生物活性炭濾池在水處理中的應(yīng)用
發(fā)布日期：2018-01-29 點(diǎn)擊：1015
在活性炭巨大的表面上附著大量的好氧微生物，以吸附在活性炭表面的有機(jī)物為養(yǎng)料逐漸形成生物膜，使得活性炭具有明顯的生物活性，因此被稱之為生物活性炭濾池。簡言之，生物活性濾池就是用活性炭替換普通快濾池中的石英砂填料，利用活性炭易于生長生物膜的特性，降解污水中的有機(jī)污染物。生物活性炭濾池是通過活性炭吸附、臭氧氧化和生物降解的協(xié)同作用來完成對有機(jī)物的去除，水中有機(jī)物不斷地被吸附到活性炭表面，有機(jī)物與生物膜的接觸時(shí)間得到了充分的保證，從而使生化有機(jī)物的效率得到大幅度提高，吸附在活性炭上的有機(jī)物被生化降解的同時(shí)，其吸附能力也隨之得以恢復(fù)。國內(nèi)外研究也表明，炭濾池中生長的大量微型生物是生物活性炭濾池處理效率得以提高和使用周期能夠延長的主要因素。
1 生物活性炭濾池在給水深度處理中的應(yīng)用
臭氧生物活性炭是當(dāng)前國內(nèi)外飲用水深度處理的主流工藝之一。 臭氧生物活性炭技術(shù)是將臭氧化學(xué)氧化、活性炭物理化學(xué)吸附、生物氧化降解進(jìn)行聯(lián)合使用。在生物活性炭吸附前增設(shè)臭氧預(yù)氧化，不僅可以初步氧化水中的有機(jī)物及其他還原性物質(zhì)，以降低生物活性炭濾池的有機(jī)負(fù)荷;還可以使部分難生物降解有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)橐咨锝到馕镔|(zhì)，從而提高生物活性炭濾池進(jìn)水的可生化性[2]。劉帥霞和汪蕊[3] 對飲用水進(jìn)行深度處理時(shí)采用了臭氧-生物活性炭工藝，研究結(jié)果表明：該工藝對CODMn、UV254、三鹵甲烷生成勢( THMFP) 、藻類和濁度的平均去除率分別為46. 5%、46. 5%、45. 6%、91. 2%和98%，最終出水濁度為0.2NTU，CODMn ≤3mg/L，顯著提高了飲用水的安全性。王蕾和范國翔[4]報(bào)道了臭氧-生物活性炭工藝在某居住區(qū)直飲水工程中的應(yīng)用情況，介紹了該水廠主要處理單元的設(shè)計(jì)尺寸、運(yùn)行參數(shù)以及該工藝對飲用水中主要污染物的去除效果，出水水質(zhì)符合國家《飲用凈水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》CJ 94-2005。張金松等 [5]研究發(fā)現(xiàn)采用臭氧化工藝對三鹵甲烷前質(zhì)和鹵乙酸前質(zhì)均具有很好的去除效果;生物活性炭工藝對鹵乙酸前質(zhì)表現(xiàn)出較好去除效果，但對三鹵甲烷前質(zhì)的去除效果有限，該工藝有利于提高出水的生物穩(wěn)定性，并明顯降低水的致突變活性。臭氧-生物活性炭還被成功用于處理呈現(xiàn)高藻、高有機(jī)物、高氨氮 “三高”特征的太湖水處理中，為類似水廠的深度處理改造提供經(jīng)驗(yàn)和示范[6]。針對目前以黃河水為源水的自來水廠水質(zhì)不甚理想的情況，張可欣[7]采用生物活性炭濾池對受污染黃河水中有機(jī)物進(jìn)行了深度處理。研究結(jié)果表明：該濾池對有機(jī)物的去除效果較好，其對CODMn、UV254、總藻、Chla、三氯甲烷生成勢、色度的去除率分別為15.7%～ 38.8%、24.7%～49.7%、24%～ 100%、30%～ 87.8%、20. 6%～ 46.6%、2 5%～ 66.6%。臭氧―生物活性炭深度處理工藝具有諸多的優(yōu)點(diǎn)，但在應(yīng)用過程中也會(huì)發(fā)生活性炭濾池生物泄漏、溴酸鹽超標(biāo)、中間提升泵房運(yùn)行不穩(wěn)定等問題，袁煦等[8]針對上述問題提出了防止生物泄漏、溴酸鹽超標(biāo)等設(shè)計(jì)優(yōu)化和改進(jìn)措施，為臭氧―生物活性炭工藝更加科學(xué)合理的運(yùn)用提供依據(jù)�？傊�，臭氧化生物活性炭處理工藝充分發(fā)揮了臭氧化和生物活性炭兩種水處理技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，并相互促進(jìn)和補(bǔ)充，是一種高效的除污染技術(shù)，能夠充分保證飲用水的安全性。
2 生物活性炭濾池在污水深度處理中的應(yīng)用
