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根据我国水源污染现状及给水处理的发展情况,开发出一种新的给水处理工艺:生物强化粉末活性炭-硅藻土联用工艺。本工艺利用粉末活性炭与硅藻土的吸附能力、微生物载体功能及其生成的自生动态膜的高效截留作用,构建一个处理微污染原水的高浓度悬浮混合液的粉末活性炭-硅藻土反应器。研究结果表明:
启动期间采用人工强化方法,向反应器中投加食用葡萄糖作为营养物质,促进微生物生长。当混合液悬浮固体浓度达到20g/L时,在水温为20-30℃条件下,启动时间约25d,对原水中氨氮的去除率可以达到70%以上。稳定运行阶段,进水的高锰酸盐指数(CODMn)4-7mg/L,氨氮(NH3-N)1.012-1.667mg/L,浊度3.21-6.48NTU,UV254为0.055-0.101,出水的高锰酸盐指数<2mg/L,氨氮<0.2mg/L,浊度0.2-0.4NTU,UV254<0.025。
本研究考察了停留时间、膜通量、进水氨氮浓度和温度对生物粉末活性炭-硅藻土联用工艺处理效果的影响。当停留时间为3-6小时时就可以满足出水低于《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中规定的NH3-N和CODMn限值。当膜通量为35-50L/(m2·h)时既保证出水水质同时又确保运行周期较长,减少反冲次数,增加产水量。随着进水氨氮浓度的增加,对CODMn和UV254的去除率有所增加,出水氨氮略有增加。温度对有机物的去除效果有一定的影响,这与异养菌受温度的影响活性降低有关,夏季对有机物去除率要比冬天高10%-15%。温度对氨氮的去除率影响不大。
生物粉末活性炭-硅藻土动态膜形态是:外表面主要由硅藻土颗粒组成,内表面主要由粉末活性炭构成,活性炭均匀的分布于内表面上,形成动态膜的骨架。生物粉末活性炭-硅藻土动态膜分离机理:通过机械筛滤和吸附截留作用去除污染物。
动态膜的反冲洗是工艺运行中的关键步骤。冲洗方式为先气冲再气水冲。冲洗过程中最关键是第一步通过气冲使滤饼整体脱落,因此气冲时空气压力对冲洗效果的影响较大,气冲的压力与膜通量有关。当膜通量为38.5L/(m2·h)时,反冲洗气压宜为0.15MPa,反冲气量宜为6-8L/(m2·s),当膜通量为57.7L/(m2·h)时,反冲洗气压宜为0.25MPa,反冲洗气量宜为5-8L/(m2·s)。第二步采用气水冲洗,气压可为0.05MPa,水量为7-8L/(m2·s),持续时间2-3min即可。