滤池关闭对生物过滤的影响

1、滤池关闭对生物过滤的影响余 健 曾光明 柏光明 何元春 谢水波 熊 艳石英砂滤料生物过滤有较大的影响,但对活性炭 石英砂双层滤料生物过滤影响较小。关键词 滤池关闭 生物过滤 影响在水厂生产中,当用水量较小时,为了提高其他滤池的滤速或者为了检修滤池常常需要关闭某个滤池。然而,最近十多年来,国内外虽然对饮用水生物过滤的性能、影响因素进行了较多的研究,但对滤池关闭可能给生物过滤产生的影响,研究还很少,目前国内还未见有研究报道,而在国外,也只有Niquette等人做过一些试验研究1。为此,本文将探讨滤池短期和长期关闭(关闭时放空滤池水)可能对生物过滤产生的影响。1 试验条件与方法试验在长沙市二水厂进行

2、,以湘江水为水源,但当湘江水中有机物含量过低时加入适量的腐殖酸和单宁酸。原水经管道加药混合以及模型穿孔旋流反应池和斜管沉淀池处理后进入滤池。试验流程与生产流程相似,见图1。过滤装置由3个滤柱组成。每个滤柱高3m,内径90mm,内装HL型长柄滤头1只。1号滤柱(简称F1)和2号滤柱(简称F2)滤层均由以褐煤为原料制成的活性炭和石英砂双层滤料组成,滤料粒*国家自然科学基金资助项目(70171055)。图1 试验装置示意*提要 通过试验探讨了滤池关闭对生物过滤的影响。结果表明:短期的滤池关闭对生物过滤影响较小,滤池在重新启动后的26h内就能基本恢复到关闭前的处理效果;长期的滤池关闭对单层径分别为0

3、91 25mm和0 450 63mm,厚度L分别为0 5m和0 4m。3号滤柱(简称F3)滤层采用石英砂单层滤料,粒径为0 60 8mm,厚度L为0 9m。滤柱滤速均采用8m/h。1号滤柱反冲洗水为二水厂经加氯消毒后的处理出水,其含氯量为0 6mg/L。2号和3号滤柱用3个滤柱的滤后水(未含氯水)冲洗。反冲洗膨胀率均为30%,冲洗时间均为15min。水样使用清洁的、棕色的玻璃瓶收集后立即进行水质检验。水质检验指标包括高锰酸钾化学耗氧量(CODMn)、紫外吸光度(UV254)、浊度等。CODMn采用酸性高锰酸钾氧化法测定2,其值可大体反映水中易生物氧化的有机物含量;紫外吸光度(续完)参考文献4

4、郑兴灿.城市污水生物除磷脱氮工艺方案的选择.给水排水,2000,26(5):145 华光辉,张波.城市污水生物除磷脱氮工艺中的矛盾关系及对策.给水排水,2000,26(12):14厌氧池的容积。1 周雹,周丹,等.活性污泥工艺的设计计算方法探讨.中国给水排水,2001,17(5):45492 德国ATV标准A131.5000以上人口当量,单级活性污泥法污水处理厂设计.国家城市给水排水工程技术研究中心及中国市政工程华北设计研究院译3 周雹,周丹.多点进出水倒置A2/O工艺.给水排水,2002,28(1):3942作者通讯处:300051天津市市政工程设计研究院 电话:(022)27830284周

5、丹 中国市政工程华北设计研究院修回日期:2002 6 28给水排水 Vol 4 2003(UV254)用UV752型紫外分光光度计测定,其值可反映水中天然的或大分子有机物(如腐殖质)的含量,可作为总有机碳TOC及三卤甲烷(THMs)前体物的替代参数3。为了比较关闭对滤池内生物膜的影响,试验采用磷脂分析法测定滤池关闭前后滤料上附着的生物膜量45。磷脂分析法的原理是基于细菌细胞膜内普遍含有磷脂,而磷脂很容易从附着于滤料上的细菌细胞膜中萃取下来并得到定量测定。生物膜量以nmolP/g干滤料表示;而1nmolP相当于108个大肠杆菌5。该法具有测定精度高和重现性好的优点。本试验开始前,各生物滤池已连续