針對石化廢水中不同特征污染物，姚宏等[9]采用人工分離篩選去除COD和油工程菌6株、硝化工程菌10株(亞硝化細(xì)菌5株、硝化細(xì)菌5株)構(gòu)建高效混合菌群，通過臭氧固定化生物活性炭濾池除污染效能中試研究表明，該系統(tǒng)能同時(shí)去除COD、油類、NH3-N 等污染物，對COD、油類、NH3-N和色度的平均去除率分別為73.0%、90.5%、81.2%和90%，相應(yīng)的出水分別為33.2 m g /L、0.4 m g /L、4.5 m g /L和10倍，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了國家循環(huán)冷卻水的用水要求。該系統(tǒng)可用于深度處理石化難降解有機(jī)廢水，它的推廣應(yīng)用必將帶來顯著的環(huán)境效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。為使廢紙紙漿造紙廢水的生化二沉池出水達(dá)到工業(yè)回用要求或生活雜用水標(biāo)準(zhǔn)，吳迪等[10]采用Ca(OH)2和PAM 進(jìn)行混凝，再利用O3/UV 組合高級氧化技術(shù)進(jìn)行深度氧化，最后通過生物活性炭濾池處理，使出水COD<50 mg/L，去除率達(dá)79.1%，達(dá)到城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，且出水pH 無需調(diào)節(jié)，SS<10 mg/L，堿度<100 mg/L。劉銳等[11]在規(guī)模為36 m3 /d 的中試基地，研究了臭氧投加量對臭氧/生物活性炭工藝深度處理某印染制革工業(yè)園區(qū)污水廠生化處理出水效果的影響。研究發(fā)現(xiàn)，臭氧的最佳投量為25 mg /L，對COD、色度、TOC、UV254的去除率分別為17.4%、54.3%、14.7%和47.5%。在系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行期間，當(dāng)進(jìn)水COD 和色度平均值分別為100 mg /L 和112.5倍時(shí)，出水水質(zhì)分別為50 mg /L 和5倍，達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》( GB 18918―2002) 中的一級B 標(biāo)準(zhǔn)。生物活性炭濾池還可用于深處處理平絨印染廢水[12]、二級生化后的紗線筒子染色廢水[13]、制革廠的生化出水[14]。
3 生物活性炭濾池中無脊椎動(dòng)物
劉麗君等[15] 探討了南方兩座臭氧生物活性炭深度處理水廠生物活性炭濾池中無脊椎動(dòng)物的來源及其生長繁殖特點(diǎn)。發(fā)現(xiàn)生物活性炭濾池在運(yùn)行過程中會(huì)孳生無脊椎動(dòng)物，無脊椎動(dòng)物的絕對優(yōu)勢類群為輪蟲，其次是甲殼類浮游動(dòng)物�？刂粕镌谒幚硐到y(tǒng)繁殖和穿透的重要措施是采用氯等化學(xué)藥劑在取水口或泵站滅活原水中的甲殼類動(dòng)物;解決甲殼類動(dòng)物穿透的根本途徑是優(yōu)化砂濾池的運(yùn)行參數(shù)并加強(qiáng)管理，控制生物進(jìn)入生物活性炭濾池。對于生物活性炭中孳生的甲殼類浮游動(dòng)物，可采用藥劑反沖洗和藥劑浸泡進(jìn)行去除和滅活。
4 生物活性炭濾池反沖洗
為了保證生物活性炭濾池的高效運(yùn)行，需要對其進(jìn)行適宜的反沖洗，鐘高輝[1]研究了不同反沖洗方式對傳統(tǒng)及新型中置生物活性炭濾池兩種系統(tǒng)運(yùn)行的影響。對于傳統(tǒng) O3-BAC 工藝，反沖洗不僅能夠緩解和減少微型生物穿透，還利于工藝的優(yōu)化控制。在南方典型濕熱地區(qū)，當(dāng)縮短反沖洗周期至 3～5天時(shí)濾池出水中的肉眼可見微型生物會(huì)大量減少，若反沖洗時(shí)加氯可進(jìn)一步控制微型生物滋生;在水沖洗階段采用低-高-低強(qiáng)度組合的水沖洗方式，可將炭濾池沖洗得更干凈，而且有利于改善初濾水水質(zhì)。對于新型中置生物活性炭濾池工藝，優(yōu)化的反沖洗方式能保證生物活性炭濾池高效運(yùn)行。研究表明，最佳反沖洗方式為氣-水聯(lián)合反沖洗，反沖洗周期可延長到 7 天，并且能有效控制水頭損失;反沖洗后炭濾池的初濾水被后置砂濾池處理，不會(huì)對系統(tǒng)最終出水水質(zhì)造成影響。
5 生物活性炭濾池?fù)Q炭方式
活性炭具有一定的使用壽命，當(dāng)活性炭失效需要更換時(shí)，究竟是全部更換還是部分更換這將直接影響到經(jīng)濟(jì)成本和處理效果。為此，張群等[16]開展了換炭方式的中試研究，3根生物活性炭柱中分別裝填1 /3新炭、2 /3舊炭( 1#炭柱);2 /3新炭、1 /3舊炭( 2# 炭柱);全新的云光炭( 3#炭柱)。在1#和2# 炭柱中，舊炭裝填在炭柱下層。結(jié)果表明：裝填1 /3舊炭、2 /3新炭的2#炭柱的處理效果接近于裝填全部新炭的3#炭柱。因而從經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的角度考慮，可以考慮在保證處理效果的同時(shí)更換部分舊炭，這樣可降低制水成本。
6 結(jié)論
生物活性炭濾池利用活性炭高比表面積、高孔隙率的特點(diǎn)，能富集微生物、迅速吸附水中溶解性有機(jī)物，為微生物的聚集和繁殖提供了良好的場所，微生物吸附到活性炭上的有機(jī)污染物進(jìn)行降解，從而達(dá)到處理污水中有機(jī)污染物的目的[13]。在具體應(yīng)用時(shí)還應(yīng)依據(jù)水質(zhì)特點(diǎn)與其它工藝聯(lián)合使用以達(dá)到好的處理效果。
