摘要：采用生物接觸氧化法預(yù)處理給水廠微污染原水是保證自來(lái)水水質(zhì)達(dá)標(biāo)的一種比較經(jīng)濟(jì)的方法之一。在研究中采用生物接觸氧化法工藝，考察了停留時(shí)間、曝氣器、填料品種、原水PH值和溫度對(duì)微生物凈化微污染原水的影響。結(jié)果表明，隨著停留時(shí)間的延長(zhǎng)，微生物對(duì)各類污染物的去除率增大，根據(jù)湘江的水質(zhì)現(xiàn)狀及實(shí)際工程的運(yùn)行狀況，有效水力停留時(shí)間控制在1.5h左右為最經(jīng)濟(jì)實(shí)用；采用拱形微孔曝氣器和彈性絲填料可保證微生物對(duì)各類污染物的去除滿足要求；在PH值為5-7的中性和弱酸性環(huán)境中微生物對(duì)各類污染物去除率較高；水溫在15-35℃之間，水溫對(duì)接觸氧化池處理效果影響不大。但當(dāng)水溫低于10℃時(shí)，水溫對(duì)處理效果有一定影響。
　　關(guān)鍵詞：給水預(yù)處理、微污染原水、生物接觸氧化
　　湖南省境內(nèi)主要包含湘、資、沅、澧四大水系，各水系水質(zhì)情況不甚理想，均受到不同程度的污染。據(jù)省環(huán)境監(jiān)測(cè)站及各地州市環(huán)境監(jiān)測(cè)站近兩年數(shù)據(jù)顯示，目前湘江總體污染特征是以有機(jī)污染為主的重金屬、微生物復(fù)合污染，主要污染物為石油類（5.6mg/L）、氨氮（6.1mg/L）、總磷（3.2mg/L）、揮發(fā)酚（0.50mg/L）、鎘（0.03mg/L）、汞（0.0020mg/L）、砷（0.23mg/L），其中，石油類、氨氮、總磷污染范圍廣、污染程度較深，超過(guò)國(guó)家地表水環(huán)境五類標(biāo)準(zhǔn)近5倍；重金屬金屬鎘、汞、砷污染也不容忽視，超過(guò)國(guó)家地表水環(huán)境五類標(biāo)準(zhǔn)近2倍，
　　我省大多數(shù)自來(lái)水廠處理工藝一般是絮凝沉淀、過(guò)濾和加氯消毒，比較簡(jiǎn)單，且少數(shù)處理廠面臨著設(shè)備老化的現(xiàn)象，在水源水質(zhì)惡化的條件下，經(jīng)過(guò)處理的水很難保證達(dá)到國(guó)家生活飲用水水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)給人們的日常生活帶來(lái)巨大的困難。為了解決日益突出的給水問(wèn)題，提高出水水質(zhì)：一是對(duì)自來(lái)水廠的處理工藝進(jìn)行技術(shù)改造，但是改造費(fèi)用龐大且改造周期較長(zhǎng)，成效不大；二是在給水廠取水口用生物接觸氧化法進(jìn)行預(yù)處理、可以大量降解水中高分子有機(jī)污染物，同時(shí)吸附水中各種重金屬及有毒有害物，且這種方法投資省、占地小、操作運(yùn)行管理方便。顯然，后種方案是最適合我省省情的一種方法。本實(shí)驗(yàn)采用生物接觸氧化法工藝研究微生物對(duì)給水廠微污染原水中各類污染物的凈化性能，并分析了相關(guān)影響因素及經(jīng)濟(jì)可行性，為下一步設(shè)計(jì)應(yīng)用生物接觸氧化法工藝預(yù)處理給水廠微污染原水提供理論基礎(chǔ)。
　　1、材料與方法
　　1．1實(shí)驗(yàn)儀器、試劑和微污染原水
　　分光光度計(jì)（UV-2550，日本）、PH計(jì)（廈門中村儀器有限公司）、溫度計(jì)（武漢天虹儀器有限公司）、電化學(xué)探頭（武漢天虹儀器有限公司）、恒溫培養(yǎng)箱（寧波江南儀器廠）；鹽酸、燒堿、重鉻酸鉀、水揚(yáng)酸均為分析純；實(shí)驗(yàn)用廢水取自長(zhǎng)沙市第八給水廠取水段的微污染原水。
　　1.2實(shí)驗(yàn)裝置
　　實(shí)驗(yàn)所用生物接觸氧化反應(yīng)器如圖1所示。反應(yīng)器主體由聚氯乙烯塑料加工而成，長(zhǎng)40厘米，寬25厘米，深50厘米，體積50升，有效體積40升，深度方向設(shè)兩層10厘米高的彈性絲狀填料，下進(jìn)水，上排水，反應(yīng)器底部開一個(gè)污泥排放口。曝氣空氣由羅茨鼓風(fēng)機(jī)提供，氣流量用浮子流量計(jì)控制在40L/min.
