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行業(yè)新聞

活性無(wú)煙煤濾料去除氨氮與亞硝酸鹽氮效果的中試研究

時(shí)間:2021/10/20點(diǎn)擊:

摘要:通過(guò)中試對(duì)比研究了石英砂濾料與活性無(wú)煙煤濾料去除氨氮、亞硝酸鹽氮、濁度的效果。結(jié)果表明,不增加待濾水溶解氧,將氨氮去除至0.5mg/L以下,活性無(wú)煙煤濾料進(jìn)水氨氮含量應(yīng)不高于2.0mg/L,而石英砂濾料應(yīng)不高于1.0mg/L,且石英砂濾料會(huì)造成亞硝酸鹽氮含量增加,兩種濾料均能將出水濁度控制在0.5NTU以下。

傳統(tǒng)給水處理工藝中的石英砂濾池在控制出水濁度方面起到了關(guān)鍵作用,但對(duì)氨氮的去除作用有限。采用折點(diǎn)加氯法去除水中氨氮,耗氯量大,費(fèi)用高,且會(huì)與有機(jī)物反應(yīng)生成具有“三致”作用的鹵代消毒副產(chǎn)物。氨氮去除不徹底可能引起諸如飲用水生物穩(wěn)定性差、亞硝酸鹽偏高、消毒耗氯量大和嗅味等問(wèn)題。目前,已有關(guān)于利用生物陶粒、輕質(zhì)濾料、活性炭濾池深度處理等工藝去除水中氨氮的研究明,但這些工藝需在已有水廠新建構(gòu)筑物,改造成本高、用地困難。因此,對(duì)砂濾池進(jìn)行改造,使其在保障出水濁度的同時(shí),進(jìn)一步提高氨氮去除效果,對(duì)現(xiàn)有水廠的改造具有重要意義。

活性無(wú)煙煤具有豐富的多孔結(jié)構(gòu)和較大的比表面積,有利于微生物的附著,將活性無(wú)煙煤作為濾池濾料,可利用生物硝化作用去除氨氮,并截留顆粒物質(zhì),發(fā)揮傳統(tǒng)的過(guò)濾性能。本中試對(duì)比研究了活性無(wú)煙煤濾料和石英砂濾料對(duì)氨氮的去除效果,為水廠濾池改造提供技術(shù)參考。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)方法

中試進(jìn)水流量為5m3/h,石英砂濾料有效粒徑D10=0.90mm,濾層厚度為1.2m,活性無(wú)煙煤濾料粒徑 0.8~2.0mm,碘吸附值>600mg/g。濾層厚度為1.0m,兩組濾池濾速均為8m/h,試驗(yàn)前已穩(wěn)定運(yùn)行3個(gè)月自然掛膜。為模擬雨季內(nèi)河排澇造成的季節(jié)性氨氮污染,原水由東江與內(nèi)河廢水按一定比例混合配水, 經(jīng)混凝、沉淀后過(guò)濾池。

1.2 進(jìn)水水質(zhì)

經(jīng)混凝、沉淀后的濾池進(jìn)水水質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 濾池進(jìn)水水質(zhì)

項(xiàng)目 NH4+-N(mg/L) NO2--N(mg/L) 濁度(NTU) DO(mg/L) 水溫(℃)
范圍 0.46-2.11 0.107-0.254 1.12-3.21 8.4-8.9 18.0-21.8

1.3 檢測(cè)方法

氨氮測(cè)定采用納氏分光光度法,亞硝酸鹽氮測(cè)定采用重氮偶合分光光度法,溶解氧測(cè)定采用哈希LDO便攜式溶解氧儀,濁度測(cè)定采用哈希2100N2100P濁度儀。

