强化常规工艺处理长江南京段水源水试验研究

第34卷第5期2015年10月

四川环境SICHUANENVIＲONMENTVol.34，No.5October2015

·试验研究·

收稿日期：2015-03-02

基金项目：江苏省建设厅科技计划项目（JS2007JH22）；东南大学优

秀青年教师科研资助计划项目（2006）；南京市自来水总公司－东南大学科研合作课题（2012－2013）。作者简介：刘武平（1981－），男，四川德阳人，2009年毕业于东南大

学环境工程专业，硕士，工程师，从事市政给排水设计工作。

强化常规工艺处理长江南京段水源水试验研究刘武平1，2，刘皓林1，吕锡武2，朱光灿2，周克梅3（1.中国市政工程西南设计研究总院有限公司，成都610081；2.东南大学环境科学与工程系，南京210096；3.南京市自来水总公司，南京210002）

摘要：采用以生物活性滤柱为核心的强化常规工艺处理长江南京段水源水，中试试验结果表明：强化常规工艺能有效地去除水中的浊度，CODMn，NH3-N及NO－2-N，去除率可分别达到95%，70%，80%及90%。对UV254，溶解性有机碳（DOC）及可生物降解溶解性有机碳（BDOC）的去除率可分别达到50%，75%，60%，工艺对分子量小于1k的溶解性有机物（DOM）去除效果良好。强化常规工艺可对常规水厂改造提供一定的思路。关键词：强化常规工艺；溶解性有机物；分子量分布中图分类号：X522文献标识码：A文章编号：1001-3644（2015）05-0017-08

ExperimentalStudyontheEnhancedConventionalWaterTreatmentProcessfortheＲawWaterofYangtzeＲiverinNanjingSectionLIUWu-ping1，2，LIUHao-lin1，LVXi-wu2，ZHUGuang-can2，ZHOUKe-mei3（1.SouthwestMunicipalEngineeringDesign＆ＲesearchInstituteofChinaCo.Ltd，Chengdu610081，China；2.Dept.ofEnvironmentalScience＆Engineering，SoutheastUniversity，Nanjing210096，China；3.NanjingTapWaterGeneralCompany，Nanjing210002，China）Abstract：Thisstudyutilizedenhancedconventionalwatertreatmentprocesscoredbybiologicalactivefiltercolumnfortheraw

waterofYangtzeＲiverinNanjingsection．Theresultofpilottestshowedthattheconventionalprocesscouldeffectivelyremovetheturbidity，NH3-N，NO－2-N，CODMn，UV254，BDOCandDOCinwater，andtheremovalrateofwhichwere95%，80%，

90%，70%，50%，60%and75%，respectively．ThisprocessalsohadgoodeffectontheremovalofDOM（withmolecularweightlessthan1kDalton）．Thisenhancedconventionalwatertreatmentprocesscouldbeusedforreferenceinthetransformationandupgradingofconventionalwaterplant．Keywords：Enhancedconventionalwatertreatmentprocess；disslovedorganicmatter；molecularweightdistribution

常规水处理工艺的处理对象是水中的悬浮物、胶体杂质和微生物，而对氨氮和溶解性有机物的去除能力有限［1，2］。目前很多水厂依然采用传统的常规处理工艺，其局限性随着水源水质的恶化和饮用水水质标准的提高而日益突出。在普通砂滤池内填装活性炭将其改造成为生物活性滤池，与混凝、沉淀及消毒单元构成强化常规工艺，可以在不增加新的处理设施的情况下实现过滤、吸附和生物降解，提高水厂对氨氮和溶解性有机物的去除能力。1方法及分析方法

1.1原水水质

本中试试验在南京自来水总公司下属的某自来水厂进行，为水厂的改造和扩建提供试验参数参考。原水水质指标见表1。1.2试验设计及方法

试验重点考察强化了常规工艺对氨氮和有机物的去除效果，同时对柱状活性炭和颗粒活性炭填料的不同处理效果进行对比。因活性炭可能会导致出水浊度略升，故把浊度也作为一项考察指标，以分析浊度对强化常规工艺可能带来的负面影响。

DOI:10.14034/j.cnki.schj.2015.05.004表1原水水质情况表Tab.1Waterqualityindexesofrawwater

水质指标数值范围水质指标数值范围水温4.5℃～27.7℃pH7.68～8.36浊度17.7～77.8NTUCODMn1.4～4.4mg/L

NH3-N0.042～1.110mg/LNO－2-N0.024～0.079mg/L

试验工艺流程如图1所示。中试规模Q=1m3/h，其中机械搅拌絮凝池分为3个分格，每格内装设搅拌机一个，各格之间用设有过水孔的垂直隔墙导流，孔口位置采取上下交错方式排列，平均速度梯度为45.28s－1，GT值为5.98×104，斜板沉淀池颗粒沉降速度μ=0.40mm/s，表面负荷q=5.55×10－4m/s。为保证混凝沉淀出水（生物活性滤柱进

