìn)水 出水 去除率（%） 水溫（℃） 45 70 31.3 26.0 21.3 13.8 26.9 18.7 PH 45 70 7.03 7.46 6.21 6.48 6.65 6.90 7.22 7.51 6.28 6.57 6.77 6.87 嗅閾值 45 70 60 25 25 6 40 12 40 15 6 6 17 7 80.0 50.0 33.3 0.0 56.7 45.0 氨氮*（mg/L） 45 70 2.73 3.94 0.55 0.44 1.68 2.32 0.32 1.20 0.07 0.08 0.17 0.58 94.5 94.1 84.5 63.1 89.6 75.2 高錳酸鹽指數(shù)（mg/L） 45 70 4.87 3.86 1.85 2.58 2.97 3.01 3.52 3.62 1.47 2.07 2.27 2.66 57.8 23.3 7.2 1.2 23.4 11.5 錳（mg/L) 45 70 0.52 0.99 0.11 0.08 0.27 0.30 0.21 0.62 ＜0.05 ＜0.05 0.11 0.16 89.6 74.3 35.3 0.1 60.1 46.3 色度（度） 45 70 80 42 13 19 31 32 44 26 8 15 17 20 62.5 57.1 26.7 5.3 44.8 37.3 亞硝酸鹽氮（mg/L） 45 70 0.790 0.280 0.009 0.012 0.156 0.158 0.714 0.176 0.001 0.002 0.041 0.099 97.1 84.6 3.3 -103.8 73.9 37.3 藻類（104個(gè)/L） 45 70 3800 633 72 70 847 317 360 146 9 9 90 52 94.2 97.0 66.1 52.9 89.3 83.6 濁度（NTU） 45 70 43.50 32.00 3.32 4.49 7.83 8.39 4.81 19.00 1.17 2.50 2.05 4.66 92.9 62.4 20.9 18.4 73.8 44.4 UV254 45 0.0826 0.0645 0.0753 0.0785 0.0373 0.0657 53.8 4.0 12.7 注 *忽略原水氨氮＜0.40mg/L的數(shù)據(jù)。

3.2 對(duì)不同水質(zhì)的凈化效果 3.2.1有機(jī)污染物 采用高錳酸鹽指數(shù)作為反映有機(jī)物污染程度的指標(biāo)。試驗(yàn)期間高錳酸鹽指數(shù)一般為2～4 mg/L，少數(shù)時(shí)候接近5mg/L，平均3mg/L，屬Ⅱ類至Ⅲ類水體。 生物接觸氧化池對(duì)高錳酸鹽指數(shù)的去除率表現(xiàn)為：隨著生物池運(yùn)行歷時(shí)的增加，去除率逐漸增大，說明生物膜成熟，活性增強(qiáng)；填料間距減少(比表面積增大)，生物膜量增大，去除率升高；去除率亦隨進(jìn)水濃度的升高而增大。 3.2.2濁度 試驗(yàn)中原水濁度變化較大，而出水濁度變化范圍遠(yuǎn)小于原水。生物接觸氧化對(duì)濁度的去除主要靠生物吸附、生物降解和生物絮凝作用，一般運(yùn)行穩(wěn)定的生物接觸氧化池可以去除50%左右的濁度，因此生物接觸氧化池不僅能除濁，而且對(duì)常規(guī)處理工藝實(shí)際起到了調(diào)節(jié)水質(zhì)的作用。 3.2.3錳 生物接觸氧化對(duì)錳的去除效果較好，主要是靠曝氣的作用將Mn2+氧化成Mn4+，并有生物氧化作用。生物接觸氧化裝置出水錳為0.21～0.05 mg/L，平均0.11 mg/L，再經(jīng)常規(guī)工藝處理可達(dá)到0.10 mg/L以下。 3.2.4藻類 試驗(yàn)對(duì)水庫水藻類種屬及在水庫中的豎向分布進(jìn)行了分析，其藻類種屬60個(gè)左右，以隱藻、針桿藻、顫藻、蘭纖維藻為主，占總量的70%左右，其他種屬的藻類約占30%。藻類在水庫中的豎向分布大致為表層藻類種屬多、數(shù)量大，沿水深的方向逐漸減少。表4為生物接觸氧化池對(duì)不同藻類種屬的去除率，可見其對(duì)不同藻類去除率均較高。

表4 生物接觸氧化池對(duì)不同藻類種屬的去除率 水樣 數(shù)量（104個(gè)/L） 隱藻 數(shù)量（104個(gè)/L） 比例（104個(gè)/L） 數(shù)量（104個(gè)/L） 比例（104個(gè)/L） 數(shù)量（104個(gè)/L） 比例（104個(gè)/L） 數(shù)量（104個(gè)/L） 比例（104個(gè)/L） 數(shù)量（104個(gè)/L） 比例（104個(gè)/L） 原水 504 75 14.8 15 3.0 82 16.3 52 10.3 280 55. 出水 42 2 4.8 ＜1 8 19.0 4 9.5 28 66.7 去除率（%） 91.7 97.3 ＞99 90.2 92.3 90.0 注 1998年5月4日取樣分析。

