生物砂滤池气水反冲洗

表 3 生物砂滤池反冲洗的正交试验结果 Tab. 3 O rthogonal experiment results of backwashing
评价指标
项目
试验 号
A
B
C
D
E
F
G 反冲洗出水 生物量变 生物活性
浊度 /NTU 化率 / % 变化率 / %
1
2
3
4
5
6
7
8
试验结果
9
10
11
12
13
14
backwa sh ing
因素
水 平
A冲(·L:单强·s独度-m1气)- /2气间B:冲单/m时独in
C:联合气 冲强度 / (L ·m - 2
·s- 1 )
D冲(·L:联强·s合度-m1水)- /2冲间E:洗联/m时合in
F:水冲 强度 / (L ·m ·s- 1 )
G:水 冲时 2间 /
m in
3 试验结果与分析
311 正交试验结果 正交试验结果如表 3所示 。 由表 3中的极差计算结果可知 ,对反冲洗出水
浊度影响最大的因素是水冲时间和单独气冲强度 ; 从生物量减少率和生物活性提高率来看 ,气冲强度 的影响最大 。对多指标正交试验结果进行综合平衡 分析 ,确定了生物砂滤池气水反冲洗的最佳运行参 数 :单独气冲强度为 10 L / (m2 · s) 、单独气冲时间 为 2 m in,联合冲洗水冲强度为 4 L / (m2 · s) 、联合 冲洗气冲强度为 10 L / (m2 ·s) 、联合冲洗时间为 5 m in,水冲强度为 8 L / (m2 ·s) 、水冲时间为 4 m in。
以滏阳河河水为水源 ,其水质见表 1。
表 1 试验期间原水水质 Tab. 1 Quality of raw water during experiment period
项目
水温 / 浊度 / 色度 / CODMn / TOC / NH4+ - N / ℃ NTU 倍 (mg·L - 1 ) (mg·L - 1 ) (mg·L - 1 )
生物砂滤池是采用在石英砂表面培养生物膜的 方法对普通砂滤池进行生物强化 ,使其在保证传统
基金项目 : 河北省自然科学基金资助项目 (503400)
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中图分类号 : TU991 文献标识码 : C 文章编号 : 1000 - 4602 (2007) 07 - 0102 - 04
D eterm ina tion of O ptima l O pera tion Param eters for A ir2wa ter Backwa sh ing of B iolog ica l Sand F ilter
摘 要 : 以反冲洗最终出水浊度及反冲洗前 、后生物砂滤池中生物量和生物活性的变化率为 评价指标 ,通过正交试验确定了生物砂滤池气水反冲洗的最佳运行参数 。结果表明 ,反冲洗后生物 砂滤池中的生物量较反冲洗前减少了 5. 43% ～23. 18% ,生物活性较反冲洗前提高了 10. 53% ～ 34. 48%。气水反冲洗的最佳运行参数 :单独气冲强度为 10 L / (m2 ·s) 、单独气冲时间为 2 m in,联 合冲洗水冲强度为 4 L / (m2 ·s) 、联合冲洗气冲强度为 10 L / (m2 ·s) 、联合冲洗时间为 5 m in,水冲 强度为 8 L / (m2 ·s) 、水冲时间为 4 m in,其中气冲强度和水冲时间是影响滤池反冲洗效果的重要 因素 。 关键词 : 生物砂滤池 ; 反冲洗 ; 生物量 ; 生物活性 ; 正交试验
16
2
6
28
4
8
3 10
6
10
2
3
4
2
4
5
6
4
6
7
8
6
212 评价指标的确定 反冲洗的目的是恢复滤层的纳污能力并去除老
化脱落的生物膜 ,同时保持滤料上有足够的生物量 , 以发挥其生物降解功能 [ 3 ] 。本试验以反冲洗结束 时的出水浊度及反冲洗前 、后生物砂滤池中的生物 量和生物活性变化率为评价指标 ,通过正交试验确 定了生物砂滤池气水反冲洗的最佳运行参数 ,并分 析了不同反冲洗条件对上述评价指标的影响 。
最小值 3 10. 9 20 5. 18
4. 36 1. 028
最大值 27 19. 9 35 9. 70
8. 69 3. 622
平均值 14. 3 14. 93 29. 58 6. 94
5. 59 1. 835
1 12 分析方法 试验中所有水质指标均采用《水和废水监测分
析方法 》(第 4 版 )中的标准方法进行检测 ;生物量 采用脂磷分析法测定 [ 1 ] ;微生物活性采用 OUR 法测 定分析 ;浊度采用 Turb550型浊度仪测定 。
2 正交试验设计
211 正交试验因素与水平的确定 依据气水反冲洗的试验步骤 ,确定生物砂滤池
气水反冲洗的影响因素为 :单独气冲强度 、联合冲洗 水冲强度 、联合冲洗气冲强度 、水冲强度 、单独气冲 时间 、联合冲洗时间和水冲时间 [ 2 ] ,每个因素选择 三个水平 。具体情况见表 2。
表 2 反冲洗正交试验的因素与水平 Tab. 2 Factor and level of orthogonal experiment of
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李思敏 ,等 :生物砂滤池气水反冲洗的最佳运行参数确定
第 23卷 第 7期
快滤池对浊度和色度去除效果的同时 ,又能去除原 水中的微量有机物和氨氮 ,从而可提高饮用水的安 全性 。在生物砂滤池运行一段时间后 ,需对其进行 反冲洗 ,以达到释放截留的悬浮物 、去除老化脱落的 生物膜的目的 ,因此反冲洗是保证生物砂滤池运行 效能的关键环节 。笔者以反冲洗结束时的出水浊度 及反冲洗前 、后生物砂滤池中的生物量和生物活性 变化率为评价指标 ,通过正交试验确定了生物砂滤 池气水反冲洗的最佳运行参数 。
1. 595
1. 124
0. 879