水）浊度在1NTU以下，混凝沉淀的药剂投加量为20mg/L，雨季根据进水浊度适时调整加药量，最

大加药量在30～40mg/L。

原水调节水箱提升泵

流量计阀门排泥流量计

出水出水阀门

高位水箱机械搅拌混凝池斜板沉淀池

生物活性滤柱

1

生物活性滤柱

2

图1强化常规工艺试验装置流程Fig.1Processdiagramofexperiment

生物活性滤柱材质为有机玻璃，总高2500mm，直径DN250，底部承托层高度400mm，均质石英砂层厚度为350mm，粒径d10=0.55mm，不均匀系数K80＜2.0，活性炭层厚度650mm。为比较不同活性炭类型对强化常规工艺处理效果的影响，本研究采用2个生物活性滤柱，其中1#内装填柱状活性炭，2#内装填颗粒状活性炭。两种活性炭的规格及特性详见表2。表2柱状及颗粒状活性炭规格特性表Tab.2Specificationofcolumnarandgranularactivatedcarbon

指标单位颗粒状火星炭柱状活性炭指标单位颗粒状活性炭柱状活性炭摩擦系数wt%8385.5四氯化碳值wt%62.1960.14强度wt%95.497.9糖蜜值mg/g158152表观密度g/l513500单宁酸值mg34.333.1漂浮率wt%00粒度分布＞2.500pH值8.68.91.25～2.503.896.7总灰分wt%9.111.81.00～1.2565.32.3水溶物wt%0.050.08＜1.0030.830.94碘值mg/g1003938有效粒径mm0.61.48亚甲蓝值mg/g262232均匀系数1.881.15丁烷值wt%24.223.4平均粒径mm1.0681.648

81四川环境34卷鉴于自然挂膜的生物活性较高［3］，试验在滤柱空床接触时间（EBCT）为13.5min的条件下自然挂膜，运行40天后自然挂膜成功。稳定运行2个月后，将滤柱的空床接触时间调整为10min，再连续稳定运行2月以后进行连续全流程测样（每周3～4次），滤柱反冲洗的强度控制参数为：低强度气反冲5L/m·s，历时5min，高强度水反冲15L/m2·s，反冲洗时间15min。滤柱反冲洗周期结合出水浊度和过滤水头确定，一般为1～2d。反冲洗水为滤后出水。1.3分析方法基本水质指标的检测项目包括温度、浊度、pH值。有机物用高锰酸盐指数（CODMn），紫外吸光度（UV254），溶解性有机物（DOC）和可生物降解的溶解性有机物（BDOC）四项指标来表征，同时检测氨氮（NH3-N）和亚硝氮（NO－2-N）。分析方法如下：（1）紫外吸光度：将经0.45μm膜过滤后的水样用1cm石英比色皿在254nm下测定其吸光度值。（2）溶解性有机物（DOC）：用岛津TOC仪测定。（3）可生物降解的溶解性有机物（BDOC）：生物砂培养测定法测定。将待测水样经0.45μm膜过滤后，去除其悬浮物、胶体和除微生物，然后向水样中接种含有同源细菌的生物砂，在恒温条件下（一般为20℃）培养10天，测定培养前后DOC的差值即为BDOC。（4）其余水质指标参考《饮用水标准检验方

法》（GB5750-2006）检测［4］。

2结果与讨论

2.1对浊度的去除效果

工艺对浊度的去除效果见图2。强化常规工艺对浊度有较好的去除效果，并且两种活性炭滤料对浊度的去除效果差别不大。当原水在20.3～60NTU范围内波动时，通过调整混凝沉淀的投药量，保证沉淀出水浊度小于1NTU的情况下，强化常规工艺出水浊度去除率均可保证在99%以上，出水浊度在0.2NTU以下。这是因为当活性炭用于强化常规而非深度处理工艺时，其进水为沉淀池出水，浊度比起深度处理工艺进水的砂滤出水高很多，活性炭细微颗粒脱落为出水浊度带来的负面可以忽略。同时，活性炭层充分发挥了生物膜吸附、絮凝作用去除浊度，结合石英砂层起到的常规过滤作用，使得强化常规工艺对浊度去除率能够保证在95%以上，可以确保出水的浊度要求。

706050403020100

100.099.899.699.499.299.098.898.698.498.21%2%3%4%5%6%7%8%910%11%12%13%14

连续取样天数（d）

原水强化常规工艺1去除率强化常规工艺2去除率

NTU去除率

（%）

图2强化常规工艺对浊度的去除效果Fig.2ＲemovalofTurbidityinenhancedconventionalwatertreatmentprocess

2.2对NH3-N及NO－2-N的去除效果强化常规工艺对NH3-N去除效果如图3所示。试验期间原水氨氮的平均浓度为0.8mg/L，其中最小值为0.42mg/L，最大值达到1.11mg/L。从图3可以看出，强化工艺出水NH3-N浓度均低于

0.5mg/L，可以满足《生活饮用水标准》对于氨氮

浓度的限制。