6、运行76d。每次滤池关闭前将滤池内的水放空,重新启动时先对滤池进行反冲洗再进水,过滤开始后分别在10min,2h,6h,15h,24h 取样分析,以考察滤池恢复过程。同时在关闭前和重新启动后取滤料进行生物膜量的测定。2 试验结果与讨论2 1 短期关闭对生物过滤的影响图2图7分别为关闭前、关闭2天和关闭8天重新启动后的一个周期内生物滤池对CODMn和UV254的去除效果。试验期间,滤前水水温为7 510 ,CODMn为2 33 2mg/L,UV254为0 060 09,浊度为2 85NTU。图6 短期关闭对F3去除CODMn的影响图5 短期关闭对F2去除UV254的影响图4 短期关闭对F2去除C

7、ODMn的影响图7 短期关闭对F3去除UV254的影响图2 短期关闭对F1去除CODMn的影响从图2图7可知,生物过滤对CODMn和UV254有较高的去除率,滤池关闭前,在其他条件相同的情况下,用未含氯水反冲洗的活性炭 石英砂双层滤料滤池(F2)和石英砂单层滤料滤池(F3)对CODMn去除率分别为53 1%和44 2%,对UV254去除率分别为64 3%和59%,而用含氯水反冲洗的活性炭 石英砂双层滤料滤池(F1)对CODMn和UV254去除率分别为45 2%和57 8%;滤池关闭2天对各滤柱去除图3 短期关闭对F1去除U254的影响CODMn和UV254无明显影响,表现在当重新启动开29 4

8、始过滤2h左右就能基本达到关闭前的处理效果;滤池关闭8天后对CODMn去除率仍能在较短时间内达到关闭前的水平,但对UV254的平均去除率比关闭前下降10%左右。可见,短期的滤池关闭对生物过滤影响较小,滤池在启动恢复后的26h内就能基本恢复到关闭前的处理效果。2 2 长期关闭对生物过滤的影响图8图13分别为1号,2号,3号滤柱关闭45天前和重启后连续运行两个周期生物过滤对有机物图12 长期(45天)关闭对F3去除CODMn的影响图13 长期(45天)关闭对F3去除UV254的影响图8 长期(45天)关闭对F1去除CODMn的影响的去除效果。试验期间,滤前水CODMn为1 52 42mg/L,UV

9、254为0 0390 065,浊度为3 14 6NTU,水温为1518 。从图8图13可知,1号,2号滤柱恢复较快,对CODMn的去除率在过滤分别进行到24h,18h左右时即基本恢复到关闭前水平,对UV254去除效果在过滤进行到第6h时即基本得到恢复。而3号滤柱的恢复较慢,对CODMn去除效果经两周期(约4天)运行才基本得到恢复,而对UV254的平均去除率,在第一周期内只达到关闭前的65%,在第二周期末也只达到关闭前的75%。至于各滤柱在第一周期末对CODMn平均去除率均有一个明显的下降,可能是因为此时滤柱进水CODMn值(1 5mg/L)较低的缘故。可见,长期的滤池关闭对石英砂单层滤料生物过

10、滤有较大的影响,而对活性炭 石英砂双层滤料生物过滤的影响较小。2 3 滤池关闭对生物膜量的影响滤池关闭对生物膜量的影响如图14和图15所示。图14表明,在关闭45天后恢复运行的第2天,表层滤料生物膜量为关闭前的60%,随着过滤的进行,生物膜量逐渐得到恢复,在第22天,恢复到关闭前的75%。从图中还可以看到,滤池关闭前和关闭后反冲洗前表层滤料生物膜量相差很小。从图15图9 长期(45天)关闭对F1去除UV254的影响图10 长期(45天)关闭对F2去除CODMn的影响图11 长期(45天)关闭对F2去除UV254的影响可知,关闭前,2号滤柱生物膜量随着滤层深度的增给水排水 Vol 4 2003C

