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活性滤料与惰性滤料的性能比较研究

2017/09/04 点击量:0

研究与探讨bookmark0活性滤料与惰性滤料的性能比较研究盛德洋1丁卫1巢猛1张锡辉2吴月华2(1东莞市东江水务有限公司,广东东莞523112;2清华大学深训研究生院环境工程与管理研究中心,广东深训518055)即石英砂和无烟煤的过滤性能。结果表明,活性无烟煤和活性炭过滤对氨氮的去除率达95%以上,优于石英砂和无烟煤;活性无烟煤和活性炭过滤出水亚硝酸盐氮浓度低于0.05mg/L,优于石英砂和无烟煤;活性无烟煤和活性炭过滤对浊度和颗粒数的去除效果与石英砂和无烟煤相近,出水浊度低于0.5NTU;活性无烟煤和活性炭过滤对CODMn的平均去除率分别为47.4%和50.7%,对UV254的平均去除率分别为25.4%和31.9%,均优于石英砂和无烟煤。两种活性滤料不仅具有传统过滤去除浊度的性能,还具有比传统过滤更好的去除氨氮和有机物的性能,对于受季节性排污影响的传统给水水厂的过滤工艺改造具有重要意义。

  滤料粒径(mm)当量直径(mm)堆积密度目前,我国自来水厂的水源以地表水为主,部分地区地表水源经常受到城市季节性排污的威胁。城市季节性排污会引起地表水源中氨氮和有机物等污染物含量大幅升高,部分地区水厂的原水中氨氮含量在排污期间可高达2~4mg/L,对水厂的净水工艺造成了很大压力。

  传统给水厂的滤池在控制出厂水浊度方面起到了关键作用,但对氨氮的去除作用有限,给水处理工艺中若氨氮去除不彻底会引起各种问题。当管网系统中氨氮浓度达0.25mg/L时硝化细菌会生长繁殖,造成饮用水的生物不稳定性;氨氮硝化不完全所产生的亚硝酸盐也会对人体健康造成危害;采用折点加氯法去除水中氨氮时,耗氯量大,费用高,且会与有机物反应生成具有"三致"作用的卤代消毒副产物。目前,已有关于利用生物陶粒、轻质滤料、活性炭吸附深度处理等工艺去除水体中氨氮的研究,但这些工艺存在改造成本高、需在已有水厂新建构筑物等问题,许多水厂要进行相应改造存在很大困难。因此,开发研究传统处理工艺基础上兼顾氨氮去除的工艺对现有水厂的改造具有重要意义。

  本试验对比研究了活性滤料活性无烟煤和活性炭与惰性滤料石英砂和无烟煤的过滤性能。研究结果表明,两种活性滤料不仅能有效去除浊度,还能有效去除氨氮和部分有机物,对于受氨氮和有机物污染影响的水厂的工艺改造具有重要意义。

  试验部分1.1试验装置试验装置如所示。试验用滤柱采用不锈钢材质制成,内径为84mm,高为2.55m.试验所用的四根滤柱内所填滤料分别为活性无烟煤、颗粒活性炭、石英砂和无烟煤,滤料参数见表1.滤料层厚度均为1m,滤料下部承托层厚度为100mm.研究与探讨表2滤柱进水水质试验在南方某水厂进行,所用滤柱进水为该水厂沉淀池出水,试验期间滤柱进水水质见表2.在进行本文涉及的试验之前,四根滤柱已完成挂膜并稳定运行6个月。试验期间滤柱滤速均为10m/h,反冲洗周期为28h,反冲洗水为水厂滤池出水,反冲洗时滤料膨胀率为30~40°%.滤柱在该条件下运行30天,运行期间对滤柱进、出水进行了分析。

  氨氮:纳氏试剂分光光度法,TA-88多功能水质分析仪;亚硝酸盐氮:重氮偶合分光光度法,TA-88多功能水质分析仪;浊度:HACH 2100P浊度仪;颗粒数:IBR颗粒计数仪;CODMn:酸性高锰酸钾法,TA-88多功能水质分析仪;UV:紫外-可见光分光光度计,测定前将水样过0.45um水系滤膜。

  试验考察了过滤周期内四种滤柱对氨氮的去除效果,如所示。结果表明,活性无烟煤滤柱能稳定有效去除氨氮,去除率达95°%以上,活性炭滤柱对氨氮去除率与之相近。石英砂和无烟煤过滤对氨氮的去除效果不稳定,过滤初期去除率较低,后逐渐升高。

  活性无烟煤与活性炭颗粒表面粗糙且具有多孔结构,而石英砂和无烟煤颗粒表面则较平整、光滑。

  粗糙表面及多孔结构使活性无烟煤和活性炭颗粒具有较高的比表面积,表面可附着较多的生物膜;此外,粗糙表面还可以使附着的生物膜在反冲洗时不易脱落。石英砂和无烟煤滤料没有多孔结构,不具有吸附性能,因此对有机物去除效果不及试验所用的两种活性滤料。

  ①活性无烟煤和活性炭过滤对氨氮的去除效果相近,去除率在95%以上,显著优于惰性滤料石英砂和无烟煤。

  活性无烟煤和活性炭过滤的出水亚硝酸盐氮浓度稳定在0.05mg/L以下,石英砂和无烟煤过滤对亚硝酸盐氮的去除效果不稳定。

  活性无烟煤和活性炭过滤对浊度和颗粒数的去除效果与石英砂和无烟煤的过滤效果相近,出水浊度符合国家饮用水标准。

  活性无烟煤和活性炭过滤具有良好的去除有机物的性能,对CODMn的平均去除率分别为47.4%和50.7%,对UV254的平均去除率分别为25.4%和31.9%,均优于石英砂和无烟煤的过滤效果。

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