1 2 3 2 3 1 1 2 3 3 1 2 3 1 2 2 3 1 1. 455
1. 712
1. 555
0. 257
1 2 3 2 3 1 3 1 2 2 3 1 1 2 3 3 1 2 1. 622
1. 755
1. 345
0. 410
1 2 3 3 1 2 2 3 1 2 3 1 3 1 2 1 2 3 1. 728
1. 637
1. 357
0. 371
1 2 3 3 1 2 3 1 2 1 2 3 2 3 1 2 3 1 2. 337
1. 390
0. 995
1. 342
4. 29 3. 43 1. 63 1. 37 2. 31 0. 89 0. 82 2. 13 1. 68 2. 20 0. 88 0. 91 0. 95 0. 67 1. 92 0. 51 0. 56 1. 18
15
16
17
18
k1
反冲洗出水
k2
浊度极差计算 k3
R
1 1 1 2 2 2 3 3 3 1 1 1 2 2 2 3 3 3 2. 223
1. 352
1. 147
1. 076
1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1. 691
1. 663
1. 368百度文库
0. 323
1 2 3 1 2 3 2 3 1 1 2 3 2 3 1 3 1 2 2. 003
1 试验部分
1 11 试验装置与原水水质 试验装置如图 1所示 。
图 1 试验装置
Fig. 1 Schematic diagram of experimental set2up
生物砂滤柱由内径为 10 cm 的有机玻璃柱制 成 ,承托层高为 30 cm ,石英砂滤料高为 100 cm ,滤 料粒径为 0. 6～1. 2 mm ,平均为 0. 8 mm ,不均匀系 数 K80 < 2. 0。在高位水箱内对原水进行曝气以使进 入生物砂滤柱的水中溶解氧充足 ,从而可促进滤料 表面微生物的生长 。采用下向流的过滤方式 ,滤速 为 6 m / h。反冲洗排水管设在滤料上方 70 cm 处 , 当出水浊度 > 1 NTU 时 ,采用滤后水对滤池进行反 冲洗 。
L I Si2m in, SU Cheng2yuan, ZHAN G J ian2kun
( S chool of U rban Construction, Hebei U n iversity of Eng ineering, Handan 056038, Ch ina) Abstract: U sing the turbidity of discharged backwashing water, the change rate of biomass and bioactivity in biological sand filter before and after backwashing as evaluation indexes, the op tim al opera2 tion parameters for air2water backwashing in biological sand filter were determ ined through orthogonal ex2 perim ent. The results show that the biomass is reduced by 5. 43% to 23. 18% , and the bioactivity is en2 hanced by 10. 53% to 34. 48% in biological sand filter after backwashing compared w ith that before backwashing. The op tim al operation parameters are determ ined as follow s: the single air backwashing in2 tensity, single water backwashing intensity, combined water backwashing intensity and air backwashing intensity are 10 L / (m2 ·s) , 8 L / (m2 ·s) , 4 L / (m2 ·s) and 10 L / (m2 ·s) respectively, the single air backwashing time, single water backwashing time and com bined backwashing tim e are 2 m in, 4 m in and 5 m in respectively. The air backwashing intensity and water backwashing time are the important fac2 tors influencing backwashing efficiency of the filter. Key words: biological sand filter; backwashing; biomass; bioactivity; orthogonal experi2 m en t
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第 23卷 第 7期 中 国 给 水 排 水 www. watergasheat. com
第
23卷 第 7期 2007年 4月
CH
中国给
INA WATER
水排水
& WASTEWATER
Vol. 23 No. Ap r. 2007
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生物砂滤池气水反冲洗的最佳运行参数确定
李思敏 , 宿程远 , 张建昆
(河北工程大学 城市建设学院 , 河北 邯郸 056038)