生物預處(chu)理以運(yun)轉費用低、運(yun)行(xing)管理方(fang)(fang)便、去除效果好等優(you)(you)點(dian)，已(yi)經普(pu)遍得到了(le)人們(men)的(de)(de)認同(tong)，為(wei)提高出廠(chang)(chang)水水質，上海石油化工股份有限(xian)公司水廠(chang)(chang)針對(dui)不同(tong)的(de)(de)預處(chu)理進(jin)行(xing)了(le)較(jiao)長時間(jian)的(de)(de)試驗(yan)，結果表明：相對(dui)于其它生物預處(chu)理裝置(zhi)，BIOSMEDI生物濾(lv)池具有處(chu)理效果較(jiao)好，運(yun)行(xing)管理方(fang)(fang)便等一系列優(you)(you)點(dian)，下面對(dui)該濾(lv)池對(dui)金山水廠(chang)(chang)原水預處(chu)理的(de)(de)情況及結果作簡要介紹(shao)。

1、 BIOSMEDI生物濾池基本結構及運(yun)行原理

1.1基(ji)本結構

BIOSMEDI生物濾池是上海市政工程設計研究院針對微污染原水開發的一種新型生物濾池，該濾池以輕質顆粒濾料為過濾介質，濾料比重較小，一般約在0.1左右，粒徑的大小為4～5mm左右，比重及粒徑的大小可根據實際需要選擇確定，這種濾料具有來源廣泛、濾料比表面積大、表面適宜微生物生長、價格便宜（300～500元/米3）、化學穩定性好等一系列優點。
BIOSMEDI生物濾池原理如(ru)圖1：

濾(lv)池(chi)上(shang)部采(cai)用(yong)鋼筋混凝土(tu)板(ban)（板(ban)上(shang)采(cai)用(yong)倒濾(lv)頭(tou)出(chu)氣(qi)和(he)水(shui)）抵制濾(lv)料的浮力(li)及(ji)運行(xing)的阻力(li)。在(zai)濾(lv)層下部，用(yong)混凝土(tu)板(ban)或鋼板(ban)分隔在(zai)濾(lv)層下部形(xing)(xing)成氣(qi)囊，在(zai)反沖(chong)洗時下部形(xing)(xing)成空氣(qi)室。

1.2、運行原理
原水(shui)從進(jin)(jin)水(shui)閥(fa)進(jin)(jin)入氣(qi)(qi)室，通(tong)過(guo)中空管進(jin)(jin)入濾層(ceng)，在(zai)濾料阻力的作(zuo)用(yong)下使濾池進(jin)(jin)水(shui)均勻，空氣(qi)(qi)布氣(qi)(qi)管安(an)裝在(zai)濾層(ceng)下部，空氣(qi)(qi)通(tong)過(guo)穿孔布氣(qi)(qi)管進(jin)(jin)行布氣(qi)(qi)，經過(guo)濾層(ceng)去除水(shui)中的有機物、氨氮后，出水(shui)經倒濾頭進(jin)(jin)入上(shang)部清水(shui)區域排出。

濾(lv)(lv)池(chi)反(fan)沖(chong)洗采用脈沖(chong)沖(chong)洗的方法，首先(xian)關閉(bi)進水閥及曝(pu)氣(qi)管，打開(kai)濾(lv)(lv)池(chi)下(xia)部的反(fan)沖(chong)洗氣(qi)管，在(zai)濾(lv)(lv)層(ceng)(ceng)下(xia)部形成一段氣(qi)墊(dian)層(ceng)(ceng)，當氣(qi)墊(dian)層(ceng)(ceng)達到(dao)(dao)一定高度后，此時瞬(shun)時把(ba)氣(qi)墊(dian)層(ceng)(ceng)中(zhong)的空氣(qi)通過閥門(men)或虹吸的方法迅速排(pai)空，此時濾(lv)(lv)層(ceng)(ceng)中(zhong)從(cong)上(shang)到(dao)(dao)下(xia)沖(chong)洗的水流量(liang)瞬(shun)時突(tu)然加大，導致濾(lv)(lv)料(liao)(liao)層(ceng)(ceng)突(tu)然向下(xia)膨脹，脈沖(chong)幾次后，可以把(ba)附(fu)著在(zai)濾(lv)(lv)料(liao)(liao)上(shang)的懸浮物質脫(tuo)落，再(zai)打開(kai)排(pai)泥(ni)閥，利用生(sheng)物濾(lv)(lv)池(chi)的出水進行水漂洗，可有效(xiao)地達到(dao)(dao)清潔濾(lv)(lv)料(liao)(liao)的目的。

