曝气废旧活性炭滤池深度处理技术
时间：2017-02-16 作者：91再生 来源：91再生网
废旧活性炭滤池作为一种深度处理技术综合了活性炭的吸附和生物膜的生物降解作用，而且其生物降解作用可以促进活性炭的再生，延长活性炭使用周期。当原水中有机物浓度超标时通常将废旧活性炭和臭氧联用，组成臭氧-活性炭工艺。但是当原水中有机物浓度不高，而氨氮浓度高时臭氧-活性炭效果对于氨氮的去除效果不好。
目前水体污染日益严重，很多饮用水水源受到不同程度的污染。珠江水源水由于常年水温较高，受有机物和氨氮污染较严重，一些水源水氨氮浓度超过1mg/L，当出现突发性水源污染时氨氮的浓度可能达到4mg/L。最新的生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）要求出水氨氮达到0.5mg/L以下，而饮用水常规处理工艺很难达到这一标准。常规的处理工艺对氨氮的去除能力很有限，对于小浓度的氨氮可以通过折点加氯去除，而对于高浓度氨氮，折点加氯不仅提高了成本还降低了饮用水安全性。
根据理论，1g氨氮通过硝化作用转换为硝态氮需要4.57g氧，当氨氮浓度大于2mg/L时，要将氨氮控制在0.5mg/L以下至少需要6.86mg/L氧，几乎达到夏季的饱和溶氧量，硝化程度达到上限。鉴于此，废旧活性炭滤池可以借鉴高速BAF预处理的经验，采用曝气的方式，成为曝气废旧活性炭滤池。南方湿热地区容易生长微型生物，而炭滤池对许多微生物没有截留作用，因此将炭滤池放置到砂滤池之前，利用砂滤池的截留作用控制微型生物数量。
本实验以“混凝沉淀-曝气废旧活性炭滤池-砂滤池”的方式运行，旨在研究曝气废旧活性炭滤池作为深度处理工艺对于高浓度氨氮原水的处理效果。
实验研究方法
实验流程
原水为经过投加硫酸铵调节后的水厂沉淀池出水，实验流程：原水（水厂沉淀池出水预加硫酸铵）——曝气废旧活性炭滤池——砂滤池——出水。
实验设备
曝气废旧活性炭滤池尺寸为中Φ0.7m*5.1m，装填厚2m，Φ3mm煤质柱状炭，下部敷设0.7m厚Φ3~5mm陶粒。采用上向流式过水方式，采用8~12m/h滤速运行，气水比为0.5：1和1：1两种；空床接触时间是15~22.5min。砂滤器尺寸Φ0.7m*3.0m，装填的石英砂取自水厂砂滤池，滤砂粒径为0.9-1.3mm，砂层厚1.2m，下部敷设0.1m厚Φ3~5mm粗砂垫层。
实验方法
运行方式：反冲洗参考废旧活性炭滤池的运行经验并根据设备的运行情况决定：气冲加下排水5min，气冲强度10：汽水连冲20min，气冲强度8，水冲强度8。砂滤池每天进行反冲洗，炭滤池反冲洗周期为7d。
实验结果及讨论
进行加氨实验之前，用水厂原水进行自然挂膜。由于气温较高，自然挂膜只用了6d时间就有明显效果，这是因为温度较高时，硝化菌繁殖快，生物活性强。初始时炭滤池运行滤速为12m/h，气水比为1。
确定最佳运行条件
废旧活性炭的生物作用很大程度取决于生物膜的生长情况。现阶段控制生物膜生长的措施包括控制流体的速率或接触时间及反冲洗的频率，同时进水负荷以及曝气量也是生物膜生长的关键。本实验在表1所示3种工况下运行，在实验过程中调节滤速和气水比，以氨氮的去除率效果以及出水浊度作为指标，找到此工艺运行的稳定工况条件。实验结果如下：在工况1下运行10d氨氮去除效果不稳定，多次大于0.5mg/L，并且炭滤池出水浊度偏高。原因是曝气量过大，炭层的摩擦力度太大使得挂膜不稳定，并且炭粒的微小炭粉脱落。为尽快使实验稳定，且为减少运行成本，调节气水比到0.5：1，滤速下降到8，运行稳定，氨氮去除率稳定，出水氨氮达到0.405mg/L且没有出现异常情况。最后尝试调节滤速至10m/h继续运行，发现氨氮去除率略微降低至0.416mg/L，但是水质氨氮达标。考虑到运行负荷，确定滤速10m/h，气水比0.5为最佳运行工况。
曝气废旧活性炭滤池置于砂滤池之前，作为常规工艺沉淀池之后的深度处理工艺，对于高浓度氨氮有很好的去除效果。选择了3种工况条件进行实验，其中气水比为0.5、滤速10m/h时炭滤池综合效果最好。在此条件下，原水氨氮平均值3.405mg/L，炭滤池出水平均值0.416mg/L，去除率87.5%，经砂滤池出水氨氮降至0.179mg/L。炭滤池中亚硝酸盐不存在积累情况。曝气废旧活性炭滤池对有一定的去除效果，在工况3时平均去除率19.2%。经炭滤池出水浊度相较原水略有上升，砂滤池后降至0.19NTU。从去除效果可以看出，砂滤池作为炭滤池的后续工艺，对于维持出水稳定及达标起着重要的作用。
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