摘要：通過中試對比研究了(le)石(shi)英砂(sha)濾(lv)料(liao)(liao)與活(huo)性(xing)(xing)無煙煤濾(lv)料(liao)(liao)去(qu)除氨(an)(an)氮(dan)、亞硝酸鹽氮(dan)、濁(zhuo)(zhuo)度的效(xiao)果。結果表明，不增加待濾(lv)水溶解氧，將氨(an)(an)氮(dan)去(qu)除至0.5mg/L以下，活(huo)性(xing)(xing)無煙煤濾(lv)料(liao)(liao)進水氨(an)(an)氮(dan)含(han)量(liang)(liang)應不高(gao)于(yu)2.0mg/L，而石(shi)英砂(sha)濾(lv)料(liao)(liao)應不高(gao)于(yu)1.0mg/L，且石(shi)英砂(sha)濾(lv)料(liao)(liao)會(hui)造成亞硝酸鹽氮(dan)含(han)量(liang)(liang)增加，兩種濾(lv)料(liao)(liao)均能將出(chu)水濁(zhuo)(zhuo)度控制在0.5NTU以下。

傳統給水(shui)(shui)(shui)處理(li)工(gong)藝中(zhong)的石英砂(sha)濾(lv)池(chi)在(zai)控制出水(shui)(shui)(shui)濁(zhuo)(zhuo)度(du)方(fang)面起到了關(guan)鍵(jian)作(zuo)用(yong)，但對氨(an)氮的去(qu)除(chu)作(zuo)用(yong)有(you)(you)(you)限。采(cai)用(yong)折點加(jia)氯法去(qu)除(chu)水(shui)(shui)(shui)中(zhong)氨(an)氮，耗(hao)氯量(liang)大，費用(yong)高(gao)，且會與有(you)(you)(you)機(ji)物(wu)反應生成(cheng)具有(you)(you)(you)“三致”作(zuo)用(yong)的鹵代消毒副產物(wu)。氨(an)氮去(qu)除(chu)不徹底可能(neng)引起諸如飲用(yong)水(shui)(shui)(shui)生物(wu)穩定性差、亞硝(xiao)酸鹽偏高(gao)、消毒耗(hao)氯量(liang)大和嗅味等(deng)問(wen)題。目(mu)前(qian)，已有(you)(you)(you)關(guan)于(yu)利用(yong)生物(wu)陶粒、輕質(zhi)濾(lv)料、活性炭濾(lv)池(chi)深度(du)處理(li)等(deng)工(gong)藝去(qu)除(chu)水(shui)(shui)(shui)中(zhong)氨(an)氮的研究(jiu)明，但這些工(gong)藝需在(zai)已有(you)(you)(you)水(shui)(shui)(shui)廠新(xin)建構(gou)筑物(wu)，改(gai)(gai)造(zao)成(cheng)本高(gao)、用(yong)地困難。因(yin)此，對砂(sha)濾(lv)池(chi)進行改(gai)(gai)造(zao)，使其(qi)在(zai)保障(zhang)出水(shui)(shui)(shui)濁(zhuo)(zhuo)度(du)的同(tong)時，進一步提高(gao)氨(an)氮去(qu)除(chu)效果(guo)，對現有(you)(you)(you)水(shui)(shui)(shui)廠的改(gai)(gai)造(zao)具有(you)(you)(you)重(zhong)要意義。

活性(xing)無煙(yan)煤具有豐(feng)富的多(duo)孔結構和(he)(he)較大的比(bi)表面積(ji)，有利于(yu)微生(sheng)物的附著，將活性(xing)無煙(yan)煤作(zuo)為(wei)濾(lv)池濾(lv)料，可(ke)利用生(sheng)物硝化作(zuo)用去除氨(an)氮，并截留顆粒物質，發(fa)揮傳統的過(guo)濾(lv)性(xing)能。本中(zhong)試(shi)對比(bi)研究了活性(xing)無煙(yan)煤濾(lv)料和(he)(he)石英砂濾(lv)料對氨(an)氮的去除效果，為(wei)水廠(chang)濾(lv)池改造(zao)提供技(ji)術參考。

1 試驗(yan)部(bu)分(fen)