11、ODMn和UV254的效果影响较小,滤池在启动恢复后的26h内就能基本恢复到关闭前的去除水平。长期的滤池关闭对石英砂单层滤料生物过滤有较大的影响,可能主要是由于长期的滤池关闭导致了石英砂单层滤料表面上生物膜活性和数量明显下图14 关闭45天重启后表层生物膜的恢复降,加上微生物在石英砂表面的附着性能较差,因此滤层内生物膜量恢复增长较慢,从而对有机物的去除效果恢复较慢。长期的滤池关闭对活性炭 石英砂双层滤料生物过滤的影响较小,可能有两方面的原因,一是在滤池关闭前具有发达微孔结构和比表面积的活性炭吸附了一些大分子或难生物降解的有机物,滤池关闭后,活性炭上附着的微生物通过缓慢降解关闭前吸附的大分子或难

12、降解有机物,使活性炭得到再生。而得到再生的活性炭在滤池重新启动图15 F2关闭45天重启后滤层生物膜的恢复后能够吸附进水中的有机物,特别是其中的大分子或难降解有机物;二是活性炭上附着的微生物由于存在上述代谢活动而比石英砂单层滤料生物滤池内的微生物活性高,因而重新启动后对有机物的降解作用和吸附作用均较强。3 结论短期(28天)的滤池关闭对生物过滤影响较小。长期(45天)的滤池关闭对活性炭 石英砂双层滤料生物过滤的影响也较小,但对石英砂单层滤料生物过滤有较大的影响,需要较长的时间才能恢复。参考文献1 PatrickNiquette,Mich lePr vost,PierreServais,etal

13、.ShutdownofBACfilters:effectsonwaterquality.AWWA,1998,90(12):53612 国家环保局 水和废水监测分析方法 编委会.水和废水监测分析方法.第3版.北京:中国环境科学出版社,19973 王占生,刘文君.微污染水源饮用水处理.北京:中国建筑工业出版社,19994 于鑫,张晓健,王占生.饮用水生物处理中生物量的磷脂法测定.给水排水,2002,28(5):155 JackZWang,RScottSummers,RichardJMiltner.Biofiltrationperfor-mance:part1,relationshiptobioma

14、ss.AWWA,1995,87(12):5563 作者通讯处:410082湖南大学土木工程学院 电话:(0731)8822564 8821043曾光明 湖南大学环境科学与工程系柏光明 熊艳 长沙市自来水公司谢水波 南华大学建筑工程与资源环境学院收稿日期:2002 8 15加而较快地减小。关闭45天后,滤池表层生物膜量减少,但下部滤层生物膜量不但没有减少,反而有所增加。1号及2号滤柱生物膜量的分布情况相似。滤池关闭前和关闭后反冲洗前生物膜量之所以变化较小,可能是由磷脂分析方法的缺陷造成的。磷脂分析方法是通过测定细菌细胞膜所含的磷脂量来测定生物膜量。由于死亡或已失去活性的细菌可能仍附着在滤料上,所

15、以采用磷脂分析方法测定生物膜量时可能将已死亡或失去活性的细菌也作为生物膜量计入了。至于关闭后2号滤柱下层生物膜量不但没有减少反而有所增加的确切原因目前还不清楚,还有待研究。2 4 分析与讨论生物过滤去除水中有机物的过程可能有两种作用参与,一种是微生物对水中易降解的有机物的代谢作用,而参与代谢作用的是贫养微生物;另一种是滤料上附着的贫养微生物膜借助于较大的比表面积、微生物分泌的粘性物质对水中大分子或难降解有机物的生物吸附作用。滤池关闭对这两种作用都可能有不同程度的影响,从而影响生物过滤对水中有机物(以CODMn,UV254为代表)的去除效果。由于微生物以生物膜形式附着生长以及贫养微生物具有很低的

16、内源呼吸速率,滤池的短期关闭可能对生物滤池内贫养微生物的代谢作用和吸附作用影响较小,因此短期的滤池关闭对生物过滤去除29 4WATER&WASTEWATERENGINEERINGABSTRACTSCommissioningoftheSecondPhaseofLuofangWastewaterTreatmentPlantinShenzhenCityVol.29No.4April2003 ZhouKezhaoetal(1)Abstract:TheprocessflowandthecourseoftrailFunofthisnewfacilityarepresented,includingt

