岳舜琳　　吳今明　　唐意祥
上海市自來水公司

　　摘要:水廠常規凈水處理工藝，存在不能有效地去除有機污染物，以及易生成致突變物的嚴重缺陷。因此，一般要增加臭氧——生物活性炭設施以處理被污染的原水。本文在分析試驗數據的基礎上，提出原水經生物塔濾預處理后，再經生物處理設施改造過的常規處理設備處理，最后通過生物活性炭濾池過濾并加氯消毒，即可實現水廠常規凈水工藝的生物處理化，將是一種合理而可行的處理系統。
　　關鍵詞　常規凈化工藝　生物處理

　　1 引言

　　水廠常規是采用混凝、沉淀、過濾及氯化消毒處理工藝，其功能是去除水中懸浮物和殺滅微生物為主，有機物僅有少量去除。若源水為致突變陽性，出水仍為陽性；即使源水中不含致突變性物，但由于在氯化消毒中也會產生致突變的副產物，這是常規處理工藝的重大缺陷。
　　為此，原水深度處理工藝的研究和應用，日益受到重視。目前，主要是在常規處理工藝的基礎上，增加臭氧氧化和生物活性炭濾池過濾；也有采用活性炭吸附工藝；臭氧、過氧化氫結合紫外光照射催化，生物濾池等。但是，水廠常規凈化工藝生物處理化的研究尚未見報導。
　　本文就水廠常規凈化工藝生物處理化的可行性，提出一些初步的意見。

　　2　生物處理試驗結果

　　1987～1988年，在上海市周家渡水廠進行了“生物氧化處理黃浦江原水的研究”試驗[1]，根據文獻[1]，可計算出各個工藝或組合工藝去除水中有機物的貢獻（表1）。

　　GCA——毛細色譜圖峰的總面積
　　表中，B——生物塔濾；
　　　　　C——活性炭生物濾池；
　　　　　CI——加氯消毒；
　　　　　O——臭氧氧化；
　　　　　To——常規混凝、沉淀、過濾（臭氧預處理）；
　　　　　T——生物塔濾預處理，后續常規工藝。

　　由表1 可見，除UV消光值外，生物塔濾B去除水中有機物的貢獻是十分顯著的。可見生物處理作用較為強烈，而CHCI3及CCI4應認為是曝氣作用而被去除。
　　在去除水中TOC、CODcr和降低毛細色譜面積等3個指標方面，加臭氧的Oto、BTOC和BTOCC1工藝與不加臭氧的BT、BTC和BTCC1大體相同；在降低UV消光值方面，OTo、BTOC和BTOCC1比BT、BTC和BTCC1貢獻要大。CHCI3及CCI4和NH3-N經BT工藝處理的貢獻比OTo大。經過相同預處理的各個組合工藝，BTC、BTCC1去除有機物比BTOC、BTOCC1稍微差一些。經過常規工藝處理后，加臭氧處理的作用似乎不明顯。
　　這里要強調生物塔濾的特點。它在去除水中有機物的同時，一是能去除CHCI3及CCI4等低沸點有機物；二是能去除氨氮，降低其后續工藝（生物活性炭濾池）的負荷及其需氧量；三是使生物塔濾出水溶解氧接近飽和，為下一步生物處理創造好條件。由此可得到啟示，常規工藝前用生物塔濾取代臭氧進行原水處理，在BT之后，不必用臭氧氧化，而以生物活性炭濾池處理，或再鋪以其它生物處理即可滿足深度處理的要求。
　　Ames致突變試驗結果見圖。圖中橫座標為每一平皿接種的經濃縮水樣體積，縱座標為回變菌落數。橫座標為0時的回變菌落數即為陰性對照結果。根據劑量反應曲線與陰性對照，即可判斷該水樣為致突變陽性或陰性。