1.1 試驗方法(fa)

中試進水流量為5m³/h，石英砂濾料有效粒徑D₁₀=0.90mm，濾(lv)(lv)層(ceng)厚度(du)為(wei)1.2m，活性無煙煤濾(lv)(lv)料粒徑(jing) 0.8~2.0mm，碘(dian)吸附值＞600mg/g。濾(lv)(lv)層(ceng)厚度(du)為(wei)1.0m，兩組濾(lv)(lv)池(chi)濾(lv)(lv)速均(jun)為(wei)8m/h，試驗前已穩定運行3個月自然掛膜。為(wei)模(mo)擬雨季內河(he)排澇造(zao)成的季節性氨氮(dan)污染，原水由東江(jiang)與內河(he)廢水按一定比例(li)混(hun)合配水, 經混(hun)凝、沉淀后(hou)過濾(lv)(lv)池(chi)。

1.2 進水水質

經(jing)混(hun)凝、沉淀后的濾池進水水質見表1。

表(biao)1 濾池進(jin)水水質

1.3 檢(jian)測方法

氨氮(dan)測(ce)定(ding)采(cai)用(yong)納氏分(fen)光(guang)光(guang)度(du)法，亞硝酸(suan)鹽氮(dan)測(ce)定(ding)采(cai)用(yong)重氮(dan)偶合分(fen)光(guang)光(guang)度(du)法，溶(rong)(rong)解氧測(ce)定(ding)采(cai)用(yong)哈(ha)希(xi)LDO便攜(xie)式溶(rong)(rong)解氧儀，濁度(du)測(ce)定(ding)采(cai)用(yong)哈(ha)希(xi)2100N2100P濁度(du)儀。

2 結果與討論

2.1 氨氮的去除效(xiao)果

試(shi)驗考察了過濾(lv)(lv)周期內兩(liang)種(zhong)濾(lv)(lv)料(liao)對(dui)氨(an)氮(dan)的去(qu)除效果(guo)，如(ru)圖1所示(shi)。結(jie)果(guo)表明，在待濾(lv)(lv)水(shui)氨(an)氮(dan)濃度升(sheng)高(gao)時(shi)，活(huo)性無煙(yan)煤(mei)濾(lv)(lv)料(liao)均能(neng)穩定(ding)有(you)(you)(you)效去(qu)除氨(an)氮(dan)，而石英砂對(dui)氨(an)氮(dan)的去(qu)除效果(guo)不(bu)穩定(ding)，當待濾(lv)(lv)水(shui)氨(an)氮(dan)高(gao)于(yu)1.0mg/L，出(chu)水(shui)氨(an)氮(dan)高(gao)于(yu)0.5mg/L。活(huo)性無煙(yan)煤(mei)濾(lv)(lv)料(liao)表面(mian)(mian)粗(cu)(cu)糙(cao)且具有(you)(you)(you)多孔結(jie)構，而石英砂濾(lv)(lv)料(liao)表面(mian)(mian)則較平整、光滑。粗(cu)(cu)糙(cao)表面(mian)(mian)及多孔結(jie)構使活(huo)性無煙(yan)煤(mei)濾(lv)(lv)料(liao)具有(you)(you)(you)較高(gao)的比表面(mian)(mian)積，表面(mian)(mian)可(ke)(ke)附著較多的生(sheng)物(wu)膜；此外，粗(cu)(cu)糙(cao)表面(mian)(mian)還(huan)可(ke)(ke)以使附著的生(sheng)物(wu)膜在反沖洗時(shi)不(bu)易脫落。因此，活(huo)性無煙(yan)煤(mei)作為濾(lv)(lv)料(liao)時(shi)具有(you)(you)(you)比傳統石英砂濾(lv)(lv)料(liao)更穩定(ding)有(you)(you)(you)效的去(qu)除氨(an)氮(dan)的能(neng)力。