17、heflowpatternandtheDOdis-tributiontestsoftheoxidationditches.Alltheunitsarenormalinoperation,andthestableeffluentquiteenoughtomeettherequire-mentsofclassIinthenationalwastewaterdischargestandardhasbeenobtained.ThetrailrunissuccessfulwithexcellentbiologicalPandNremovalsatadvancedlevelasinternationala

18、ndspecificpowerconsumptiongoodenoughthanthatofWWTPsathome.AcclimationofActivatedSludgeofFushunWWTP WangChangshengetal(6)Abstract:ThebiggestDAT IATfacilityforurbanwastewatertreatmentinthiscountryhasbeenputintooperationinWastewaterTreatmentPlantofFushunCity,locatedinNorth EastChina.Problemscausedbyunf

19、avorableinflowthatislowtemperatureandin-sufficientofnutrients,andmechanicaltroublesaswellhavebeenconquered.especiallythesludgebulking.Continuousfluidizedbedwasadoptedandtheactivatedsludgeforthisprocesswasacclimatedsuccessfullyinscheduledtimeof30daysunderlowtemperaturecond-itionofmean6.5and11to13degr

20、eesCelsiusforambientairandliquidinsidethereactorrespectively.Theeffluentofthisfacilityisfairwithcontentsof5.412.8mg/L.39.094.5mg/L,919mg/L,2.53.1mg/Land1.11.2mg/LofBOD,COD,SS,NH3一NandTPrespectively.Theremovalswere77.6%95.2%,29.5%86.3%,64.7%91.5%,90%,64.7%67.6%forBOD,COD,SS,NH3一NandTPrespectively.All

21、theindicatorsoftheeffluentcouldmeetandevencouldbebetterthanthedesignedtarget.EffectonBio-FiltrationinCaseofFilterClosedown YuJian,etal(19)Abstract:Theeffectsontheoperationofbio-filtrationincaseoffilterclosedownarediscussedonthebasisofexperimentalre-search.Itwasobservedthatincaseofshort-timeshutdown,

22、thenormalstateoffiltrationcouldrecoverat2to6hours.sincere-start-up,Incaseoflong-timeshutdownmoreseriouseffectscouldbeobservedforsinglelayersandfilter.butnosucheffectwasfoundforthefilterwithdouble-layermediaofcompositebedofactivatedcarbonandquartzsand.SeasonalPurificationofSlightlyPollutedRawWaterinB

23、aoding ZhangXiangetal(23)Abstract:XidayangReservoirwasassignedtosupplyrawwatertotheSino-FrenchWaterworksinBaoding.Theseasonalslightpollutionofthisreservoir,especiallytheextraordinaryhighMncontentatperiodofsummerandautumncausesthecolourityoftheout-putwaterofthewaterworkshigherthanthatstipulatedintheg

24、uidelineofnationalwaterqualitystandard.Experimentalresearchandtechnicalrenovationweremadetosolvethisproblem,basedontracingthemechanismoftheseasonalvariationofwaterquality.Bymeansofimprovingchemicaldosingprocessandadoptingappropriatepermanganatedosage,thecolourityoftheoutputwatercouldbecontrolledatle

25、velnohigherthan5degree.CapacityDeterminationinMunicipalWaterandWastewaterEngineeringPlanning WuZhaoshenetal(29)Abstract:Itisveryimportanttodeterminethewaterrequirementanddischargecapacityinformulationofurbanwaterandwastew-aterengineeringplanning.Inthispapertheproceedsandprecautionstodeterminethewate

26、rcapacityfromthegeneralprogram,profes-sionalprogram,particularprogramsandthewaterdischargecapacityforecastingineverystagesofprojectimplementsareproposedandindicated.EffectofNitrateContentandAnoxic/AerobicRetentionTimeonDenitrifyingPhosphorus-AccumulatingProcessLinYonetal(36)Abstract:Theinducingfactorsondenitrifyingphosphorus-accumulatingorganisms(PAOs)andtheinfluencingfactorsondenitrify-ingphosphorus accumulatingprocesswereresearchedbyasequencingb