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摘要：實(shí)驗(yàn)研究曝氣生物活性炭濾池對(duì)于高濃度氨氮原水的處理效果以及工藝運(yùn)行穩(wěn)定情況。以某自來水廠常規(guī)工藝沉淀池出水預(yù)加硫酸銨作為研究對(duì)象，原水氨氮平均濃度3.67 mg/L，實(shí)驗(yàn)條件：溫度31.2℃，pH 7.13，濾速8~12 m/h，氣水比0.5和1。采用3種不同工況條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，確定濾速10 m/h和氣水比0.5的為最佳運(yùn)行工況。在此工況下曝氣生物活性炭濾池對(duì)于氨氮和CODMn的平均去除率分別達(dá)到87.5%和19.2%，亞硝酸鹽積累率為0.9%;出水氨氮濃度達(dá)到生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB5749-2006。同時(shí)炭濾池的出水濁度相比進(jìn)水略微上升。
目前水體污染日益嚴(yán)重，很多飲用水水源受到不同程度的污染。珠江水源水由于常年水溫較高，受有機(jī)物和氨氮污染較嚴(yán)重，一些水源水氨氮濃度超過1mg/L，當(dāng)出現(xiàn)突發(fā)性水源污染時(shí)氨氮的濃度可能達(dá)到4mg/L。最新的生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB5749-2006)要求出水氨氮達(dá)到0.5mg/L以下，而飲用水常規(guī)處理工藝很難達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)。常規(guī)的處理工藝對(duì)氨氮的去除能力很有限，對(duì)于小濃度的氨氮可以通過折點(diǎn)加氯去除，而對(duì)于高濃度氨氮，折點(diǎn)加氯不僅提高了成本還降低了飲用水安全性。
生物活性炭濾池作為一種深度處理技術(shù)綜合了活性炭的吸附和生物膜的生物降解作用，而且其生物降解作用可以促進(jìn)活性炭的再生，延長活性炭使用周期。當(dāng)原水中有機(jī)物濃度超標(biāo)時(shí)通常將生物活性炭和臭氧聯(lián)用，組成臭氧-活性炭工藝。但是當(dāng)原水中有機(jī)物濃度不高，而氨氮濃度高時(shí)臭氧-活性炭效果對(duì)于氨氮的去除效果不好。
根據(jù)理論，1g氨氮通過硝化作用轉(zhuǎn)換為硝態(tài)氮需要4.57g氧，當(dāng)氨氮濃度大于2mg/L時(shí)，要將氨氮控制在0.5mg/L以下至少需要6.86mg/L氧，幾乎達(dá)到夏季的飽和溶氧量，硝化程度達(dá)到上限。鑒于此，生物活性炭濾池可以借鑒高速BAF預(yù)處理的經(jīng)驗(yàn)，采用曝氣的方式，成為曝氣生物活性炭濾池。南方濕熱地區(qū)容易生長微型生物，而炭濾池對(duì)許多微生物沒有截留作用，因此將炭濾池放置到砂濾池之前，利用砂濾池的截留作用控制微型生物數(shù)量。
本實(shí)驗(yàn)以“混凝沉淀-曝氣生物活性炭濾池-砂濾池”的方式運(yùn)行，旨在研究曝氣生物活性炭濾池作為深度處理工藝對(duì)于高濃度氨氮原水的處理效果。
1實(shí)驗(yàn)研究方法
1.1實(shí)驗(yàn)流程
實(shí)驗(yàn)研究在廣州某大型自來水廠進(jìn)行，原水為經(jīng)過投加硫酸銨調(diào)節(jié)后的水廠沉淀池出水，實(shí)驗(yàn)流程：原水(水廠沉淀池出水預(yù)加硫酸銨)——曝氣生物活性炭濾池——砂濾池——出水。
1.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備
曝氣生物活性炭濾池尺寸為中Φ0.7m*5.1m， 裝填厚2m， Φ 3 mm煤質(zhì)柱狀炭，下部敷設(shè)0.7m厚 Φ 3 ~5mm 陶粒。采用上向流式過水方式，采用8 ~ 12 m/h濾速運(yùn)行，氣水比為0.5：1和1：1兩種;空 床接觸時(shí)間是15 ~ 22.5 min。砂濾器尺寸 Φ 0.7m*3.0m，裝填的石英砂取自水廠砂濾池，濾砂粒徑 為0.9-1.3 mm，砂層厚1.2 m，下部敷設(shè)0.1m厚 Φ 3 ~5mm 粗砂墊層。
1.3實(shí)驗(yàn)方法
運(yùn)行方式:反沖洗參考生物活性炭濾池的運(yùn)行 經(jīng)驗(yàn)并根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行情況決定：氣沖加下排水5 min，氣沖強(qiáng)度10 
：汽水連沖20 min，氣 沖強(qiáng)度8 ，水沖強(qiáng)度8。砂濾 池每天進(jìn)行反沖洗，炭濾池反沖洗周期為7 d。
2.實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論
進(jìn)行加氨實(shí)驗(yàn)之前，用水廠原水進(jìn)行自然掛膜。 由于氣溫較高，自然掛膜只用了 6 d時(shí)間就有明顯效果，這是因?yàn)闇囟容^高時(shí)，硝化菌繁殖快，生物活 性強(qiáng)。加氨實(shí)驗(yàn)時(shí)間為2012年8月1號(hào)至2012 年8月31日。初始時(shí)炭濾池運(yùn)行濾速為12m/h ， 氣水比為1。