2、試驗方法

2.1 試驗(yan)原(yuan)水

試驗在金衛泵房旁進行，原水從紫石涇取水，由張埝泵房提升后經13公里輸送到金衛泵房，試驗采用金衛泵房出水進行試驗，原水中污染主要是有機物、錳、鐵、色度等污染，原水中CODMN多在7～9之間，鐵含量一般在0.5～2mg/l之間，錳含量在0.2～1mg/l左右，色度在30～40之間，而試驗期間氨氮普遍不高，多在1mg/l以下，原水中很多指標已經超過《地表水環境質量標準》Ⅲ類水質標準，在不預加氯的情況下，對錳的去除效果不佳，過濾后出水錳的含量一般在0.1mg/l以上，導致管道未端常反應有"黃水"出現，為此，在原水中投加大量氯，以氧化錳，降低出廠水色度，但這樣一方面導致氯與水中的有機物還會反應產生三鹵甲烷(THMs)和其它的鹵化副產物，有害有機物明顯升高，水中氯味較重。
本次試驗的主要(yao)內容主要(yao)針(zhen)不同(tong)的預處(chu)理構筑物對水中(zhong)的有(you)機(ji)物、氨氮、錳(meng)進行處(chu)理。

2.2 工藝流程及試驗裝置

原(yuan)水(shui)(shui)(shui)經計(ji)(ji)量后從輕(qing)質濾(lv)(lv)料(liao)濾(lv)(lv)池底部進(jin)入(ru)（彈(dan)性填料(liao)接觸氧化池、陶(tao)粒濾(lv)(lv)池試驗(yan)同時進(jin)行），實(shi)驗(yan)裝置池高4.5m，直徑為600mm，其中反沖(chong)洗氣囊(nang)厚度為0.75m，濾(lv)(lv)層出水(shui)(shui)(shui)區高度為0.75m，濾(lv)(lv)層厚度為2.0m，濾(lv)(lv)料(liao)粒徑為3～5mm，濾(lv)(lv)池下采(cai)用穿(chuan)孔配氣管(guan)(guan)和(he)集水(shui)(shui)(shui)管(guan)(guan)，氣水(shui)(shui)(shui)逆流，出水(shui)(shui)(shui)采(cai)用穿(chuan)孔管(guan)(guan)集水(shui)(shui)(shui)，濾(lv)(lv)池出水(shui)(shui)(shui)裝有(you)轉子流量計(ji)(ji)，并設有(you)放(fang)空管(guan)(guan)、排泥管(guan)(guan)，試驗(yan)裝置如圖2所示。

