南方某水厂砂滤池升级改造工程设计案例分析

南方某市第三水厂水源采用地表水。为应对季节性水源污染带来的有机物、氨氮等进水水质问题,对一期滤池进行综合改造。将原有石英砂滤料滤池改造为活性无烟煤滤料滤池,并增加纯氧曝气系统。滤池综合改造工程实施后,能够在保持原有滤池浊度去除效果的基础上,增加对有机物、氨氮、亚硝酸盐氮、臭味等的去除效果,进一步提升出水水质。     

活性无烟煤滤池处理高氨氮原水的中试研究

针对南方饮用水源水氨氮和有机物浓度季节性上升的特点,开展了活性无烟煤多功能滤池处理高氨氮原水的中试研究。中试处理规模为120 m3/d,滤速为8 m/h,原水氨氮平均浓度为3.1 mg/L。试验结果表明,滤池进水溶解氧浓度不足会导致工艺出水氨氮浓度高于《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006),同时伴随有亚硝态氮的积累;当采用纯氧曝气提高滤池进水DO至11.9～13.6 mg/L后,活性无烟煤滤池的净水效果大幅提高,出水氨氮<0.1 mg/L,亚硝态氮浓度几乎为零,氨氮全部转化为硝态氮,氨氮有效去除浓度与所需DO浓度的比值平均为1∶4.49。在纯氧曝气条件下,滤池对氨氮的去除率达到97%,对CODMn和UV254的去除率均在44%左右。     

活性无烟煤过滤去除饮用水中氨氮研究

活性无烟煤是一种新型滤料,既具有普通滤料的过滤功能,又具备活性炭的特点。研究了活性无烟煤过滤去除氨氮的效能,并与石英砂、无烟煤和活性炭进行了对比。结果表明,四种滤料对浊度的去除率达90%以上,出水浊度均小于0.2 NTU;活性无烟煤和活性炭过滤出水氨氮浓度0.3 mg/L,其去除率平均为94%,石英砂和无烟煤过滤对氨氮的转化不彻底,导致出水亚硝酸盐氮浓度比进水高出0.58 mg/L;活性无烟煤和活性炭对TOC的平均去除率分别为33.4%和38.3%,对UV254的平均去除率分别为43.6%和50.5%。活性无烟煤作为一种新型滤料在生物活性滤池改造领域具有独特优势。     

活性无烟煤滤料控制三卤甲烷生成的生产性试验研究

将自来水厂滤池石英砂滤料更换为活性无烟煤,对比了石英砂、活性无烟煤滤料过滤对水中有机物的去除效果,以及这两种滤料控制三卤甲烷生成的效果。结果表明,将石英砂滤料更换为活性无烟煤滤料,可将CODMn平均去除率由18%提高至46%,UV254平均去除率由6%提高至58%,从而降低THMs前体物含量,使得THMFP的平均去除率由9%提高至42%。     

活性无烟煤滤池处理排涝期氨氮与亚硝酸盐氮的试验研究

采用活性无烟煤滤池与高压增氧系统联用技术,研究其处理排涝期原水氨氮与亚硝酸盐氮的效果,并与常规砂滤池进行了对比。结果表明,活性无烟煤滤池在排涝期对氨氮与亚硝酸盐氮的去除效果优于砂滤池,对氨氮的平均去除率为63.56%,当待滤水氨氮≤2.5mg/L时,活性无烟煤滤池出水氨氮均能小于0.5mg/L;对亚硝酸盐氮的平均去除率为73.88%。运行3年的活性无烟煤滤池在排涝期的处理效果与往年相比有所下降。     

pH值和纯氧曝气对氨氮去除的影响研究

针对南方饮用水源水氨氮季节性、突发性污染的特点,在中试条件下,结合水厂传统制水工艺和活性无烟煤滤池联用纯氧曝气,探讨p H值对氨氮去除效果的影响机理,并进行成本核算,重点考察了砂滤池、活性无烟煤滤池、活性无烟煤联用纯氧曝气三组制水工艺在不调节p H值和调节p H值为7.2、7.4、7.6、7.8、8.0、8.2、8.4、8.6条件下氨氮浓度变化及去除量。结果表明,调节p H值后,对氨氮的去除效果提高。在p H值为8.0时,这三组工艺对氨氮的绝对去除量分别为1.23、1.72、3.05 mg/L,活性无烟煤联用纯氧曝气对氨氮的去除效果最好。投加Na OH调节p H值,待滤水相对于原水p H值下降,滤后水的p H值进一步降低;投加Na OH调节p H值为8.0,成本约为0.031元/m3水,适用于水厂应对季节性、突发性氨氮污染。     

