地下水中原生铁锰与微污染物质在曝气接触氧化过滤中的拮抗作用

来源 :沈阳建筑大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:buhao00155
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含铁、锰的地下水同时受到氨氮和有机物等的污染,形成比较复杂的复合型微污染地下水,在我国,地下水的这种污染正日益加重。因而,以地下水为水源的饮用水处理的主要任务也随之转向去除地下水中的铁、锰、氨氮和有机物。  有关研究表明,采用曝气接触氧化过滤处理工艺,仅含铁、锰的地下水,铁锰都能得到氧化去除;含铁、锰、氨氮的地下水,氨氮的去除可与铁、锰同步进行。曝气接触氧化过滤法处理含铁、锰、氨氮和有机物的地下水,相关研究则刚刚起步。在同一个处理构筑物中是否能形成完善的生物净化机制,水中各种物质被同时去除,以及各物质之间的相互影响,对于复合型微污染地下水源饮用水处理工艺的发展和工程应用至关重要,有待于研究证实。  采用地下水除铁除锰常用的曝气,接触氧化过滤方法(滤料为硅藻土和锰砂,滤层厚度各0.5m。硅藻土粒径1.25~1.6mm;锰砂粒径1.25~1.6mm,跌水曝气),处理复合型微污染地下水,探讨水中各物质同时去除的技术可行性。并采用不同成分的原水进行对比,研究微污染含铁含锰地下水中物质之间的相互影响。采用的试验用水分别是:复合型微污染地下水(含铁、锰、氨氮和有机物)、氨氮型污染地下水(含铁、锰和氨氮),未污染地下水(含铁和锰)、单纯型微污染地下水(含氨氮和有机物)。不同试验用水中,同类物质对应含量基本相同,浓度均值约为:铁1.8 mg/L,锰2.9 mg/L,氨氮,前期10.5 mg/L,后期(第339天开始)3.4mg/L,高锰酸钾指数2.7mg/L,pH6.77~6.83。  试验期间滤速变化,试验开始滤速均为1m/h。第232天,未污染水滤速提至2m/h,以后逐渐提高至7m/h。其它水滤速不变。  试验研究结果表明,曝气―生物接触氧化过滤法处理复合型微污染地下水,在技术上是可行的。  水中所含物质之间,均存在拮抗作用。并且,各物质的去除存在先后顺序关系,铁最易去除,锰次之,然后是有机物、氨氮。氨氮的去除顺序在最后,且因原水氨氮含量较高,因而氨氮的去除成为复合型微污染地下水处理的难点。由于锰砂滤层漏锰问题,锰的去除,也是难点之一。  铁和锰的去除,3种含铁、锰的水,经过厚度0.5m硅藻土滤层过滤,均能达到饮用水标准。但经过二级滤层(锰砂)过滤后,复合型微污染水、氨氮型污染地下水,均出现了锰浓度升高且超标现象,即漏锰现象;而末污染型水则无此种情况发生。  氨氮、有机物的去除,一级、二级过滤都有一定作用。  不同原水水质条件下,滤层成熟期差别很大。滤层采用自然驯化培养,滤速1m/h,以出水水质达标为标准,各种水质的滤层成熟期分别为:未污染水52天;氨氮型污染水321天;单纯型微污染水147天。复合型微污染水,在原水氨氮含量8~12mg/L条件下,运行339天内,出水氨氮随时间延长而降低,但一直未达标,出水平均浓度8.20mg/L,平均去除率23.16%;将原水氨氮浓度降为3-4mg/L后,第10天开始,出水氨氮达标,出水平均浓度0.21mg/L,去除率94.03%。  未污染水,在滤层充分成熟后,滤速由1m/h,逐渐提高到7m/h,尽管出水铁锰含量略有上升,但均可达标,并且受水温的影响较小。7m/h条件下,室温从20.5℃降至11℃,出水铁和锰基本未受影响。达标期间平均出水浓度,铁0.047 mg/L,锰0.004 mg/L。  复合型微污染水,在滤层充分成熟后,原水铁1.51~2.34mg/L,锰2.46~3.32mg/L氨氮2.75~4.02mg/L(低浓度),高锰酸钾指数0.64~4.44mg/L,pH6.50~7.17,滤速1m/h,水温11.5~20.5℃条件下,出水铁0.2 mg/L以下、氨氮0.48 mg/L以下、高锰酸钾指数2.3mg/L以下,均达到饮用水标准。一级出水锰在0.1 mg/L以下,但二级出水时有泄漏现象,平均浓度0.12 mg/L。  氨氮型污染水,321天后出水水质短暂达标,随后出现二级滤柱出水锰超标,而一级出水达标的情况,第362天后,二级出水锰达标。除高锰酸钾指数外,原水其余指标大致相同的情况下,出水铁、氨氮、高锰酸钾指数均达可到饮用水标准。但二级出水漏锰现象更严重些。自最初出水达标开始,二级出水锰平均浓度0.22 mg/L。  综上所述,氨氮和有机物的存在,严重阻碍了水中锰的去除,并出现了滤层漏锰的现象,从而使地下水处理难度加大。而高浓度氨氮的去除,成为复合型微污染地下水处理的难点。  滤料表面镜检扫描、滤料表面滤膜的微生物革兰氏染色结果表明,在成熟的硅藻土和锰砂滤料表面,均生长了大量的微生物。随着滤层的成熟,处理效果也不断提高。说明不论哪种原水,水中各种物质的去除,微生物都发挥了巨大的作用。  滤料表面滤膜的生物活性分析结果表明,以单纯型微污染水滤膜的生物活性为最强,其次是未污染水的滤膜。
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