3、試驗結(jie)果與(yu)分析

3.1 自然掛膜
試(shi)驗采用(yong)自然掛(gua)(gua)膜(mo)，實驗從2001年1月20日開始(shi)試(shi)運行(xing)，至2月1日開始(shi)正式運行(xing)，掛(gua)(gua)膜(mo)時濾(lv)(lv)速(su)一般(ban)在5～8m/h，氣(qi)水比(bi)控制在1：1左(zuo)右，掛(gua)(gua)膜(mo)期間(jian)(jian)原(yuan)水溫(wen)度(du)平均在6℃～10℃之(zhi)間(jian)(jian)，掛(gua)(gua)膜(mo)期間(jian)(jian)原(yuan)水氨(an)氮(dan)多在0.6～1.0mg/l之(zhi)間(jian)(jian)，經測(ce)定濾(lv)(lv)池(chi)對水中(zhong)NH3-N去(qu)除(chu)率逐漸增加(jia)，至3月初，進水氨(an)氮(dan)0.5～1.0mg/l時，出水中(zhong)NH3-N達0.1mg/l左(zuo)右，對氨(an)氮(dan)的(de)去(qu)除(chu)率達到(dao)80％以(yi)上，基本(ben)完成(cheng)掛(gua)(gua)膜(mo)過程，由此可見，即使在溫(wen)度(du)較(jiao)低的(de)情況(kuang)下，采用(yong)自然掛(gua)(gua)膜(mo)是可行(xing)的(de)。

 
3.2 試驗結果
試驗期間對色度(du)、氨氮、有機物、Mn的去(qu)除效果詳見(jian)表：

3.3 試驗結果(guo)分析

3.3.1、對氨氮的去除
經對3月～6月統計，進水氨氮濃度一般為0.5～2.5mg/l，平均0.86mg/l，試驗時溫度為6～30℃，在進水流量為2～4m3/h（濾速在6～15m/h）的情況下，出水氨氮平均為0.17mg/l，輕質生物濾池對氨氮的去除率達到80％，根據以上數據可以看出，即使在溫度較低的情況下，生物濾池對氨氮仍有較好的去除效果，同樣在不同濾速情況下（濾速達到15m/h）,生物濾池對氨氮的去除率均較高，這說明生物輕質濾料濾池生物預處理在不同溫度及濾速下對水中的氨氮去除有較好的穩定性。
在相同進水(shui)條(tiao)件下，彈性填料(liao)水(shui)力(li)(li)停留時(shi)(shi)間為(wei)1.4～2小(xiao)時(shi)(shi)，而陶(tao)粒濾(lv)池(chi)濾(lv)速(su)為(wei)4～10m/h，水(shui)力(li)(li)停留時(shi)(shi)間為(wei)25～60min，輕質濾(lv)料(liao)濾(lv)池(chi)濾(lv)速(su)為(wei)6～15m/h，停留時(shi)(shi)間為(wei)17～35min，三種(zhong)不(bu)同預處理方(fang)法對氨氮的(de)去除情況比較見圖：

3.3.2、對有機物的去除

生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)預(yu)處(chu)理(li)對(dui)水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)可(ke)降解(jie)的有(you)(you)機(ji)物(wu)(wu)BDOC、AOC具有(you)(you)較(jiao)(jiao)好的去除(chu)效(xiao)果，水(shui)(shui)的生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)穩(wen)定(ding)性有(you)(you)明(ming)顯的提高，從而防止(zhi)管網中(zhong)(zhong)細菌進一步繁殖，考(kao)慮(lv)在(zai)水(shui)(shui)廠中(zhong)(zhong)一般采(cai)用CODMn來反(fan)應水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)有(you)(you)機(ji)物(wu)(wu)的含量，實驗采(cai)用CODMn來反(fan)應生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)濾(lv)池對(dui)有(you)(you)機(ji)物(wu)(wu)的去除(chu)作用,經對(dui)2～4月數據統(tong)計表明(ming)，水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)有(you)(you)機(ji)物(wu)(wu)含量較(jiao)(jiao)高，一般情況下(xia)，CODMn在(zai)6～9mg/l之間，試驗進水(shui)(shui)平(ping)均CODMn為8.21mg/l，經生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)預(yu)處(chu)理(li)后，出水(shui)(shui)CODMn為7.94mg/l，生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)預(yu)處(chu)理(li)對(dui)CODMn統(tong)計平(ping)均去除(chu)率為3％，由此可(ke)見(jian)，生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)預(yu)處(chu)理(li)對(dui)該(gai)水(shui)(shui)源中(zhong)(zhong)的CODMn的去除(chu)效(xiao)果不明(ming)顯。