　　                 
　　
　　
　　
　　
　1.3實(shí)驗(yàn)方法
　　活性污泥直接利用生活污水添加營(yíng)養(yǎng)液曝氣培養(yǎng)7天后掛膜成功，經(jīng)培養(yǎng)后活性污泥性狀穩(wěn)定，SVI值基本維持在80mL/g，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)25℃下，每個(gè)運(yùn)行周期快速加入微污染原水20L后按曝氣-沉淀-排水-閑置工序運(yùn)行，曝氣120min,沉淀30min，排水和閑置共30min，在曝氣過(guò)程中每10min采集100mL水樣，1000r/min離心2min，取上清液，采用水揚(yáng)酸分光光度法測(cè)定微污染原水氨氮濃度，采用電化學(xué)探頭法測(cè)定微污染原水溶解氧濃度，采用重鉻酸鹽法測(cè)定微污染原水COD濃度,采用比色法測(cè)定微污染原水濁度及色度。曝氣結(jié)束時(shí)測(cè)定廢水中污泥含量（MLSS）。
　　測(cè)定曝氣時(shí)間對(duì)微生物凈化微污染原水的影響時(shí)，在25℃下，采用同一批污泥，同一批原水，完成各循環(huán)處理周期。
　　測(cè)定曝氣器和填料品種對(duì)微生物凈化微污染原水的影響時(shí)，采用同一批微污染原水，選擇穿孔曝氣器組合半軟性纖維填料及拱形微孔曝氣器組合彈性絲填料兩種方式，按相同工藝條件依次完成各循環(huán)處理周期。
　　測(cè)定PH對(duì)微生物凈化微污染原水的影響時(shí)，用鹽酸和燒堿調(diào)節(jié)出PH值為4、5、6、7、8、9的進(jìn)水，在25℃下，依次完成各循環(huán)處理周期。由于PH值改變可能對(duì)微生物產(chǎn)生毒害作用，每個(gè)運(yùn)行周期均更換污泥。
　　測(cè)定溫度對(duì)微生物凈化微污染原水的影響時(shí)，采用同一批微污染原水，按5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃依次升高溫度完成各自循環(huán)處理周期。
　　2、結(jié)果與討論
　　2．1曝氣時(shí)間對(duì)微生物凈化微污染原水的影響
　　曝氣時(shí)間是生物接觸氧化法處理微污染原水的重要工藝參數(shù)。在最短曝氣時(shí)間內(nèi)使微污染原水中各主要污染物得到最大程度削減，可節(jié)省廢水處理運(yùn)行費(fèi)用和充分利用工藝處理能力。圖2顯示了微污染原水中各主要污染物去除率隨曝氣時(shí)間的變化。從圖中可以看出，隨著曝氣時(shí)間的延長(zhǎng)，石油類、氨氮、COD、色度、亞硝酸鹽、總磷的去除率增大，其中石油類、氨氮、亞硝酸鹽的去除率在曝氣90min時(shí)，均越過(guò)85%；色度、總磷去除率越過(guò)50%；COD去除率越過(guò)30%;當(dāng)曝氣時(shí)間在90min以上時(shí)，各種污染物的去除率提高幅度不大。上述分析表明，采用生物接觸氧化法處理微污染原水時(shí)，曝氣時(shí)間控制在90min左右就可達(dá)到預(yù)處理要求。
　　               
　　
　　
　　
　　
　　圖2微污染原水中各種污染物隨曝氣時(shí)間的變化
　　2．2曝氣器及填料品種對(duì)微生物凈化微污染原水的影響
　　圖3為采用不同曝氣器及填料品種在相同條件下處理微污染原水時(shí)各種污染物的去除率高低的比較。從圖中可以看出，采用拱形微孔曝氣器組合彈性絲填料方式時(shí)，各種污染物的去除率均比選擇穿孔曝氣器組合半軟性纖維填料方式時(shí)高出10%以上。