2 結(jié)果與討論

2.1 氨氮的去除效果

試驗(yàn)考察了過(guò)濾周期內(nèi)兩種濾料對(duì)氨氮的去除效果,如圖1所示。結(jié)果表明,在待濾水氨氮濃度升高時(shí),活性無(wú)煙煤濾料均能穩(wěn)定有效去除氨氮,而石英砂對(duì)氨氮的去除效果不穩(wěn)定,當(dāng)待濾水氨氮高于1.0mg/L,出水氨氮高于0.5mg/L;钚詿o(wú)煙煤濾料表面粗糙且具有多孔結(jié)構(gòu),而石英砂濾料表面則較平整、光滑。粗糙表面及多孔結(jié)構(gòu)使活性無(wú)煙煤濾料具有較高的比表面積,表面可附著較多的生物膜;此外,粗糙表面還可以使附著的生物膜在反沖洗時(shí)不易脫落。因此,活性無(wú)煙煤作為濾料時(shí)具有比傳統(tǒng)石英砂濾料更穩(wěn)定有效的去除氨氮的能力。

當(dāng)待濾水氨氮濃度為2.0mg/L時(shí),活性無(wú)煙煤濾料濾池出水溶解氧含量降至0.9mg/L,相比于待濾水消耗了約7.8mg/L,出水氨氮為0.3mg/L,由此計(jì)算出去除1mg/L氨氮實(shí)際需要消耗溶解氧為4.60mg/L,與理論值4.57mg/L基本一致。因此,受溶解氧含量的限制,若不采取純氧曝氣等措施增加待濾水溶解氧,活性無(wú)煙煤濾料可去除氨氮濃度的上限約為2.0mg/L,否則出廠氨氮將高于《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)的限值0.5mg/L。

活性無(wú)煙煤濾料去除氨氮與亞硝酸鹽氮效果的中試研究

2.2 亞硝酸鹽氮的去除效果

試驗(yàn)考察了過(guò)濾周期內(nèi)兩種濾料對(duì)亞硝酸鹽氮的去除效果,如圖2所示。結(jié)果表明,待濾水亞硝酸鹽氮含量在0.107~0.254mg/L之間,活性無(wú)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(jìn)水氨氮升高時(shí),出水亞硝酸鹽氮含量比進(jìn)水有升高,這可能是進(jìn)水的氨氮被亞硝化菌轉(zhuǎn)化為NO2-N,而石英砂濾料的硝化菌數(shù)量及活性無(wú)法將水中原有的NO2-N和氨氮轉(zhuǎn)化形成的NO2-N全部去除,造成了亞硝酸鹽氮的積累。

活性無(wú)煙煤濾料去除氨氮與亞硝酸鹽氮效果的中試研究

2.3 濁度的去除效果

試驗(yàn)考察了過(guò)濾周期內(nèi)兩種濾料對(duì)濁度的去除效果,如圖3所示。結(jié)果表明,待濾水濁度在1.14~3.24NTU之間,石英砂濾料和活性無(wú)煙煤濾料濾池均可將濁度降低至0.5NTU以下,說(shuō)明這兩種濾料截留顆粒、保障出水濁度方面均有顯著效果。

活性無(wú)煙煤濾料去除氨氮與亞硝酸鹽氮效果的中試研究

3 結(jié)論

3.1 不增加待濾水溶解氧,將氨氮去除至0.5mgL以下,活性無(wú)煙煤濾料進(jìn)水氨氮含量應(yīng)不高于2.0mg/ L,而石英砂濾料應(yīng)不高于1.0mg/L, 活性無(wú)煙煤濾料去除氨氮效果明顯優(yōu)于石英砂濾料。

3.2 待濾水氨氮含量高于1.5mg/L時(shí),石英砂濾料出水亞硝酸鹽氮含量比進(jìn)水更高,可能是由氨氮轉(zhuǎn)化的亞硝酸鹽氮在濾層積累所致,而活性無(wú)煙煤濾料對(duì)亞硝酸鹽氮去除效果顯著,未發(fā)現(xiàn)存在積累。

3.3 待濾水濁度在1.14~3.24NTU之間,石英砂濾料和活性無(wú)煙煤濾料濾池均可將濁度降低至0.5NTU以下,說(shuō)明這兩種濾料在截留顆粒、保障出水濁度方面均有顯著效果。