龍小慶 　　王占生
清華大學環境科學與工程系

　　摘　要：本文主要研究活性濾池對水廠沉淀出水中有機物和氨氮的去除規律，并與水廠砂濾池進行比較。結果表明：(1)無論活性濾池進水(水廠沉淀出水)中是否有余氯，它對有機物(以總有機碳TOC表示)、氨氮、亞氮均有去除作用。如果濾前加氯(余氯為0.5mg/L)，TOC和氨氮沿程均有去除，去除率分別為37.5％和82.1％，亞氮在活性濾料40cm以上有所上升，經過余下濾層后得以去除，總去除率為72.8%；如果濾前不加氯，氨氮和亞氮沿程均有去除，去除率均有90％左右；(2)水廠砂濾對氨氮去除不明顯(去除率僅為3.1％)，TOC去除率為12.5％，亞氮反而略有上升。
　　關鍵詞：微污染水源水；活性濾池：砂濾：TOC：氨氮；亞氮

　　有機物和氨氮是目前微污染水源水中較為普遍的兩種污染物，而常規水處理工藝對它們的去除能力有限，導致飲用水生物穩定差、輸配水管道中易滋長細菌、后加氯量增加、消毒副產物增多、致癌風險提高等問題[1]，另外，飲用水中氨氮濃度較高，在消毒時會產生令人厭惡的嗅和味[2]。因此，研究對它們的去除是目前給水處理工作者關心的主要課題之一。而最經濟可行的方法是在現有工藝基礎上進行改造。　　
　　本文以中國南方某市水廠的沉淀池出水為研究對象(該水廠采用混凝、沉淀、過濾(濾前加氯)和氯消毒水處理工藝)。在普通砂濾池上填放活性濾料，改造為活性濾池，并研究其去除特性和機理，為水廠改造提供有益的指導。

1　試驗裝置、材料及運行條件

　　試驗裝置如圖1所示。裝置由有機玻璃制成圓柱形，內徑為10cm。活性濾料層高60cm，砂層高30cm(粒徑分布為0.5—1.2mm)，承托層高30cm。反沖洗排水管在濾料上方80cm處，沿程設有取樣口。過濾時濾料表面上水深150cm，表面曝氣(氣水比維持在0.5—1：1)，濾速取8m/h，工作周期為48h，反沖時控制整個濾料層膨脹率為20—30％，反沖時間5—6min。

2　測試方法　　

　　TOC：島律—5000TOC儀；氨氮：鈉氏試劑分光光度法(721：分光光度計)；亞硝酸鹽氮：重氮化偶合分光光度法(721分光光度計)；余氯：袖珍比色計。

3 結果及討論

3.1　TOC的去除效果

　　活性濾池對TOC沿程的去除效果見圖2。

　　由圖2可見，活性濾池由上至下的TOC值逐漸降低，其中活性濾料層(O—60cm)的去除率為32.1％，總去除率為37.5％。說明有機物的去除大都由活性濾層承擔，是活性濾料吸附和其上生物膜生物降解共同作用結果。
3.2　NH₄⁺-N、NO₂^--N的去除
　　活性濾池對NH₄⁺-N、NO₂^--N沿程的去除效果如圖3、圖4所示。圖中進水未加氯是指，將沉淀出水未加氯就進入一個尺寸、配置等與前一活性濾池均相同的另一活性濾池，運行條件也都一樣。
　　一般認為，由于亞硝酸細菌的比增長速度(μ_NS)小于硝酸細菌的比增長速度(μ_NR)，且硝化反應常數KN很小，所以在穩態條件下，亞硝酸鹽的積累量是很少的^[3]。但由圖3、圖4可見，當在進水(水廠沉淀出水)中
加氯(防止濾池中藻類繁殖)時，NH4+-N在活性濾池中的去除規律與NO₂^--N的去除規律有所不同，NH4+-N濃度是沿程逐漸降低，經過活性濾料層去除串已達70％左右，總去除率為80％左右：而N0₂^--N濃度在活性濾料層40cm以上是逐漸上升的，經過余下濾層后，才得以去除，總去除串為70%左右。當進水中無余氯時，NH4+-N及N0O₂^--N的濃度均是沿程逐漸降低，去除率均在90％左右。分析其原因主要可能是，上層活性濾料可去除水中余氯，有利于微生物在余下濾層中生長繁殖。另一方面，亞硝酸茵可能比硝酸茵耐氯些(圖3、圖4表明，盡管在活性濾科40cm之上還有余氯，但NH4+-N仍有一定的去除率，而NO₂^--N出現累積)。當然這還有持更多的試驗加以證實。

3.3 與普通砂濾池去除效果的對比
　　表1是活性濾池與普通砂濾池去除效果的對比。

水樣 NH₄⁺-N(mg/L) NO₂^--N(mg/L) TOC(mg/L) 加氯沉淀水 2.29 0.081 5.6 活性濾池出水 0.41(82.1%) 0.022(72.8%) 3.5(37.5%) 水廠砂濾出水 2.22(3.1%) 0.117(/) 4.9(12.5%)

　　表1表明，活性濾池對TOC的去除率比水廠砂濾池高25.0％，對氨氮的去除率高79.0％，水廠砂濾出水的亞硝酸鹽氮略微升高。這主要是由于活性濾料能為微生物的生長繁殖提供良好的條件，如較大的比表面積、表面較粗糙，能富積有機物和溶解氧、脫氯等。而且一旦掛上膜后，由于生物膜上微生物的長期固定培養，它們對各種不利環境因素有較強的適應性，比單體細胞對消毒劑具有更強的抵抗能力[1]。而砂粒較平整、光滑、無孔、無吸附作用，也不能去除水中余氯，因此，當進水中有氯時，掛膜較為困難。

4　結論

　　(1)無論活性濾池進水中是否有余氯，它對TOC、氨氮、亞氮均有去除作用。如果濾前加氯(余氯為0.5mg/L)，TOC和氨氮沿程均有去除，去除率分別為37.5％和82.1％，亞氮在 活性濾料40cm以上有所上升，經過余下濾層后得以去除，總去除率為72.8%；如果濾前不加 氯，氨氯和亞氮沿程均有去除，去除率均有90％左右；
　　(2)水廠砂濾對氨氮去除不明顯(去除率僅為3.1％)，TOC去除率為12.5％，亞氮反而略有上升。

參考文獻：

　　1.王占生，劉文君。微污染水源飲用水處理。北京：中國建筑工業出版社，1999，10。
　　2.葉輝，許建華。飲用水中的氨氮問題。中國給水排水，2000，(11)：31-34。
　　3.顧夏聲。廢水生物處理數學模式(第二版)。北京：清華大學出版社，1997，12。