地下水除锰的生物作用试验

目的 研究微生物在锰砂滤层去除地下水中所含的铁、锰过程中所起的作用。为生物法用于地下水除铁除锰的初期启动和生产运行提供依据．方法 试验分为两个阶段，第一阶段。在相同外界条件下，对经过人工接种的滤柱与自然成熟的滤柱进行去除率对比；第二阶段，对成熟滤料进行高温高压灭菌，将灭菌后的滤柱与同期运行的未灭菌滤柱进行去除率试验对比．结果 在运行10dN，两个滤柱的除锰效果出现明显差异，25dN，两个滤柱的除锰效果基本相同．经过灭菌的滤柱重新投入运行，仍然保持原有的除锰能力．结论 滤料的成熟期是一个相对的概念，采用生物接种的手段可以有效地缩短锰砂滤料的成熟期．微生物在除锰过程中起到的是促进作用而非决定性作用，包括物理吸附、化学氧化和催化的非生物因素不容忽视．     

无烟煤滤料在生物除铁除锰水厂中的应用

目的通过生产实践,进行了无烟煤作为在生物除铁除锰水厂滤料的研究与应用.方法以无烟煤作为生物除铁除锰滤池的滤料,在滤池接种后,通过对运行参数的优化调控,实现高铁高锰地下水的除铁除锰.结果与石英砂、锰砂等滤料相比,采用无烟煤滤料明显加快了生物滤池的成熟,大大缩短了生物除铁除锰滤池的成熟期.结论对于高铁高锰地下水,无烟煤滤料更适宜作为生物除铁除锰滤池的滤料.     

生物滤池净化低温高铁锰地下水实验研究

为研究生物净化低温(5~6℃)高铁锰地下水,采用水厂实地滤柱进行试验.结果表明:通过接种成熟滤料、采用变反冲洗强度和反冲洗上清液回流的方式实现了低温生物除铁锰工艺的快速启动,滤柱达到设计滤速6 m/h,启动时间仅为2个月.滤柱稳定运行的理想运行参数为:滤速4~7 m/h、反冲洗周期24~36 h、反冲洗强度10~12 L/(s·m~2)、反冲洗时间4~5 min.沿程分析发现,铁主要在滤层的0~400 mm处去除,锰主要在400~900 mm去除,除锰带出现先下移再上移的现象,5.0~6.0 m/h滤速的最佳滤层厚度为1 200~1 300 mm.     

除铁除锰生物滤层内铁的氧化去除机制探讨

通过实验室的模拟滤拄实验说明了弱曝气条件下,空气接触氧化除铁的极限浓度为22~23mg/L.成熟生物滤层内铁、锰氧化细菌的营养需求研究表明:滤层内生存的铁、锰氧化细菌属贫营养细菌,对铁的营养需求极低,但对锰的需求量很大.因此,可以推断,成熟生物滤层内,极少部分铁发生的是生物氧化而大部分铁仍是通过化学氧化而去除的.     

氨氮与亚硝酸盐对含铁锰地下水生物净化影响

为明确氨氮与亚硝酸盐氮对生物除铁锰性能及锰氧化细菌(MnOB)的影响,采用具有成熟除铁锰能力的中试生物滤柱与SBR反应器进行实验．结果表明：氨氮与亚硝酸盐均不影响滤柱除铁效果;进水亚硝酸盐氮质量浓度为0.1,0.2,0.3和0.7 mg／L时,滤柱除锰效果不受影响,SBR实验结果进一步表明亚硝酸盐能促进MnOB氧化锰能力;氨氮的存在可抑制MnOB氧化锰能力,但对成熟滤柱,进水氨氮质量浓度为1.2,2.2 mg／L时,这种抑制作用不能恶化除锰效果,直至氨氮质量浓度提高至4.5 mg／L时,出水锰质量浓度开始超标．对于生物滤池的启动,可首先接种硝化细菌至硝化过程建立之后,再接种MnOB以减弱氨氮对其的不利影响．     

