陸少鳴 李東 胡常浩

(華南理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，廣東廣州510006)

自來水廠“混凝－沉淀－砂濾－消毒”常規(guī)凈水工藝的主要作用是去濁與滅菌，對(duì)原水中的氨氮和溶解性有機(jī)物的去除效果甚微.為了解決經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展與水源污染嚴(yán)重之間的矛盾，保障飲用水安全，我國(guó)在“十五”期間首次確定了以臭氧－生物活性炭(O3-BAC)深度工藝作為微污染水源保障供水安全的主流工藝，在自來水廠“混凝－沉淀－砂濾”常規(guī)工藝中投加臭氧，并后置降流式生物活性炭濾池(DBACF)進(jìn)行深度處理.通過臭氧氧化、顆?；钚蕴课脚c生化協(xié)同作用，該工藝對(duì)常規(guī)工藝出水殘留的微污染物質(zhì)凈化效率高，應(yīng)對(duì)水源突發(fā)污染能力強(qiáng)［1］.據(jù)統(tǒng)計(jì)，自2004年廣州市南洲水廠100萬(wàn)t/d規(guī)模的DBACF深度處理工程投產(chǎn)以來，我國(guó)珠三角地區(qū)目前已經(jīng)有3座DBACF工藝水廠，總處理規(guī)模達(dá)到180萬(wàn)t/d，全國(guó)已有20多座DBACF工藝水廠，累計(jì)深度處理規(guī)模接近1000萬(wàn)t/d［2］.但是，由于珠三角地區(qū)常年高溫潮濕，在已建成的DBACF工藝水廠不同程度地出現(xiàn)了炭濾池孳生微型生物問題，對(duì)飲用水安全產(chǎn)生了新的隱患［3］.

給水曝氣生物濾池預(yù)處理工藝凈化原水的氨氮硝化率高，除鐵除錳效果顯著，預(yù)氧化助凝作用優(yōu)于其它工藝，借助對(duì)常規(guī)工藝的生物強(qiáng)化顯著提高了有機(jī)物的總?cè)コ?此外，前置生物處理單元易于現(xiàn)有水廠的升級(jí)改造，可以利用原水提升泵的富裕水頭，工程建設(shè)中不影響正常供水［4］.但是前置生物處理單元承受原水高濁度以及水生生物的不利影響，增加了運(yùn)行維護(hù)的難度;而且直接處理原水不適合選用顆粒炭作為濾料.以新塘水廠高速給水曝氣生物濾池(HUBAF)為例，由于其采用了輕質(zhì)陶粒濾料，就吸附作用而言，無法與顆?；钚蕴肯嗵岵⒄?，故在應(yīng)對(duì)水源突發(fā)污染事故方面有所遜色［5］.

中置生物濾池設(shè)在常規(guī)工藝的沉淀池與砂濾池之間，通過混凝沉淀已經(jīng)去除了進(jìn)水中絕大部分的濁度物質(zhì)，有條件采用顆粒炭濾料進(jìn)行高效吸附與生化，又有砂濾池殿后，不需要對(duì)出水濁度和微生物指標(biāo)加以控制，故可以采用升流式曝氣生物活性炭濾池(UBACF)技術(shù)，通過鼓風(fēng)曝氣供氧和促進(jìn)傳質(zhì)，提高氨氮硝化率和有機(jī)物的生物降解能力，濾池的沖洗標(biāo)準(zhǔn)也有所降低.當(dāng)然，UBACF對(duì)待濾水濁度的要求有所提高，而且用于現(xiàn)有水廠改造時(shí)實(shí)施難度較大，通常僅適合新建水廠應(yīng)用.

在亞熱帶地區(qū)，地表水最低水溫在10℃以上，平均水溫在20℃以上，針對(duì)氨氮和有機(jī)物微污染飲用水源，適合在給水常規(guī)工藝的基礎(chǔ)上增加給水生物處理工藝.而且隨著新國(guó)標(biāo)的實(shí)施，將有更多的自來水廠在常規(guī)工藝基礎(chǔ)上增加生物處理工藝.文中通過對(duì)比后置、前置和中置給水生物濾池3種工藝的特點(diǎn)，以期為自來水廠采用給水生物濾池技術(shù)進(jìn)行升級(jí)改造提供參考.