當待(dai)濾(lv)(lv)水氨(an)氮(dan)(dan)濃度(du)為(wei)2.0mg/L時，活性無煙煤濾(lv)(lv)料(liao)(liao)濾(lv)(lv)池出(chu)(chu)水溶(rong)(rong)解氧(yang)(yang)含(han)量降至0.9mg/L，相比(bi)于待(dai)濾(lv)(lv)水消耗了約(yue)7.8mg/L，出(chu)(chu)水氨(an)氮(dan)(dan)為(wei)0.3mg/L，由此計算出(chu)(chu)去除1mg/L氨(an)氮(dan)(dan)實(shi)際(ji)需要消耗溶(rong)(rong)解氧(yang)(yang)為(wei)4.60mg/L，與理論值4.57mg/L基本一致。因此，受溶(rong)(rong)解氧(yang)(yang)含(han)量的限制(zhi)，若不采(cai)取純氧(yang)(yang)曝(pu)氣等措施增加(jia)待(dai)濾(lv)(lv)水溶(rong)(rong)解氧(yang)(yang)，活性無煙煤濾(lv)(lv)料(liao)(liao)可去除氨(an)氮(dan)(dan)濃度(du)的上(shang)限約(yue)為(wei)2.0mg/L，否則出(chu)(chu)廠氨(an)氮(dan)(dan)將高于《生活飲用水衛生標準》（GB5749-2006）的限值0.5mg/L。

2.2 亞硝酸鹽氮的(de)去除效果

試驗考察了過濾周期內兩種濾料對亞硝酸鹽氮的去除效果，如圖2所示。結果表明，待濾水亞硝酸鹽氮含量在0.107~0.254mg/L之間，活性無煙煤濾料濾池出水中亞硝酸鹽氮含量接近為0，基本完全去除，而石英砂濾料濾池在進水氨氮升高時，出水亞硝酸鹽氮含量比進水有升高，這可能是進水的氨氮被亞硝化菌轉化為NO₂^-N，而石英砂濾料的硝化菌數量及活性無法將水中原有的NO2-N和氨氮轉化形成的NO₂^-N全部去除，造成(cheng)了亞(ya)硝酸鹽氮的積累。

2.3 濁(zhuo)度的去除效果(guo)

試驗(yan)考察(cha)了(le)過濾周期內兩種(zhong)濾料(liao)(liao)對濁(zhuo)度的(de)去除效(xiao)果(guo)(guo)，如(ru)圖3所示(shi)。結果(guo)(guo)表明(ming)，待濾水(shui)濁(zhuo)度在(zai)1.14~3.24NTU之間(jian)，石英(ying)砂濾料(liao)(liao)和活性無煙煤(mei)濾料(liao)(liao)濾池(chi)均可將(jiang)濁(zhuo)度降低至0.5NTU以(yi)下，說明(ming)這兩種(zhong)濾料(liao)(liao)截留顆粒、保障(zhang)出水(shui)濁(zhuo)度方面均有顯著效(xiao)果(guo)(guo)。

3 結論

 3.1 不(bu)增加待濾(lv)水溶(rong)解(jie)氧(yang)，將氨氮(dan)去除至0.5mgL以下，活性無煙煤濾(lv)料進水氨氮(dan)含(han)量應不(bu)高(gao)于2.0mg/ L，而石英砂濾(lv)料應不(bu)高(gao)于1.0mg/L, 活性無煙煤濾(lv)料去除氨氮(dan)效果明顯優于石英砂濾(lv)料。

3.2 待濾水(shui)氨(an)氮(dan)含量高于1.5mg/L時，石(shi)英砂濾料出水(shui)亞硝酸鹽氮(dan)含量比進水(shui)更高，可能是由氨(an)氮(dan)轉化的亞硝酸鹽氮(dan)在濾層積累所致，而活性無煙煤濾料對(dui)亞硝酸鹽氮(dan)去(qu)除效(xiao)果顯(xian)著(zhu)，未發現存在積累。

3.3 待(dai)濾(lv)(lv)水濁(zhuo)度(du)在1.14~3.24NTU之(zhi)間，石英砂濾(lv)(lv)料(liao)(liao)和(he)活性無煙煤濾(lv)(lv)料(liao)(liao)濾(lv)(lv)池均可將濁(zhuo)度(du)降低至0.5NTU以下，說明(ming)這兩種濾(lv)(lv)料(liao)(liao)在截留(liu)顆粒(li)、保障出水濁(zhuo)度(du)方面均有顯著效果。