共存氟离子对铁锰细菌氧化性能的影响效应

目的 研究应用生物法去除铁锰氟共存水质中的铁锰.方法 采用静态模拟试验,利用富集大量铁锰细菌的成熟滤料检测铁锰细菌的氧化性能随F-质量浓度及时间的变化情况.结果 在共存F-质量浓度低于10 mg/L时,F-的存在对于铁锰的去除都有不同程度促进作用,以在5 mg/L左右时为最强;高F-质量浓度下,当铁锰细菌承受了适应期的抑制作用进入稳定期后,其氧化铁锰的能力与无氟存在时相当.长期处于含氟水质中的成熟滤料仍具有除氟能力.结论 生物法适于处理含氟的地下水中的铁锰,且成熟滤料具有较弱但持久的除氟能力.     

高铁锰氨氮地下水锰极限质量浓度研究

为研究生物除铁除锰滤柱对高铁锰氨氮地下水中锰的极限质量浓度,采用培养成熟并稳定运行一段时间的滤柱,逐步提高其进水锰的质量浓度,考察锰的极限质量浓度．结果表明:在进水总铁、氨氮质量浓度分别为5～10、0.9～1.3 mg／L,水温为8 ℃,滤速为6 m／h的实验条件下,当进水溶解氧约8.5 mg／L时,锰的极限质量浓度为7.5 mg／L;溶解氧大于10 mg／L时,锰极限质量浓度为10.5 mg／L;锰质量浓度升高对铁和氨氮的去除没有影响．沿程分析发现：沿滤层向下,相同厚度滤料除锰量逐渐减少;锰质量浓度升高过程中,氨氮的沿程去除没有变化．锰的极限质量浓度受溶解氧限制,溶解氧越高,极限质量浓度越高．     

氨氮和天然有机物对滤柱铁锰净化性能的影响

为探究氨氮和天然有机物对滤柱铁锰净化性能和所需滤层厚度的影响,针对受铁锰氨天然有机污染(TFe 4.7～5.4 mg/L,Mn(Ⅱ) 1.1～1.3 mg/L,NH⁺₄-N 1.4～1.8 mg/L,COD_Mn 5.9～7.4 mg/L)的地下水,采用模拟生物滤柱在水温14～17℃的条件下进行各污染物同层净化试验。试验所用滤柱为除铁锰成熟生物滤柱,利用循环接种和自然挂膜的方法历时79 d完成氨氮和天然有机物同层净化工艺的启动。结果表明,氨氮的存在会使得滤柱Mn(Ⅱ)去除区间下移,对滤柱的铁锰去除能力无显著影响。在溶解氧(DO)充足的条件下,Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)和氨氮三者可同时被氧化去除。天然有机物的存在可造成滤层铁锰净化能力下降,高效铁锰去除区间显著下移,净化铁锰所需滤层厚度增加,对氨氮的去除有一定的促进作用。适当的反冲洗不会对成熟滤层的净化性能造成影响。     

关于过滤除铁过程中除铁滤料“成熟”问题的研究

滤料的“成熟”是接触氧化法除铁的必要前提和组成部分。本文首先探讨了“成熟”滤料具有强烈的自触媒催化作用。其作用发生在“成熟”滤料的外表面;集聚在外表面上的催化物质具有不稳定的活性等基本催化特征。目前,对滤料“成熟”程度的判别方法有两种:(?)用铁质附着指数C.I及采用滤后水水质指标来衡量。本文分析了这两种鉴别方法,指出了其中的不合理性,提出了滤料“成熟”程度只反映单位滤层的除铁能力,因此,可用亚铁离子在滤层中氧化反应速度常数k来鉴别滤料的“成熟”程度。本文探讨了铁质活性滤膜的形成过程及影响滤料“成熟”的因素。     