1 工程案例及對(duì)比試驗(yàn)

1.1 后置給水生物濾池工程案例

1.1.1 某自來水廠DBACF工程概況

珠三角某自來水廠采用全流程O3-BAC工藝，凈水規(guī)模為100萬(wàn)t/d，自2004年底建成投產(chǎn)至今已運(yùn)行6年，水源水質(zhì)屬于地表水Ⅱ－Ⅲ類，出廠水符合(GB 5749—2006)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》.

1.1.2 水廠DBACF工藝流程及技術(shù)原理

該水廠采用“預(yù)臭氧—混凝—沉淀—砂濾池—后臭氧—DBACF—消毒—清水池”工藝流程，如圖1所示.原水首先進(jìn)預(yù)臭氧接觸池，通過水射器定量投加臭氧，預(yù)臭氧量0～1.5 mg/L，接觸時(shí)間≥4 min;然后進(jìn)行“混凝—沉淀—砂濾”常規(guī)處理，砂濾池采用均勻級(jí)配粗砂濾料，其有效粒徑 d10=0.9～1.1mm，厚度1.2m，設(shè)計(jì)濾速 9 m/h;常規(guī)處理出水進(jìn)后臭氧接觸池，通過微孔擴(kuò)散器投加臭氧，后臭氧量為0～2.5 mg/L，投加量由出水余臭氧質(zhì)量濃度(ρ)自動(dòng)控制，ρ的設(shè)定范圍為0 ～0.4mg/L，接觸時(shí)間≥10 min;再經(jīng)DBACF吸附和生化.DBACF采用φ1.5mm煤質(zhì)柱狀炭，厚度2 m，下部為0.5 m 厚粗砂墊層(同砂濾池)，設(shè)計(jì)濾速為9m/h;DBACF出水進(jìn)行消毒和加堿調(diào)節(jié)pH值，最后進(jìn)入清水池.

圖1 珠三角某自來水廠DBACF工藝流程圖Fig.1 DBACF process flow of a waterworks in Pearl River Delta area

DBACF工藝原理如下:

(1)預(yù)臭氧—常規(guī)處理.在常規(guī)處理前投加臭氧，旨在利用臭氧的預(yù)氧化作用［6］提高常規(guī)處理的效果.預(yù)臭氧可以降低原水中顆粒物表面電荷的穩(wěn)定性從而增強(qiáng)混凝作用［7-8］，去除溶解性鐵和錳、藻類，減輕色度，改善臭味，并直接氧化去除部分簡(jiǎn)單的有機(jī)物及其它還原性物質(zhì).與反應(yīng)池前加氯相比，預(yù)臭氧可以減少有機(jī)氯化物的生成.

(2)后臭氧—DBACF—消毒.后臭氧—DBACF將臭氧氧化與消毒、活性炭吸附和生物氧化降解功能合為一體.臭氧的作用首先是消毒，它可以將原水?dāng)y帶的賈第蟲與隱孢子蟲等耐氯性強(qiáng)的致病微生物滅殺;針對(duì)常規(guī)工藝出水殘留的微污染物質(zhì)，臭氧除了能直接去除部分簡(jiǎn)單的有機(jī)物及其它還原性物質(zhì)外，還能將水中難降解的大分子有機(jī)物氧化成小分子有機(jī)物，提高處理水的可生化性，而且分解后的小分子有機(jī)物親水性得到提高，更容易被活性炭吸附和被附著在活性炭上的細(xì)菌生物降解［9］;臭氧氧化后生成的氧氣能在DBACF生化過程中起充氧作用［10］.DBACF出水加氯消毒，并保證出廠水余氯滿足管網(wǎng)余氯消耗的要求.在DBACF后加氯消毒可以減少氯化消毒副產(chǎn)物的生成.