　　                   
　　
　　
　　                            圖3微污染原水中各種污染物隨曝氣器及填料的不同的變化
　　
　　
　　2．3PH對(duì)微生物凈化微污染原水的影響
　　活性污泥泥徵生物種類復(fù)雜，其活性取決于其中的優(yōu)勢(shì)微生物。不同的微生物對(duì)酸堿的耐受性差異較大。在實(shí)驗(yàn)中，考察了PH在4-9范圍內(nèi)活性污泥對(duì)微污染原水中各種污染物去除率的變化情況（圖4）。從圖4中可以看出，污泥對(duì)石油類、氨氮、亞硝酸鹽等主要污染物的去除率隨PH呈拋物線變化趨勢(shì)。PH在5-7范圍內(nèi)，污泥對(duì)污染物的去除率較高，均在85%左右；PH<5或>8時(shí)，污泥對(duì)污染物的去除率均快速下降。當(dāng)PH=4和9時(shí)，污泥對(duì)污染物的去除率分別下降到約60%和45%。實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，降解污染物的微生物適于PH在5-7的中性和弱酸性環(huán)境生長(zhǎng)。
　　            
　　
　　
　　
　　
　　
　                                  　圖4不同PH進(jìn)水經(jīng)90min曝氣后污染物的去除率
　　2．4溫度對(duì)微生物凈化微污染原水的影響
　　溫度是影響微生物活性的重要因素之一，活性污泥中的微生物適宜的溫度范圍為10-45℃，本實(shí)驗(yàn)考察了在5-35℃范圍內(nèi)水溫改變對(duì)活性污泥降解微污染原水中主要污染物氨氮能力的影響（圖5）。從圖5中可以看出，溫度為15℃、20℃、25℃、30℃和35℃時(shí)，經(jīng)90min曝氣后，氨氮的去除率分別為75%、78%、、82%、91%和95%，表明隨著溫度升高，活性污泥對(duì)污染物的去除率增大。
　　
　　                 
　　
　　
　　
　　
　　
　　                                       圖5不同水溫下經(jīng)90min曝氣后氨氮的去除率
　　3、結(jié)論
　　（1） 生物接觸氧化池內(nèi)活性污泥對(duì)微污染原水中各種污染物的去除率隨曝氣時(shí)間的延長(zhǎng)而增大,當(dāng)曝氣時(shí)間在90min以上時(shí)，各種污染物的去除率提高幅度不大。
　　（2） 采用拱形微孔曝氣器及彈性絲填料可提高活性污泥對(duì)微污染原水中各種污染物的去除率，具有操作簡(jiǎn)單、維修方便、動(dòng)力消耗相對(duì)較低的優(yōu)點(diǎn)；
　　（3） 本研究中發(fā)現(xiàn)，活性污泥中的微生物在PH為5-7時(shí)活性較強(qiáng)，對(duì)氨氮和有機(jī)物的去除率較高；PH<5或>8時(shí)，活性污泥對(duì)氨氮和有機(jī)物的去除率均快速下降。
　　參考文獻(xiàn)
　　[1]繆應(yīng)祺.水污染控制工程.南京:東南大學(xué)出版社,2000
　　[2]吳劍.MB（A2/O）工藝及其除磷特性.南京:東南大學(xué)碩士學(xué)位論文,2007
　　[3]譚慧杰.微生物在城市污水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用前景.科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2007