强化常规工艺对三卤甲烷前体物的去除效果研究

分别通过小试和生产性试验研究了强化混凝和强化过滤对三卤甲烷前体物的去除效果。结果表明,强化混凝能有效提高三卤甲烷前体物的去除效果,两组试验去除率最高分别可提高至50.62%和44.75%;相对石英砂滤池,采用炭砂滤池和活性无烟煤滤池进行强化过滤可将三卤甲烷前体物的去除率提高10%~20%,强化过滤出水加氯消毒后三卤甲烷生成总量比石英砂滤池出水低30%~40%,强化过滤后三卤甲烷生成风险显著降低。     

炭砂滤池与砂滤池在水厂实际运行过程中的比较研究

在水厂实际运行过程中,通过对炭砂滤池与砂滤池长期运行过程中的处理效果进行比较,研究两种滤池对浊度、CODMn、NH3-H、UV254、TOC、三卤甲烷类消毒副产物的去除效果。结果表明:运行期间炭砂滤池出水平均浊度达到0.17NTU,而砂滤池出水平均浊度为0.22NTU;在前2个月炭砂滤池对CODMn的去除率平均可达60%,随后去除效果有所下降,并稳定在50%左右,砂滤池的去除率稳定维持在20%左右;运行初期炭砂滤池对氨氮的去除效果与砂滤池差别不大,当待滤水的氨氮浓度高达1.57mg/L时,炭砂滤池出水氨氮浓度降至0.36mg/L,而砂滤池出水只能降至0.97mg/L;运行期间炭砂滤池对UV254的去除率先高后低,而砂滤池对UV254的去除率基本稳定在10%以下;当待滤水TOC均值为2.18mg/L,炭砂滤池对TOC平均去除率达到42.28%,而砂滤池对TOC平均去除率仅为16.81%;炭砂滤池过滤后出水中三卤甲烷平均去除率达到34.25%,而砂滤池的平均去除率仅有16.62%。     

铁锰复合活性滤料去除冬季地表水中氨氮的效能

采用铁锰复合氧化物活性滤料滤池进行了低温高氨氮地表水处理试验研究,并与普通石英砂生物滤池进行对比。结果表明,铁锰复合氧化物活性滤料滤池对地表水中氨氮具有良好的去除效果,与普通石英砂生物滤池相比,在抗水力负荷、浓度负荷和反冲洗方面更有优势;当滤速分别为4、6、8 m/h时,铁锰复合氧化物活性滤料滤池对氨氮的平均去除率分别为97.2%、94.3%、93.5%,而相应条件下普通石英砂生物滤池对氨氮的平均去除率仅为84.1%、64.7%、58.0%;在滤速为8 m/h、滤层厚度为110 cm条件下,铁锰复合氧化物活性滤料滤池去除氨氮的最大浓度为2.30 mg/L,而普通石英砂生物滤池去除氨氮的最大浓度仅为1.50 mg/L;对浊度、有机物的去除,铁锰复合氧化物活性滤料滤池与普通石英砂生物滤池效果相当。     

纯氧曝气/平板陶瓷膜工艺处理微污染原水中试

在中试规模的设备中研究了纯氧曝气/平板陶瓷膜与活性无烟煤过滤一体化集成工艺对微污染物的去除效果。纯氧曝气可以显著降低跨膜压差,陶瓷膜在通量为100 L/(m2·h)下运行5 d后跨膜压差仅增长约1.22 k Pa。纯氧曝气/陶瓷膜工艺能够有效截留浊度、铁离子、锰离子和二甲硫醚,去除部分颗粒态TOC,活性无烟煤滤池能够利用生物作用有效去除DOC、氨氮、土臭素和2-MIB;纯氧曝气/平板陶瓷膜—活性无烟煤过滤一体化工艺的出水浊度约为0.1 NTU,出水中粒径2μm的颗粒数小于50 CNT/m L,原水氨氮为3 mg/L时出水氨氮均值为0.08 mg/L,且无亚硝态氮积累,出水铁离子平均为0.009 mg/L,锰离子平均为0.027 mg/L,典型嗅味物质浓度低于检测限,大大提高了出水的安全性。因此,纯氧曝气具有显著的强化作用,该一体化工艺能实现对微污染原水的深度处理。     