3.3.3、對Mn、色(se)度(du)的去除

試驗(yan)期間，統(tong)計進水(shui)Mn的(de)濃度(du)平均(jun)(jun)0.28mg/l，在(zai)(zai)進水(shui)流量為(wei)2～4m3/h（濾速在(zai)(zai)6～15m/h）的(de)情況下(xia)，出水(shui)錳(meng)(meng)平均(jun)(jun)濃度(du)為(wei)0.11mg/l，生(sheng)物(wu)預處(chu)理(li)(li)對(dui)錳(meng)(meng)的(de)去(qu)除率達到61％，試驗(yan)中發(fa)現(xian)，單純混凝(ning)沉淀處(chu)理(li)(li)，對(dui)Mn的(de)去(qu)除效果基本無效果，但生(sheng)物(wu)預處(chu)理(li)(li)與常規(gui)(gui)處(chu)理(li)(li)相(xiang)結(jie)合，混凝(ning)沉淀后出水(shui)在(zai)(zai)0.01～0.02mg/l左右，水(shui)中的(de)錳(meng)(meng)的(de)去(qu)除率可達到95％以上，這說明：單獨的(de)生(sheng)物(wu)預處(chu)理(li)(li)和(he)混凝(ning)沉淀對(dui)錳(meng)(meng)不能(neng)夠(gou)徹底(di)的(de)去(qu)除，把生(sheng)物(wu)預處(chu)理(li)(li)與常規(gui)(gui)混凝(ning)沉淀相(xiang)結(jie)合起來(lai)，能(neng)夠(gou)有(you)效的(de)去(qu)除水(shui)中的(de)錳(meng)(meng)。可能(neng)是因為(wei)生(sheng)物(wu)預處(chu)理(li)(li)可以把錳(meng)(meng)進行氧(yang)化（由二價(jia)錳(meng)(meng)變為(wei)四價(jia)錳(meng)(meng)），再經過(guo)混凝(ning)處(chu)理(li)(li)，則錳(meng)(meng)的(de)基本去(qu)除。

原水(shui)中(zhong)色(se)(se)度(du)較大(da),一般在(zai)(zai)30～40左右(you)，在(zai)(zai)不預(yu)加氯(lv)氧化的情(qing)況下(xia)，經常(chang)(chang)規混(hun)(hun)凝沉淀過濾處(chu)(chu)理(li)后(hou)色(se)(se)度(du)基本(ben)在(zai)(zai)16～17之(zhi)間(jian)，很難達到(dao)生活飲用水(shui)水(shui)質(zhi)標準(zhun)，從生物(wu)預(yu)處(chu)(chu)理(li)數據(ju)可(ke)知(zhi)，同樣，生物(wu)預(yu)處(chu)(chu)理(li)對原水(shui)中(zhong)的色(se)(se)度(du)去(qu)效果不明(ming)顯，但(dan)(dan)生物(wu)預(yu)處(chu)(chu)理(li)與常(chang)(chang)規處(chu)(chu)理(li)相結(jie)合，使出(chu)水(shui)中(zhong)的色(se)(se)度(du)降到(dao)12左右(you)，比常(chang)(chang)規混(hun)(hun)凝處(chu)(chu)理(li)的出(chu)水(shui)色(se)(se)度(du)有明(ming)顯改善，這(zhe)說明(ming)，增(zeng)加生物(wu)預(yu)處(chu)(chu)理(li)，有利于促進混(hun)(hun)凝沉淀對色(se)(se)度(du)的去(qu)除，但(dan)(dan)生物(wu)預(yu)處(chu)(chu)理(li)本(ben)身對色(se)(se)度(du)的去(qu)除效果不明(ming)顯。

3.3.4對濁度的去除
試驗期間(jian)生物預處(chu)理對濁度的(de)去除情況(kuang)進行測(ce)定，試驗期間(jian)不同(tong)生物預處(chu)理對濁度的(de)去除情況(kuang)統計結果見下表

