摘要：采用生物接觸氧化法預處理給水廠微污染原水是保證自來水水質達標的一種比較經濟的方法之一。在研究中采用生物接觸氧化法工藝，考察了停留時間、曝氣器、填料品種、原水PH值和溫度對微生物凈化微污染原水的影響。結果表明，隨著停留時間的延長，微生物對各類污染物的去除率增大，根據湘江的水質現狀及實際工程的運行狀況，有效水力停留時間控制在1.5h左右為最經濟實用；采用拱形微孔曝氣器和彈性絲填料可保證微生物對各類污染物的去除滿足要求；在PH值為5-7的中性和弱酸性環境中微生物對各類污染物去除率較高；水溫在15-35℃之間，水溫對接觸氧化池處理效果影響不大。但當水溫低于10℃時，水溫對處理效果有一定影響。
　　關鍵詞：給水預處理、微污染原水、生物接觸氧化
　　湖南省境內主要包含湘、資、沅、澧四大水系，各水系水質情況不甚理想，均受到不同程度的污染。據省環境監測站及各地州市環境監測站近兩年數據顯示，目前湘江總體污染特征是以有機污染為主的重金屬、微生物復合污染，主要污染物為石油類（5.6mg/L）、氨氮（6.1mg/L）、總磷（3.2mg/L）、揮發酚（0.50mg/L）、鎘（0.03mg/L）、汞（0.0020mg/L）、砷（0.23mg/L），其中，石油類、氨氮、總磷污染范圍廣、污染程度較深，超過國家地表水環境五類標準近5倍；重金屬金屬鎘、汞、砷污染也不容忽視，超過國家地表水環境五類標準近2倍，
　　我省大多數自來水廠處理工藝一般是絮凝沉淀、過濾和加氯消毒，比較簡單，且少數處理廠面臨著設備老化的現象，在水源水質惡化的條件下，經過處理的水很難保證達到國家生活飲用水水質的標準，會給人們的日常生活帶來巨大的困難。為了解決日益突出的給水問題，提高出水水質：一是對自來水廠的處理工藝進行技術改造，但是改造費用龐大且改造周期較長，成效不大；二是在給水廠取水口用生物接觸氧化法進行預處理、可以大量降解水中高分子有機污染物，同時吸附水中各種重金屬及有毒有害物，且這種方法投資省、占地小、操作運行管理方便。顯然，后種方案是最適合我省省情的一種方法。本實驗采用生物接觸氧化法工藝研究微生物對給水廠微污染原水中各類污染物的凈化性能，并分析了相關影響因素及經濟可行性，為下一步設計應用生物接觸氧化法工藝預處理給水廠微污染原水提供理論基礎。
　　1、材料與方法
　　1．1實驗儀器、試劑和微污染原水
　　分光光度計（UV-2550，日本）、PH計（廈門中村儀器有限公司）、溫度計（武漢天虹儀器有限公司）、電化學探頭（武漢天虹儀器有限公司）、恒溫培養箱（寧波江南儀器廠）；鹽酸、燒堿、重鉻酸鉀、水揚酸均為分析純；實驗用廢水取自長沙市第八給水廠取水段的微污染原水。
　　1.2實驗裝置
　　實驗所用生物接觸氧化反應器如圖1所示。反應器主體由聚氯乙烯塑料加工而成，長40厘米，寬25厘米，深50厘米，體積50升，有效體積40升，深度方向設兩層10厘米高的彈性絲狀填料，下進水，上排水，反應器底部開一個污泥排放口。曝氣空氣由羅茨鼓風機提供，氣流量用浮子流量計控制在40L/min.
