生物過濾去除飲用水中有機物、鐵和錳的特性與機理研究.pdf

1、本文在充分綜述國內(nèi)外相關(guān)文獻和大量試驗的基礎(chǔ)上，比較深入地研究了生物過濾對飲用水中的有機物、鐵和錳的去除特性， 初步探討了其去除機理和去除動力學。結(jié)果表明，生物過濾可有效地去除飲用水中微量有機物和加氯消毒副產(chǎn)物，當水溫為8℃，EBCT為6.75min時，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﹪；當水溫為18～20℃、EBCT為13.5min時，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物的去除效果與有機物分子量的大小密切相關(guān)，當水溫為8℃，EBCT為6.75min時，對分子量小于1000和分子量在3000～6000之間的有機物的去除率分別達到54.5﹪和54.5﹪，對于分子量在1000～3000范圍內(nèi)的有機物，只有

3、11.4﹪的去除率，對分子量在30000～100000之間的有機物有36.0﹪的去除效果；在濾前水中至少存在69種合成有機物，這些有機物主要為烴類、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面影響；生物過濾除錳除鐵均經(jīng)歷擴散、吸附和生物氧化（再生）三個階段，除錳和除鐵速率均遵循一級反應動力學，濾層內(nèi)二價錳或二價

5、鐵離子濃度均與空床接觸時間存在倒指數(shù)函數(shù)關(guān)系；當進水pH值為6.6、水溫為20℃時，生物氧化除錳的動力學常數(shù)K為1.54min-1, 當進水pH值為5.8、水溫為28℃時，生物氧化除鐵的動力學常數(shù)K為0.98 min-1；生物過濾除錳對pH值有較強的適應能力，當pH＞5時，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pH＜5時，隨著pH的降低，濾柱出水含錳量急劇上升；當進水不含二價鐵離子時，濾柱將

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