斜发沸石替代石英砂强化生物过滤除污染性能

为提高生物活性滤池(BAF)用于饮用水处理的除污染效能,滤料的优化选择至关重要.通过连续流动态模型实验,考察采用斜发沸石替代石英砂对于BAF生物过滤性能的强化作用.结果表明,沸石滤料生物活性滤池(BAF-1)去除水中污染物的能力明显优于石英砂滤料生物活性滤池(BAF-2).与BAF-2比较,BAF-1的CODMn去除率提高13%~18%,UV254去除率提高6.8%~8.4%,氨氮去除率提高8.8%~16.5%,而滤后水浊度降低17%~21%;此外,BAF-1细菌总数去除率比BAF-2提高8.6%,但两种滤料的BAF均不会导致滤后水细菌总数的增加.BAF-1通过吸附、离子交换、生物氧化等多种机制协同作用促进水中污染物的去除,表现出更为优良的饮用水除污染效能.     

不同锰砂滤料对地下水除锰的去除能力分析

目的掌握不同锰砂滤料对地下水中锰离子的去除速率和去除机理,为选择理想的锰砂滤料提供科学依据．方法选择水厂滤池成熟滤料和4种不同品质的锰砂分别装在5组滤柱中对同一原水进行处理,测定滤柱出水锰离子质量浓度,分析其成熟期、并与反应速率方程进行拟合,综合分析锰砂的去除能力．结果B柱马山高品质天然锰砂成熟期为28d、C柱马山低品质天然锰砂和E柱葫芦岛杨家杖天然锰砂滤料成熟期为66d、D柱河南巩义天然锰砂成熟期为86d．在锰砂滤料形成活性滤膜后,不同锰砂都表现出了一级反应速率方程的特征,B柱马山高品质锰砂的成熟期最短,去除速率高,是除锰理想的锰砂滤料．结论锰砂品质对生成活性滤膜和成熟期影响很大,锰砂生成活性滤膜后的质量浓度随时间变化曲线符合一级反应速率方程．     

空气氧化除Fe~(2+)理论与生物除Fe~(2+)除Mn~(2+)工艺技术研究(Ⅰ)

水质工程界认为MnO_2或Mn_3O_4是Mn~(2+)接触氧化的催化剂,但国内外除Fe~(2+)除Mn~(2+)水厂的出厂水中Mn~(2+)含量却一直达不到水质标准。通过滤柱模型试验和水厂的生产试验证实了曝气-过滤的除Mn~(2+)过程是生物的催化氧化作用的结果。随着除Mn~(2+)滤层中以除Mn~(2+)菌为核心的生物群系的增殖,Mn~(2+)的去除效率不断增强。在成熟滤层中每毫升湿砂上存在着不少于n×10~5～n×10~6个具有除Mn~(2+)能力的细菌。成熟砂和未成熟砂经高压灭菌后,仍然具有除Mn~(2+)能力,但经含Mn~(2+)溶液浸泡60h后,就丧失了除Mn~(2+)能力,灭菌后短暂的除Mn~(2+)能力是滤砂表面吸附容量再生了的结果。以此确立了生物固Mn~(2+)除Mn~(2+)机理。     

空气氧化除Fe~(2+)机理与生物除Fe~(2+)除Mn~(2+)工艺技术研究(Ⅱ)

在生物固Mn2+除Mn2+理论的指导下,通过滤柱装置试验,探求生物滤层中Fe2+、Mn2+的氧化动态.得出Mn2+的氧化虽然迟后于Fe2+的氧化,但Fe2+、Mn2+的氧化带并无明显界限.Fe2+虽然在无菌滤层中就可以完全氧化,但在生物滤层中Fe2+参与了除Mn2+菌的代谢,在维系生物滤层的稳定上是不可缺少的. Fe2+、Mn2+可以在同一滤层中得以去除.由此开发了一级过滤除Fe2+除Mn2+的简缩工艺流程和一系列配套的工艺技术,并应用于大型除Fe2+除Mn2+水厂的设计与运行.投产2a来,出水ρ(Mn2+)小于0.05mg/L,总铁为痕量,均优于国家饮用水标准,达到了预期目的.     

