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.昆明理工大學建筑工程學院,云南 昆明 650224；2.昆明市給水工程設計院，云南 昆明 650224)

隨著經濟的快速發展，世界范圍內的飲用水水源普遍受到了污染，傳統的凈水處理工藝已難以有效去除原水中的有機物、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玻璃制成，內徑為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。慢濾柱的側壁上，在濾層高度為10 cm、40 cm、70 cm、100 cm處分別設置取樣口，在濾柱的另一側與取樣口對應的高度設置取砂口。

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，隨著運行時間的延長，濁度去除效果總體呈平穩趨勢，進水濁度為9.9～15.7 NTU，去除率為89.9%～94.9%，平均去除率達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，更好地發揮濾柱的傳統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代表易氧化的有機物，而水中的大分子有機物不容易被氧化降解，因此較難去除。本實驗慢濾柱對有機物的去除率較高，可能是因為表層生物膜形成了對大分子有機物進行氧化降解和分解的微生物環境；另外，本實驗采用的實驗用水為學校內用于綠化的中水，已經過簡單處理，水中的大分子有機物較少，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%，進水TN濃度為2.95～3.60 mg·L-1，為劣Ⅴ類水體，經慢濾處理后出水TN濃度低于2.00 mg·L-1，為Ⅴ類水體，出水水質提高了一個等級。

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

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的平均去除率達到30.6%，進水TP濃度為0.20～0.31 mg·L-1，經慢濾凈化后出水TP濃度為0.14～0.20 mg·L-1，出水水質提高了一個等級。這可能是因為，慢濾柱內生物膜形成了穩定的除磷微生物環境，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。對慢濾柱內的微生物生物相進行檢測，結果也顯示有類似菌屬的存在，因此可以認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行。

3 結論

參考文獻：

[1] 劉玲花，周懷東，王衛紅．生物慢濾技術用于農村飲水處理的研究[J]．安全與環境學報，2004，4(1)：12-17.

[2] 康永濱．生物慢濾水處理技術在農村安全飲水中的應用研究[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處理技術研究[J]．同濟大學學報，1995，23(4)：376-381.

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