不同生物預處理對濁度去除情況表 時間（數據數量） 原水濁度 彈性填料 陶粒濾池 濾池
出水濁度 去除率 出水濁度 去除率 出水濁度 去除率
月17~4(54>組) 7.5 28.5 24% 21 44% 29.7 21%s
5月8日(ri)月3日(ri)組) 24.9 20.1 19% 17.5 29.7% 22 11.6%

彈性填料與(yu)BIOSMEDI生(sheng)物濾(lv)池(chi)(chi)對濁度的去除效果(guo)基本類似(si)，相對于陶粒(li)濾(lv)池(chi)(chi)，BIOSMEDI生(sheng)物濾(lv)池(chi)(chi)氣、水速度高，生(sheng)物濾(lv)池(chi)(chi)對濁度的截留率較低，有利于降低生(sheng)物濾(lv)池(chi)(chi)反(fan)沖洗的頻率。

4、討論

4.1、濾池運行時阻力
試驗期間還對BIOSMEDI生物濾池運行(xing)時濾層(ceng)阻力的進行(xing)了測定(ding)，首先對反沖洗后(hou)不(bu)同水、氣量的初始阻力損失如下(xia)表：

水流量(m3/h) 氣流量(m3/h) 濾層阻力損失(mm)
2 2 104
2 3 113
3 2 182
3 3 184
4 2 267
4 3 277

濾層厚度為(wei)2m，濾料粒徑為(wei)3～5mm

試驗還對水量3m3/h、氣量3m3/h情況下，濾層的水頭損失進行測定，經過20天的不間斷運行后，輕質濾層的水頭損失在0.4m以下，而在相同流量情況下，陶粒濾池經過三天的運行，其水頭損失達到1.5m以上，這是因為輕質濾料層采用氣水同向流，避免了氣水逆向流時水和氣速度抵消而造成能量的浪費，減少濾層的阻力，另外，由于輕質濾料濾層采用人工濾料，粒徑較均勻，孔隙率較大；
 濾池運(yun)行(xing)過(guo)程中(zhong)(zhong)阻(zu)力損失較小，能夠(gou)延長反沖洗(xi)周(zhou)期，降低運(yun)行(xing)過(guo)程中(zhong)(zhong)的能耗(hao)，同時還(huan)有利(li)于(yu)與后續處理混凝(ning)沉淀池相配合(he)。

4.2、供氣方式

生物預(yu)處理(li)曝氣主要保證生物呼(hu)吸所需要的(de)(de)(de)氧(yang)，其次是促進(jin)生物膜的(de)(de)(de)更(geng)新(xin)，對(dui)于輕質(zhi)濾(lv)料生物濾(lv)池，空(kong)氣經過濾(lv)層(ceng)的(de)(de)(de)分(fen)散、阻擋作用下(xia)，使空(kong)氣的(de)(de)(de)利(li)用率大(da)(da)大(da)(da)提高，通過對(dui)裝置中的(de)(de)(de)溶(rong)解(jie)氧(yang)進(jin)行測定，在進(jin)水溶(rong)解(jie)氧(yang)濃度為2.5mg/l，氣水比0.5:1的(de)(de)(de)情況下(xia)，出水中溶(rong)解(jie)氧(yang)為7.6mg/l(飽(bao)和溶(rong)解(jie)氧(yang)為8.8mg/l)，這說(shuo)明(ming)，該濾(lv)池具有較(jiao)高的(de)(de)(de)充氧(yang)效率，只需要簡單的(de)(de)(de)穿(chuan)孔曝氣方式即可(ke)滿(man)足要求。