除铁锰菌的分离及其氧化性能的实验

目的检测从成熟锰砂上分离得到的细菌的形态结构和其对铁锰氧化过程各因素的变化，深入了解微生物除铁锰的过程及特性，为实际工程中微生物除铁锰提供参考依据．方法采用PYCM培养基和革兰氏染色法进行细菌的分离和鉴别，将分离出来的细菌与其混合菌在条件相同的情况下做对比实验，定期取样观察各细菌氧化铁锰时各种因素的变化．结果从成熟锰砂上分离出了4种细菌，分别为白色、黄色、橙红色和粉色；这4种菌对铁的氧化过程都呈现出相似的周期性，细菌在氧化铁锰时所引起溶液pH的变化趋势与细菌在氧化锰过程中锰去除率变化曲线十分相似．结论混合菌的氧化作用比单一菌的氧化作用强．细菌数量的变化，以及与铁锰相互作用的结果都影响着溶液的pH，通过pH的升高或降低，可以了解到细菌对铁锰作用的强弱以及细菌数量的增加与减少．细菌对铁锰的氧化作用的强弱，不仅决定于细菌数量的多少．而且也决定于细菌的种类以及溶液的pH．     

生物滤层中锰去除反应动力学研究

以莫诺方程式为基础,通过对滤层内锰去除反应动力学进行分析,认为生物滤层内锰去除反应速率模型在不同运行阶段和不同滤层深度分别存在高、中、低底物浓度的反应模型,对于高、低底物浓度反应模型可用莫诺方程式的推论形式表示．对上述模型进行的验证结果表明在运行时间较短的情况下,滤层内锰去除反应动力学模型表现为高底物浓度反应模型,随着运行时间的增加演变为：沿滤层深度的增加依次存在典型的高、中、低底物浓度反应模型．试验条件下回归方程相关系数均在0．99以上．     

改性滤料处理高浊高铁锰矿井水效能和机制研究

针对常用滤料对锰的去除率不高和成熟期长的问题,研究开发了一种改性锰砂滤料,测定了改性滤料的比表面积和Zeta电位,并使用该滤料进行了高浊高铁锰矿井水净化实验.结果表明:该滤料具有稳定的处理效果,在24 h连续处理的条件下,污染物去除率保持在95%以上.滤料改性后,其比表面积为8.849 m~2/g,与未改性前相比明显增大,可以大量地吸附水中铁锰离子;被吸附的离子,通过改性形成的滤膜(Mn_xFeO·xH_2O)催化氧化成为三价铁和二氧化锰而被去除;改性滤料表面Zeta电位为-14.5 mV,其静电排斥作用比石英砂和锰砂弱得多,对悬浮颗粒向滤料表面靠近的阻碍相对较小,使悬浮颗粒易于去除.     

Immobilization biological activated carbon used in advanced drinking water treatment

Iron and manganese enrichment is a primary traitof water quality of groundwater in North China,. There-fore there is inner erosion taking place in the waterpipes during the distribution of groundwater. It not onlymakes the water quality index (turbidity, color, spe-cies of bacterial, iron, manganese and poisonous heavymetal concentration) deteriorative, but also reduces thewater distribution capacity owing to the existence of“growth circle”in the water pipes. So the main prob-lem is how to …     

Rhodococcus sp-1的Mn~(2+)生物去除能力及诱导特性

利用传统的细菌分离方法,从地下水生物除锰滤池中分离、纯化出1株细菌,经LBB(leucoberbelin blue)法定性检测其具有Mn2+氧化能力,利用Sherlock细菌鉴定系统初步确定其属于红球菌属(Rhodococcus sp).对红球菌Rhodococcus sp-1菌株的生物除锰能力和诱导特性研究结果表明,Rhodococcus sp-1菌株在达到第1个生长稳定期,细菌浓度2.3×108个/mL时,其Mn2+的去除量可达到35 mg/L,具有很强的Mn2+生物去除能力;同时Fe的存在对Rhodococcus sp-1 Mn2+氧化活性的表达具有诱导作用,在相同培养条件下,Fe3+的诱导性强于Fe2+,其诱导速度是Fe2+的3~4倍;有机Fe3+的诱导性强于无机Fe3+,其诱导速度是无机Fe3+的1.6~2倍.