1.2 前置給水生物濾池工程案例

1.2.1 新塘水廠HUBAF工程概況

新塘水廠原水取自東江北干流，其主要的超標(biāo)項(xiàng)目是氨氮和有機(jī)污染物，原水氨氮質(zhì)量濃度常在1.0mg/L 以上，但不超過 3.0mg/L;CODMn有時(shí)超過4mg/L，個(gè)別時(shí)段甚至超過6mg/L，其它水質(zhì)指標(biāo)常年處于(GB 3838—2002)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的Ⅱ－Ⅲ類.水廠原有工藝為常規(guī)工藝，要求進(jìn)行工藝升級(jí)改造，保證供水水質(zhì)達(dá)到新國(guó)標(biāo)(GB 5749—2006).限于實(shí)施條件，新塘水廠沒有足夠的場(chǎng)地興建DBACF工程，而且由于廣州市東部供水緊張，需要保證新塘水廠在施工期間正常生產(chǎn).為此，確定采用高效生物預(yù)處理工藝.新塘水廠HUBAF工程于2009年動(dòng)工，于2010年11月建成投產(chǎn)，生物預(yù)處理規(guī)模為73.5萬(wàn)t/d，供水水質(zhì)完全符合(GB 5749—2006)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》.

1.2.2 新塘水廠HUBAF工藝流程及技術(shù)原理

新塘水廠采用“HUBAF—常規(guī)處理”工藝流程，如圖2所示.來自現(xiàn)有原水提升泵站的原水流入HUBAF系統(tǒng)的進(jìn)水渠和配水渠，經(jīng)10目濾網(wǎng)截濾后進(jìn)入各座HUBAF的配水配氣槽.集中的鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)通過池內(nèi)膜孔曝氣管或單膜孔曝氣濾頭進(jìn)行曝氣，與池內(nèi)水流同向上升，穿過濾頭、0.3 m卵石墊層和3.2m厚φ6～10 mm輕質(zhì)陶粒濾層，凈化出水流入出水槽，然后匯流進(jìn)入水廠常規(guī)處理系統(tǒng).HUBAF采用氣水聯(lián)合上、下沖洗系統(tǒng)，沖洗水源為HUBAF出水，沖洗排水與HUBAF出水匯合.

圖2 新塘水廠HUBAF工藝流程圖Fig.2 Process flow of HUBAF in Xintang waterworks

HUBAF工藝原理如下:HUBAF輕質(zhì)陶粒表面的硝化菌生物膜能夠在數(shù)分鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)氨氮的硝化，因此，HUBAF采用14～16 m/h的高濾速仍能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)處理出水氨氮質(zhì)量濃度小于0.5 mg/L的目標(biāo)，占地面積大幅度減小.HUBAF預(yù)氧化削弱了大分子有機(jī)物以及藻類對(duì)混凝沉淀的干擾，而膠體物質(zhì)流經(jīng)濾料后Zeta電位降低，被截濾的懸浮顆粒物(SS)又隨沖洗排水全部流入反應(yīng)池，因而具有助凝作用［11］.HUBAF不僅通過預(yù)氧化除鐵除錳，也會(huì)在陶粒表面形成類似鐵砂和錳砂的催化膜，起到加速除鐵除錳的作用.HUBAF出水?dāng)y帶生物膜和大量溶解氧，對(duì)后續(xù)常規(guī)處理系統(tǒng)具有生物強(qiáng)化作用，由于常規(guī)工藝的水力停留時(shí)間(HRT)長(zhǎng)達(dá)1～2 h以上，故可以顯著提高有機(jī)物的去除效果.

1.3 前置與后置給水生物濾池對(duì)比中試

1.3.1 HUBAF與 DBACF對(duì)比中試概況

新塘水廠選擇HUBAF工藝之前，于2009年初進(jìn)行了HUBAF與DBACF對(duì)比中試.兩中試系統(tǒng)按照設(shè)計(jì)參數(shù)穩(wěn)定運(yùn)行后，于同年3月份進(jìn)行同期對(duì)比研究.新塘水廠原水水質(zhì)在2009年3月份達(dá)到一年中最差，中試側(cè)重考查兩者硝化氨氮和去除CODMn的水平.

1.3.2 HUBAF與DBACF對(duì)比中試工藝流程

HUBAF中試裝置設(shè)計(jì)流量為15 m3/h，工藝流程如圖3所示.HUBAF裝φ6～10 mm輕質(zhì)陶粒，厚3.2m，下部卵石墊層厚0.3 m，濾速 16 m/h;反應(yīng)器HRT=13min;沉淀器表面負(fù)荷7m3/(m2·h);砂濾器裝均勻級(jí)配砂濾料，厚1.2 m，有效粒徑 d10=0.9 ～1.1mm，濾速9m/h.