　　                 
　　
　　
　　
　　
　1.3實驗方法
　　活性污泥直接利用生活污水添加營養液曝氣培養7天后掛膜成功，經培養后活性污泥性狀穩定，SVI值基本維持在80mL/g，在實驗室內25℃下，每個運行周期快速加入微污染原水20L后按曝氣-沉淀-排水-閑置工序運行，曝氣120min,沉淀30min，排水和閑置共30min，在曝氣過程中每10min采集100mL水樣，1000r/min離心2min，取上清液，采用水揚酸分光光度法測定微污染原水氨氮濃度，采用電化學探頭法測定微污染原水溶解氧濃度，采用重鉻酸鹽法測定微污染原水COD濃度,采用比色法測定微污染原水濁度及色度。曝氣結束時測定廢水中污泥含量（MLSS）。
　　測定曝氣時間對微生物凈化微污染原水的影響時，在25℃下，采用同一批污泥，同一批原水，完成各循環處理周期。
　　測定曝氣器和填料品種對微生物凈化微污染原水的影響時，采用同一批微污染原水，選擇穿孔曝氣器組合半軟性纖維填料及拱形微孔曝氣器組合彈性絲填料兩種方式，按相同工藝條件依次完成各循環處理周期。
　　測定PH對微生物凈化微污染原水的影響時，用鹽酸和燒堿調節出PH值為4、5、6、7、8、9的進水，在25℃下，依次完成各循環處理周期。由于PH值改變可能對微生物產生毒害作用，每個運行周期均更換污泥。
　　測定溫度對微生物凈化微污染原水的影響時，采用同一批微污染原水，按5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃依次升高溫度完成各自循環處理周期。
　　2、結果與討論
　　2．1曝氣時間對微生物凈化微污染原水的影響
　　曝氣時間是生物接觸氧化法處理微污染原水的重要工藝參數。在最短曝氣時間內使微污染原水中各主要污染物得到最大程度削減，可節省廢水處理運行費用和充分利用工藝處理能力。圖2顯示了微污染原水中各主要污染物去除率隨曝氣時間的變化。從圖中可以看出，隨著曝氣時間的延長，石油類、氨氮、COD、色度、亞硝酸鹽、總磷的去除率增大，其中石油類、氨氮、亞硝酸鹽的去除率在曝氣90min時，均越過85%；色度、總磷去除率越過50%；COD去除率越過30%;當曝氣時間在90min以上時，各種污染物的去除率提高幅度不大。上述分析表明，采用生物接觸氧化法處理微污染原水時，曝氣時間控制在90min左右就可達到預處理要求。
　　               
　　
　　
　　
　　
　　圖2微污染原水中各種污染物隨曝氣時間的變化
　　2．2曝氣器及填料品種對微生物凈化微污染原水的影響
　　圖3為采用不同曝氣器及填料品種在相同條件下處理微污染原水時各種污染物的去除率高低的比較。從圖中可以看出，采用拱形微孔曝氣器組合彈性絲填料方式時，各種污染物的去除率均比選擇穿孔曝氣器組合半軟性纖維填料方式時高出10%以上。
　　                   
　　
　　
　　                            圖3微污染原水中各種污染物隨曝氣器及填料的不同的變化
　　
　　
　　2．3PH對微生物凈化微污染原水的影響
　　活性污泥泥徵生物種類復雜，其活性取決于其中的優勢微生物。不同的微生物對酸堿的耐受性差異較大。在實驗中，考察了PH在4-9范圍內活性污泥對微污染原水中各種污染物去除率的變化情況（圖4）。從圖4中可以看出，污泥對石油類、氨氮、亞硝酸鹽等主要污染物的去除率隨PH呈拋物線變化趨勢。PH在5-7范圍內，污泥對污染物的去除率較高，均在85%左右；PH<5或>8時，污泥對污染物的去除率均快速下降。當PH=4和9時，污泥對污染物的去除率分別下降到約60%和45%。實驗說明，降解污染物的微生物適于PH在5-7的中性和弱酸性環境生長。
　　            
　　
　　
　　
　　
　　
　                                  　圖4不同PH進水經90min曝氣后污染物的去除率
　　2．4溫度對微生物凈化微污染原水的影響
　　溫度是影響微生物活性的重要因素之一，活性污泥中的微生物適宜的溫度范圍為10-45℃，本實驗考察了在5-35℃范圍內水溫改變對活性污泥降解微污染原水中主要污染物氨氮能力的影響（圖5）。從圖5中可以看出，溫度為15℃、20℃、25℃、30℃和35℃時，經90min曝氣后，氨氮的去除率分別為75%、78%、、82%、91%和95%，表明隨著溫度升高，活性污泥對污染物的去除率增大。
　　
　　                 
　　
　　
　　
　　
　　
　　                                       圖5不同水溫下經90min曝氣后氨氮的去除率
　　3、結論
　　（1） 生物接觸氧化池內活性污泥對微污染原水中各種污染物的去除率隨曝氣時間的延長而增大,當曝氣時間在90min以上時，各種污染物的去除率提高幅度不大。
　　（2） 采用拱形微孔曝氣器及彈性絲填料可提高活性污泥對微污染原水中各種污染物的去除率，具有操作簡單、維修方便、動力消耗相對較低的優點；
　　（3） 本研究中發現，活性污泥中的微生物在PH為5-7時活性較強，對氨氮和有機物的去除率較高；PH<5或>8時，活性污泥對氨氮和有機物的去除率均快速下降。
　　參考文獻
　　[1]繆應祺.水污染控制工程.南京:東南大學出版社,2000
　　[2]吳劍.MB（A2/O）工藝及其除磷特性.南京:東南大學碩士學位論文,2007
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