不同滤料滤池去除浊度和有机物的研究

对比分析了炭砂滤池、活性无烟煤滤池和砂滤池3种不同滤池滤料对浊度和有机物的去除效果。结果表明,炭砂滤池、活性无烟煤滤池和砂滤池对浊度的平均去除率分别为85.06%,83.20%和82.82%;炭砂滤池、活性无烟煤滤池和砂滤池运行效果稳定,在控制出水浊度小于0.50NTU的条件下,炭砂滤池和活性无烟煤滤池出水浊度均可100%满足要求,砂滤池可以达到97.22%;炭砂滤池和活性无烟煤滤池对有机物的去除效果相当,而砂滤池对有机物的去除效果较差,3种滤池对CODMn的平均去除率分别为32.11%,32.13%和19.24%,对UV254的平均去除率分别为32.80%,25.91%和15.30%。     

新型复合多层滤料滤池处理微污染水的过滤技术研究

以内江市沱江受微污染源水为研究对象,比较三种生物活性滤料滤池(两种新型复合多层滤料滤池和瓷砂-石英砂双层滤料滤池)的挂膜情况和稳定运行期的处理效果.研究结果表明:包含惰性和活性滤料(由极性和非极性滤料复合而成)并在下部设有一定厚度的石英砂出水浊度保护区的新型复合多层滤料滤池在充氧条件下,对CODMn的去除率可达22.4%～29.2%,对氨氮的去除率可达57%～92%,其出水水质优于国家生活饮用水卫生标准,具有较好的处理效果.     

不同滤料过滤控制三氯乙醛生成的生产性试验研究

将自来水厂快滤池石英砂滤料更换为活性炭与活性无烟煤,对比这三种滤料过滤对水中有机物的去除效果,以及控制三氯乙醛生成的效果。生产性试验结果表明,活性炭、活性无烟煤过滤对有机物的去除效果明显好于石英砂滤池,TOC、CODMn、UV254去除率均为石英砂滤池的一倍以上。活性炭与活性无烟煤滤池出水的加氯消毒副产物三氯乙醛生成量均远小于石英砂滤池出水。三种滤料过滤后的出水浊度无明显差别,均在0.3NTU以下。     

纯氧曝气和活性无烟煤滤池联用去除氨氮的研究

在中试条件下,研究了纯氧曝气和活性无烟煤滤池联用对氨氮的去除效果。结果表明,当待滤水氨氮从0.8～1.0 mg/L突然升至约1.7、2.5、3.0 mg/L时,只要保证硝化反应所需的溶解氧浓度,采用活性无烟煤滤池过滤,在0.5～1 h内即可有效去除氨氮,运行12 h时滤后水氨氮分别降至0.05、0.08、0.21 mg/L;在待滤水氨氮为2.8～3.3 mg/L、DO为13.7～14.0 mg/L的条件下持续运行10 d,24 h之后滤后水中基本无亚硝酸盐氮积累,氨氮稳定在0.04～0.08 mg/L;采用微纳米曝气板进行纯氧曝气,去除2.5～3.0 mg/L氨氮所增加的运行成本为0.017～0.021元/m3,因而适用于水厂应对季节性、突发性氨氮污染。     

不同滤料对丹江口水库水的过滤效果研究

以丹江口水库中试基地的沉淀池出水作为试验用水,对比研究了细石英砂单层滤料、粗石英砂单层滤料、无烟煤单层滤料及无烟煤-石英砂双层滤料的过滤效果。结果表明,4组滤柱对浊度的去除效果相近,但无烟煤-石英砂双层滤柱受进水浊度变化的影响较小,抗冲击能力较强,出水浊度相对稳定;无烟煤-石英砂双层滤柱与无烟煤滤柱对有机物的去除效果优于细石英砂与粗石英砂滤柱,无烟煤-石英砂双层滤柱与无烟煤滤柱对CODMn的去除率分别为(31.45±10.39)%和(28.23±9.15)%,对UV254的去除率分别为(13.05±5.3)%和(14.23±4.97)%;细石英砂滤柱水位增长最快,且运行周期最短,无烟煤-石英砂双层滤柱与无烟煤滤柱水位增长相对较慢,运行周期是细石英砂与粗石英砂滤柱的2～3倍。     