3.2.5氨氮、亞硝酸鹽氮 生物接觸氧化對(duì)氨氮、亞硝酸鹽氮的去除是該工藝的主要目的之一，穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)去除效果較好，氨氮去除率一般為70%～90%，亞硝酸鹽氮去除率大于50%，經(jīng)后續(xù)工藝處理后，能夠滿足飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)氨氮濃度＞4 mg/L時(shí)，提高供氧量，增加水中溶解氧和水力接觸時(shí)間是維持和提高處理效率的關(guān)鍵。 3.2.6異臭 使水體產(chǎn)生異臭的主要生物有：放線菌、藻類和真菌。通常水的霉臭由放線菌引起，芳香臭、植物臭(如藻臭、青草臭)、魚腥臭等由藻類引起，尤以藍(lán)藻最易使水發(fā)生異臭。由于藻類在新陳代謝過程中會(huì)分泌發(fā)臭物質(zhì)，當(dāng)某種藻類大量繁殖時(shí)，水中某種發(fā)臭物質(zhì)含量劇增，致使水體帶有某種異臭。異臭物濃度很低的原水通過常規(guī)處理后不會(huì)產(chǎn)生不適感。 對(duì)水異臭狀況的評(píng)價(jià)常用嗅閾值(TON)，TON是將水樣用無臭水稀釋到剛剛能聞出臭味時(shí)的稀釋倍數(shù)。TON越大，表示水中發(fā)臭物質(zhì)的含量越高。 水源發(fā)生異臭和水溫有密切關(guān)系，一般在水溫較高時(shí)發(fā)生。試驗(yàn)期間，5月—11月TON一般30～60；12月—來年4月則較低，一般10～20。生物接觸氧化除臭較經(jīng)濟(jì)，不產(chǎn)生副產(chǎn)物，對(duì)TON的去除率一般為40%～60%，最高達(dá)80%，平均57%。國(guó)家對(duì)嗅閾值目前尚無具體規(guī)定，但一般認(rèn)為小于8即可滿足要求。試驗(yàn)結(jié)果表明，該工藝是處理異臭水的有效方法之一。 3.2.7色度 生物接觸氧化池對(duì)色度的去除率在一定范圍內(nèi)較為穩(wěn)定。 3.2.8紫外吸光度 UV254是水樣經(jīng)0.45mm膜過濾后在254 nm波長(zhǎng)下用2 cm比色皿測(cè)得的紫外吸光度，主要代表水體中芳香烴化合物的相對(duì)量，也可作為THMs前體物的替代參數(shù)。試驗(yàn)表明，對(duì)其去除率約為4%～54%，平均13%。接觸氧化工藝對(duì)較難降解的芳香烴化合物也有一定的去除效果。 3.3立體網(wǎng)狀填料的運(yùn)行特點(diǎn) 試驗(yàn)中，PWT立體網(wǎng)狀填料表現(xiàn)出較好的性能： ①填料上生物膜分布均勻，沒有明顯積泥，未產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象。如果填料本身存在空間上的不均勻分布，在密實(shí)的地方會(huì)產(chǎn)生積泥，會(huì)減少有效的生物膜量，并影響配水的均勻，從而降低處理效果。 ②運(yùn)行中不需要反沖洗，可直接排泥。在一年的運(yùn)行期間，沒有反沖洗過而效果未受影響，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)運(yùn)行，并節(jié)省了反沖洗費(fèi)用。其他幾種不同形式或不同填料的生物預(yù)處理裝置反沖洗需時(shí)30～90 min，反沖洗耗水量及反沖洗后初排水水量相當(dāng)于總處理水量的0.5%～3%。 ③充氧效率高。在同樣采用穿孔管曝氣的條件下，較其他填料充氧效率高，接近微孔曝氣。試驗(yàn)中原水溶解氧0.08～2.14 mg/L，在氣水比0.6∶1的條件下充氧35～40min后，出水溶解氧提高到6.32～8.96mg/L，與微孔曝氣器的充氧效率接近。另外，穿孔曝氣管的制作、維護(hù)費(fèi)用相對(duì)較低。 ④掛膜期短，在水溫15 ℃左右歷時(shí)25～30 d；水溫25～28 ℃僅需10～15d。

4 結(jié)論

①新型立體網(wǎng)狀填料作為生物接觸氧化池的填料，進(jìn)行受污染水庫水的生物預(yù)處理工藝在技術(shù)上是可行的。在氣水比1∶1～0.56∶1、水溫13.8～31.3 ℃、填料水力負(fù)荷1.06～1.70m3/（m3·h)的條件下，能夠有效降低原水中的有機(jī)物、氨氮、藻類、亞硝酸鹽、錳、臭味、色度、濁度等，對(duì)芳香烴類化合物也有一定的去除效果，顯著改善原水水質(zhì)。 ②生物膜在填料上厚度保持均勻，未產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象，對(duì)濁度較高受污染水源水的處理具有明顯的好處，有利于生物接觸氧化池的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，減少維護(hù)工作量，降低運(yùn)行成本。 ③填料的制作采用機(jī)械化生產(chǎn)，對(duì)保證填料的質(zhì)量提供了必要條件，避免了手工操作產(chǎn)生的誤差。實(shí)際使用中還可根據(jù)原水水質(zhì)狀況合理確定填料間距。對(duì)試驗(yàn)所用水源，推薦采用45 mm間距。 ④填料充氧效率較高，與微孔曝氣器的充氧效率接近，而穿孔曝氣管的制作、維護(hù)費(fèi)用相對(duì)較低。 ⑤掛膜期相對(duì)較短，條件適宜時(shí)可短至10～15 d。 ⑥生物接觸氧化池的處理效果根據(jù)不同的水源水水質(zhì)亦會(huì)有一定的差異，工程實(shí)施時(shí)應(yīng)進(jìn)行必要的試驗(yàn)研究，以合理選取有關(guān)的設(shè)計(jì)參數(shù)。

[１]崔玉川，傅濤我國(guó)城市給水發(fā)展現(xiàn)狀與特點(diǎn)中國(guó)給水排水，1999，15(2)：52-54 [2]汪光燾等城市供水行業(yè)2000年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規(guī)劃 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1993.49-59.