4.3濾池反沖洗

該(gai)濾(lv)池反沖(chong)(chong)(chong)(chong)洗(xi)利(li)(li)用(yong)濾(lv)池的(de)上(shang)(shang)部(bu)出(chu)(chu)水(shui)(shui)(shui)沖(chong)(chong)(chong)(chong)洗(xi)，使濾(lv)層在強(qiang)(qiang)烈的(de)脈沖(chong)(chong)(chong)(chong)水(shui)(shui)(shui)作用(yong)下，粘在濾(lv)料上(shang)(shang)的(de)生物膜在強(qiang)(qiang)烈的(de)水(shui)(shui)(shui)剪切(qie)力作用(yong)下脫膜到(dao)水(shui)(shui)(shui)中(zhong)，脈沖(chong)(chong)(chong)(chong)幾次(ci)后，開啟濾(lv)層下部(bu)設置(zhi)排(pai)泥管，以(yi)排(pai)除原(yuan)水(shui)(shui)(shui)中(zhong)沖(chong)(chong)(chong)(chong)洗(xi)下來的(de)生物膜及泥渣，同時(shi)利(li)(li)用(yong)出(chu)(chu)水(shui)(shui)(shui)對濾(lv)層進行漂洗(xi)。沖(chong)(chong)(chong)(chong)洗(xi)過(guo)程中(zhong)可以(yi)發(fa)現(xian)，在瞬(shun)時(shi)強(qiang)(qiang)烈向下的(de)水(shui)(shui)(shui)流作用(yong)下，濾(lv)層中(zhong)出(chu)(chu)現(xian)較為(wei)(wei)強(qiang)(qiang)烈的(de)擾動，沖(chong)(chong)(chong)(chong)洗(xi)較為(wei)(wei)徹底，且在沖(chong)(chong)(chong)(chong)洗(xi)過(guo)程中(zhong)，耗水(shui)(shui)(shui)，耗氣(qi)量也較少。

5、結論

通(tong)過試驗，可(ke)以(yi)(yi)看(kan)出，采用BIOSMEDI生物濾(lv)池預處(chu)理，能(neng)有效地(di)降低原水中的氨(an)氮、錳等污(wu)染因子(zi)，具(ju)有較(jiao)高的處(chu)理效率，同時與常(chang)規處(chu)理相結合，對(dui)水中的色度、錳具(ju)有較(jiao)好的去除效果，同時采用BIOSMEDI生物濾(lv)池，具(ju)有以(yi)(yi)下優點(dian)：

①、 較小的(de)濾(lv)(lv)層阻力；采用(yong)氣水(shui)(shui)同向流，避免了(le)氣水(shui)(shui)逆向流時水(shui)(shui)流速度和氣流速度的(de)相對抵消而造成能量的(de)浪費，另外，濾(lv)(lv)料粒徑較均(jun)勻(yun)，大大增加濾(lv)(lv)層的(de)孔隙率，減少濾(lv)(lv)池運行時的(de)水(shui)(shui)頭損(sun)失。

②、 價格低(di)、性(xing)能優的(de)濾(lv)(lv)料(liao)；濾(lv)(lv)料(liao)具有(you)來源廣泛、濾(lv)(lv)料(liao)比表(biao)面積(ji)大(da)、表(biao)面適宜微(wei)生物(wu)生長(chang)、價格便宜（一(yi)般價格低(di)于(yu)500元(yuan)/m3）、化學穩定(ding)性(xing)好；濾(lv)(lv)料(liao)比表(biao)面積(ji)大(da)，有(you)利(li)于(yu)氧氣的(de)傳質(zhi)，大(da)大(da)提(ti)高了充氧效率，布氣可采用穿孔管布氣即可，節省(sheng)工(gong)程投資(zi)。

③、 獨特(te)的(de)(de)脈沖反(fan)(fan)沖洗(xi)形(xing)(xing)式；傳統的(de)(de)水反(fan)(fan)沖、氣(qi)水反(fan)(fan)沖均(jun)難以(yi)奏效(xiao)，該濾池采(cai)用獨特(te)的(de)(de)脈沖反(fan)(fan)沖洗(xi)方式，不需要專門的(de)(de)反(fan)(fan)沖洗(xi)水泵(beng)及鼓(gu)風(feng)機，是一(yi)種高(gao)效(xiao)、低能(neng)耗的(de)(de)反(fan)(fan)沖洗(xi)形(xing)(xing)式。

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