生物過濾去除飲用水中有機(jī)物、鐵和錳的特性與機(jī)理研究.pdf

1、本文在充分綜述國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)和大量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，比較深入地研究了生物過濾對飲用水中的有機(jī)物、鐵和錳的去除特性， 初步探討了其去除機(jī)理和去除動力學(xué)。結(jié)果表明，生物過濾可有效地去除飲用水中微量有機(jī)物和加氯消毒副產(chǎn)物，當(dāng)水溫為8℃，EBCT為6.75min時(shí)，生物過濾對BDOC的去除率為41.3～65﹪，對AOC的去除率為59.2～84.2﹪；當(dāng)水溫為18～20℃、EBCT為13.5min時(shí)，活性炭、石英砂雙層濾料生物濾柱對三氯甲烷和二氯乙酸

2、的去除率分別達(dá)到43﹪和95﹪；湘江微污染源水經(jīng)混凝、沉淀和活性炭、石英砂雙層濾料生物濾柱處理后， BDOC可降至0.2mg/L以下,AOC可降至50μg/L以下；活性炭、石英砂雙層濾料生物濾柱對溶解性有機(jī)物的去除效果與有機(jī)物分子量的大小密切相關(guān)，當(dāng)水溫為8℃，EBCT為6.75min時(shí)，對分子量小于1000和分子量在3000～6000之間的有機(jī)物的去除率分別達(dá)到54.5﹪和54.5﹪，對于分子量在1000～3000范圍內(nèi)的有機(jī)物，只有

3、11.4﹪的去除率，對分子量在30000～100000之間的有機(jī)物有36.0﹪的去除效果；在濾前水中至少存在69種合成有機(jī)物，這些有機(jī)物主要為烴類、苯酸脂類、脂肪酸脂類和酚類等，其分子量在104～562之間，活性炭、石英砂雙層濾料生物濾柱可較大幅度地去除苯酸脂類、脂肪酸脂類和酚類等有機(jī)物；在生物濾柱內(nèi)，生物膜量隨水流方向自上而下逐漸減少，與濾層內(nèi)TOC濃度沿濾層深度逐漸減少一致；生物膜在濾料表面以菌膠團(tuán)形式存在，假單胞菌和芽孢桿菌分別為

4、生物濾柱內(nèi)的優(yōu)勢菌屬和亞優(yōu)勢菌屬；微生物對有機(jī)物的去除由生物代謝、二級利用和生物吸附等多種作用共同完成，其去除效果受濾料介質(zhì)、空床接觸時(shí)間、水溫、反沖洗方式以及濾池關(guān)閉等多種因素的影響；由活性炭、石英砂組成的雙層濾料生物濾柱對有機(jī)物的去除效果比由無煙煤和石英砂等濾料組成的生物濾柱好；加氯水反沖洗對生物過濾具有明顯的負(fù)面影響；生物過濾除錳除鐵均經(jīng)歷擴(kuò)散、吸附和生物氧化（再生）三個(gè)階段，除錳和除鐵速率均遵循一級反應(yīng)動力學(xué)，濾層內(nèi)二價(jià)錳或二價(jià)

5、鐵離子濃度均與空床接觸時(shí)間存在倒指數(shù)函數(shù)關(guān)系；當(dāng)進(jìn)水pH值為6.6、水溫為20℃時(shí)，生物氧化除錳的動力學(xué)常數(shù)K為1.54min-1, 當(dāng)進(jìn)水pH值為5.8、水溫為28℃時(shí)，生物氧化除鐵的動力學(xué)常數(shù)K為0.98 min-1；生物過濾除錳對pH值有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，當(dāng)pH＞5時(shí)，生物濾柱即有很好的除錳效果，出水含錳量可一直穩(wěn)定維持在0. 05 mg/L以下，但當(dāng)pH＜5時(shí)，隨著pH的降低，濾柱出水含錳量急劇上升；當(dāng)進(jìn)水不含二價(jià)鐵離子時(shí)，濾柱將

6、失去生物除錳能力，但當(dāng)進(jìn)水亞鐵離子含量大于0. 75 mg/L時(shí)，又明顯干擾生物濾柱對二價(jià)錳的去除效果；氧化還原電位（ORP）與生物過濾除錳存在密切的關(guān)系，當(dāng)濾柱出水ORP在430mv～720mv之間變化時(shí)，出水含錳量幾乎沒有變化，只有當(dāng)ORP大于720mv以上時(shí)，出水含錳量才隨著ORP的增加而急劇增加,甚至超過進(jìn)水含錳量；氧化還原電位也與濾柱接觸氧化除鐵存在密切的關(guān)系，隨著ORP的增加，濾柱出水含鐵量逐漸降低，當(dāng)ORP在400mv～5