生物预处理水处理工艺形式选择

1.1生物预处理水处理工艺形式选择

生物预处理常用的水处理工艺概述

源水生物预处理是指在常规净水工艺之前,增设生物预处理工艺,借助微生物群体的新陈代谢活动,去除水中的污染物。

生物处理技术的本质是通过吸附在载体填料上的微生物的降解，去除水源水中包括腐殖酸在内的可生物降解的有机物及可能在加氯后致突变物质的前驱物和氨氮等污染物。有机物和氨氮的降低，可以减少配水系统中微生物赖以生长繁殖的基质，减少水的嗅味和形成氯化有机物的前体物，另外还可以延长后续过滤和活性炭吸附等物化处理的使用周期和容量，再通过改进传统工艺的处理，使出厂水水质符合新的国家《饮用净水水质标准》。常用方法有生物滤池、生物接触氧化池等。

1.1.1 各个生物预处理工艺介绍

生物处理由于运转费用低、运行管理方便、去除效果好等一系列优点，引起了国内外的广泛重视和关注。微污染水源水的生物预处理大多采用生物膜法，我国目前应用和研究较多的是曝气生物接触氧化工艺和曝气生物滤池工艺。

(1)生物陶粒滤池

生物陶粒滤池是国内在水源水生物预处理中研究最为广泛的曝气生物滤池工艺形式。其结构形式与普通快滤池相似，滤池主体分为配水系统、布气系统、承托层、陶粒填料层、冲洗排水系统等五部

分。生物陶粒滤池以陶粒作为滤料，陶粒的表面粗糙，具有一定的内部孔隙，比表面积大，适合于微生物的附着、固定和生长，而且陶粒的密度适中，强度高，耐摩擦，无毒性，价格适中，是较理想的生物载体。生物陶粒滤池的独到之处在于，它既可以采用下向流又可以采用上向流的运行方式。当采用下向流时由于受底部曝气的影响，它对增大滤速有一定的限制，实际应用中滤速难以超过6m/h。采用上向流方式则可获得较高的滤速。但是当原水浊度及悬浮物浓度较高时易堵塞配水系统而导致配水不均匀，给运行管理带来严重困难。因此，具体的运行方式要根据水源水水质以及出水水质要求来确定。表1－1列举了一些生物陶粒滤池生物预处理微污染水源水对NH3-N和COD Mn 的去除效果。由表1－1可以看出，生物陶粒滤池在低温和常温下对NH3-N和COD Mn去除效果都较为理想。谢曙光、桑军强等人利用生物陶粒滤池低温处理永定河水时发现：水温从10℃下降到5℃时，生物陶粒滤池对河水中NH3-N的去除能力仍然很高，NH3-N的总去除率几乎达100%；水温从5℃下降到0.5℃时，生物陶粒滤池对NH3-N的去除能力明显下降，NH3-N的总去除率降至73%；水温基本保持在0.5℃时，生物陶粒滤池对NH3-N的去除量继续有所下降，总去除率从73%降至56%；但生物陶粒滤池对永定河河水中COD Mn的去除受温度的影响不明显，生物陶粒滤池对COD Mn的去除率为28～41%。以生物陶粒滤池作为生物预处理工艺，蚌埠第二水厂和上海周家渡水厂都进行过生产性运行试验，但后期均因为各种客观原因而停止。

表1－1生物陶粒滤池预处理微污染水源水效果

水源试验

规模

水温（℃）

HRT

（min）

NH3-N COD Mn

进水

（mg/L）

去除率

（%）

进水

（mg/L）

去除率

（%）

河水中试0~22 15~27 0.68 ≥95 6.0~12.0 30 淮河水生产性5~20 20~33.3 0.1~1.0 80~90 4.2~12.7 29.5 深圳水中试≥15 27.0 0.4~1.7 ≥84 2.3~4.5 21.4 青甸湖小试8~23 30~120 1.0~4.1 85 4.9~6.5 25.2

(2)BIOSMEDI工艺

BIOSMEDI工艺是一种淹没式上向流生物滤池，其滤料为轻质悬浮球形颗粒滤料。是上海市政工程设计研究院针对微污染原水开发的一种新型生物滤池，该滤池以轻质颗粒滤料为过滤介质，滤料比重较小，一般约在0.1左右，粒径的大小为4～5mm左右，比重及粒径的大小可根据实际需要选择确定，这种滤料具有来源广泛、滤料比表面积大、表面适宜微生物生长、价格便宜（300～500元/m3）、化学稳定性好等一系列优点。滤池根据需要可采用混凝土或钢制，滤料上部采用多孔滤板抵挡滤料的浮力及运行时的阻力。

滤池上部采用钢筋混凝土板（板上采用倒滤头出气和水）抵制滤料的浮力及运行的阻力。在滤层下部，用混凝土板或钢板分隔在滤层下部形成气囊，在反冲洗时下部形成空气室。

原水从进水阀进入气室，通过中空管进入滤层，在滤料阻力的作用下使滤池进水均匀，空气布气管安装在滤层下部，空气通过穿孔布气管进行布气，经过滤层去除水中的有机物、氨氮后，出水经倒滤头进入上部清水区域排出。

滤池反冲洗采用脉冲冲洗的方法，首先关闭进水阀及曝气管，打开滤池下部的反冲洗气管，在滤层下部形成一段气垫层，当气垫层达到一定高度后，此时瞬时把气垫层中的空气通过阀门或虹吸的方法迅速排空，此时滤层中从上到下冲洗的水流量瞬时忽然加大，导致滤料层忽然向下膨胀，脉冲几次后，可以把附着在滤料上的悬浮物质脱落，再打开排泥阀，利用生物滤池的出水进行水漂洗，可有效地达到清洁滤料的目的。

(3)生物接触氧化法

生物接触氧化法的原理是：在池内设臵人工合成的填料，经过充氧的水以一定的速度连续流经填料，通过填料上形成的生物膜的絮凝吸附、氧化作用使水中可生化利用的基质得到降解去除。其生物膜上生物相丰富，由细菌、真菌、藻类、原生动物、后生动物组成较稳定的生态系统。

生物接触氧化法的主要优点是：处理能力大、对冲击负荷有较强的适应性、生成污泥量少、易于维护管理；但传统生物接触氧化法的缺点是填料间水流缓慢、水力冲刷小、生物膜更新速度慢、膜活性不高，有些填料如蜂窝管式填料易引起堵塞，而且布水布气不易达到均匀，另外填料价格较贵加上填料的支撑结构，投资较高。表1－2列举了一些生物接触氧化工艺预处理微污染水源水对NH3-N和COD Mn的去除效果。可以看出，生物接触氧化工艺在水温高于5℃时对NH3-N 和COD Mn去除效果较为理想。

表1－2生物接触氧化工艺预处理微污染水源水效果