曝气生物滤池在生活污水处理方面的试验研究

试验通过对进水水质、出水水质和去除率进行比较,考察了曝气生物滤池（BAF）对生活污水的净化效能。实验分动态试验和静态试验两组进行,动态试验模拟连续式BAF运行方式,静态试验模拟间歇式BAF运行方式。并在试验过程中,选择不同的滤料、滤速和曝气时间进行对比,考察对COD和NH3-N的处理效果。试验结果表明,静态试验和动态试验对污水中COD和NH3-N均有较好的去除效果;不同滤料对COD、NH3-N的去除有较明显的差异,合理地选择滤速及曝气时间,将显著提高对COD、NH3-N去除效果;试验中还发现及时正确的反冲洗有利于提高滤料表面生物膜的活性,促进污染物的去除。     

不同的常规与深度处理水厂工艺对水质保障的应用研究

对比常规处理与臭氧-生物活性炭深度处理水厂的运行效果,通过生产试验研究两种工艺对有机物及消毒副产物的控制情况,试验结果表明:深度处理C水厂混凝沉淀效果较好,砂滤后出水浊度达到0.20NTU,混凝沉淀对浊度的去除率达到78.9%,炭滤池对浊度的去除效果有限。混凝沉淀对UV254的去除效果有限,去除率为11.7%~23.8%,砂滤池的去除率为19.0%~25.0%,深度处理C水厂生物活性炭滤池对UV254的去除效果较明显。混凝沉淀对溶解性的氨氮和亚硝态氮均无明显去除效果,经过砂滤后氨氮和亚硝态氮基本得到去除。混凝沉淀对CODMn的去除率约为14.1%,对TOC的去除率约为26.5%,石英砂过滤对CODMn的去除率约为31.0%,对TOC的去除率约为11.4%。常规加碱B水厂的去除效果优于常规A水厂,深度处理C水厂炭滤过程对CODMn的去除率约为43.9%,对TOC的去除率约为32.6%。加碱比不加碱的砂滤池对生成三卤甲烷的风险大大减低,经过臭氧-生物活性炭处理后可以进一步减低出厂水中消毒副产物浓度。     

活性滤料与惰性滤料的性能比较研究

通过小试试验利用沉淀池出水,对比研究了两种活性滤料即活性无烟煤和活性炭与两种惰性滤料即石英砂和无烟煤的过滤性能。结果表明,活性无烟煤和活性炭过滤对氨氮的去除率达95%以上,优于石英砂和无烟煤;活性无烟煤和活性炭过滤出水亚硝酸盐氮浓度低于0.05mg/L,优于石英砂和无烟煤;活性无烟煤和活性炭过滤对浊度和颗粒数的去除效果与石英砂和无烟煤相近,出水浊度低于0.5NTU;活性无烟煤和活性炭过滤对COD_Mn的平均去除率分别为47.4%和50.7%,对UV₂54的平均去除率分别为25.4%和31.9%,均优于石英砂和无烟煤。两种活性滤料不仅具有传统过滤去除浊度的性能,还具有比传统过滤更好的去除氨氮和有机物的性能,对于受季节性排污影响的传统给水水厂的过滤工艺改造具有重要意义。     

不同滤料去除、控制三卤甲烷效果的生产性试验研究

在水厂生产性试验的规模,对比研究了不同原水水质条件下,石英砂、活性炭、活性无烟煤这三种不同滤料过滤对TOC、UV254的去除率,以及控制三卤甲烷生成的效果。结果表明,活性炭、活性无烟煤过滤能在混凝-沉淀的基础上进一步降低TOC、UV254,并减小三卤甲烷生成潜能,而石英砂过滤对TOC、UV254基本无去除,对控制THMFP无明显效果。     

复合生物活性滤料滤池的性能研究

采用由惰性和活性滤料 (由极性和非极性滤料复合而成 )复合构成的新型生物活性滤料滤池进行过滤试验。结果表明 ,该滤池对氨氮的去除率 >90 % ,对CODMn的去除率 >4 0 % ,使Ames试验致突变性降低约 1/ 3左右 ,其出水水质满足国家《生活饮用水卫生标准》(GB 5 74 9— 85 ) ,具有较好的处理效果。