Ames試驗劑量一反應曲線圖

　　由圖可看出，加氯前BTC、BTOC工藝出水致突變為陰性或弱陽性，加氯后的BTCC1則變成了弱陽性，而BTOCC1則仍為陰性。
　　由上面分析表明，以BT代OTo，BTCC1代替BTOCC1工藝，其去除有機物的效果基本相同，但是，BTCC1較BTOCC1稍差一些，加氯后的BTCC1的Ames試驗為弱陽性，而BTOCC1為陰性。若能將BTCC1予以強化某一個單元工藝，則出水水質與BTOCC1相同或超過，是有可能的。
　　河床周邊的生物膜對有機物的生物轉化起著重要的作用，生物膜法中的接觸氧化池填料有很大的比表面積，使較小的池子內密集活性細菌，使有機物的轉化比天然河床效率高得多[2]。將常規凈化工藝設備改為既有反應、沉淀作用，又有生物膜的凈化作用的設備，從而，有機物去除效率可大大提高；甚至可降低快濾池濾速，使之有生物濾池作用。這樣，BTCC1工藝成為BTBCC1工藝（TB表示生物處理化了的常規凈化工藝），實現水廠常規凈化工藝的生物處理化應該是行之有效的。

　　3　實現水廠常規凈水工藝生物處理化措施

　　生物濾塔接觸時間只有1min，而生物處理作用顯著，其填料中粘附的菌膠團中的細菌為了取得更多的食物，可以進入水中，胞外酶也會游離于水中，這種帶有細菌和胞外酶的水進入反應池、快速濾將會繼續發揮生物作用。如果提高反應池、沉淀池、濾池中微生物和酶的濃度，提高水中溶解氧，則有機物去除效率可大大提高。經生物處理的原水，甚至有節約加礬量，延長濾池周期的作用。
　　3.1　原水預處理采用生物塔濾或流化床生物濾池
　　生物塔濾　采用立波－Ⅲ填料，6m高度，水力負荷12m3/m2·h，自然通風。
　　流化床生物濾池　采用輕質粒料，以降低能耗，膨脹率取60%，曝氣要求出水DO達到80%～90%飽和率，以保證后續處理需氧要求。
　　3.2　反應池改進
　　反應池采用回流式、折流式、折板式，保持原有過水斷面流速，或保持原有GT值，用斜板或立板分隔，作為附著生物的填料，間距5cm，以利于形成生物膜，停留時間維持原值，亦可考慮柔性填料。
　　3.3　沉淀池和各型澄清池
　　沉淀池、各型澄清池加斜板、斜管或柔性填料，以附著生物膜。上升流速應不大于1mm/s或保持沉淀池原有水力負荷，即不縮短停留時間，以發揮生物反應作用。
　　沉淀池或澄清出水，要有20～30cm的跌水曝氣，以保證后續濾池的需氧。
　　氣浮池中也可加斜板或柔性填料，使之成為具有生化作用的氣浮池。
　　3.4　砂濾池
　　砂濾池加厚濾層至1m，濾速降低至3～6m/h，最好能有氣水沖洗裝置。
　　3.5　活性炭生物濾池
　　活性炭生物濾池視需要而定，處理上海黃浦江原水應有此設備。生物活性炭濾池濾料層厚度2m，濾速10m/h。
　　3.6　加氯或二氧化氯消毒
　　最后一道工序，是加氯或二氧化氯消毒。
　　由于形成5級生物處理和1級加氯處理的組合凈水工藝。
　　4～5級生物處理工藝中，以沉淀池、各類澄清池或氣浮池為主；反應池、快濾池則視情況決定，因為它們的容積小，水的停留時間較短。
　　采用生物塔濾預處理，實踐證明不會造成沉淀池中礬花上浮。但若采用其它曝氣措施，應防止礬花吸附氣泡上浮，在反應池中采用立板，要有清除積泥的措施。

　　4　常規設備生物處理的經濟性

　　設有2萬m3/d的常規處理水廠一座，由于水質原因，進行設備改造。第1方案采用臭氧預處理，并在快濾池后增加生物活性炭濾池；第2方案采用生物塔濾預處理，沉淀池加斜板或斜管，快濾池后加生物活性炭濾池，兩方案的經濟比較如下：

　　無論設備的費用，還是電耗，第2方案均比第1方案更經濟。此外，在管理上第一方案比第二方案也要復雜得多。綜上所述，水廠常規處理設備生物處理化是合理和可行的。

　　5　參考文獻

　　[1]岳舜琳等，生物氧化處理黃浦江原水的研究，上海環境科學，1990，9(6):15～19
　　[2]鄭元景等，生物膜法處理污水，第一版，北京：中國建工出版社，1986，21～26

（1991年5月12日收到修改稿）