圖3 HUBAF—常規(guī)處理中試系統(tǒng)工藝流程圖Fig.3 Process flow of HUBAF-conventional treatment pilot test

DBACF工藝中試裝置設(shè)計(jì)流量為15m3/h，工藝流程圖與圖1類似.預(yù)臭氧接觸池HRT=4min，設(shè)計(jì)臭氧投加量0 ～1.0mg/L，現(xiàn)階段投加量0.5mg/L;常規(guī)處理試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)參數(shù)同HUBAF—常規(guī)處理中試;后臭氧接觸池HRT=13min，設(shè)計(jì)臭氧投加量0～2mg/L，現(xiàn)階段投加量0.5mg/L;DBACF 裝 φ1.5mm柱狀炭，厚2m，下部砂墊層厚0.5m，濾速9m/h.

1.4 中置與后置給水生物濾池工藝對(duì)比試驗(yàn)

1.4.1 UBACF中試系統(tǒng)與自來水廠DBACF工藝對(duì)比試驗(yàn)概況

為了比較UBACF與DBACF工藝的效果，2011年在前述(第1.1節(jié))某自來水廠開展了UBACF中試，以該廠的沉淀池出水(待濾水)作為UBACF中試系統(tǒng)的進(jìn)水，同步比較 UBACF中試與水廠DBACF工藝最終出水的微型生物以及氨氮、CODMn和UV254的去除效果，同時(shí)也將UBACF中試與自來水廠O3-BAC工藝的砂濾池出水的微型生物進(jìn)行比較，以反映UBACF工藝較常規(guī)工藝對(duì)微型生物泄漏的改善情況.

1.4.2 UBACF 中試工藝流程

UBACF中試裝置設(shè)計(jì)流量為12 m3/h，工藝流程如圖4所示.后臭氧接觸池HRT=11 min，來自水廠沉淀池的出水已經(jīng)過0.3mg/L臭氧預(yù)氧化，后臭氧投加量1.0mg/L;UBACF裝1.5mm柱狀炭(取自水廠炭濾池)，厚2m，下部敷設(shè)0.7 m厚φ3～5 mm陶粒，濾速10.5m/h.UBACF擁有砂濾池殿后，無需嚴(yán)控生物活性炭濾池(BACF)的出水濁度等過濾指標(biāo)，故采用升流式雙層濾料曝氣生物活性炭濾池，并設(shè)有鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng);砂濾器裝填的石英砂取自水廠砂濾池，厚1.2m，濾速9m/h.

圖4 UBACF工藝中試系統(tǒng)流程圖Fig.4 Process flow of UBACF pilot test system

2 工藝效果分析

2.1 某自來水廠DBACF工藝

2.1.1 DBACF 凈水效果分析

(1)CODMn去除效果

該自來水廠自2004年底投產(chǎn)以來，原水CODMn為0.7 ～11.2 mg/L，常規(guī)工藝出水 CODMn為 0.2 ～1.4 mg/L，平均去除率在 60%左右，DBACF出水CODMn為0.1 ～1.0mg/L，DBACF 的單元CODMn去除率為32.4% ～24.8%.在第1水文年新炭吸附容量大;第2水文年，BAC吸附能力降低，表現(xiàn)為DBACF單元CODMn去除率從第1年的32.4%降至第2年的27.3%，降幅達(dá)到5.1%.第2至第6水文年的5年間CODMn去除率僅下降2.5個(gè)百分點(diǎn)，說明DBACF吸附與生化再生趨于動(dòng)態(tài)平衡，其主要依靠生物降解去除有機(jī)物，CODMn去除效果趨于穩(wěn)定.

(2)氨氮去除效果

該廠原水氨氮質(zhì)量濃度為0.02～1.40mg/L，常規(guī)工藝出水的為0.02～0.55 mg/L，DBACF出水的為0.02～0.52mg/L.DBACF對(duì)氨氮不具有吸附作用，完全依靠顆粒炭表面的自養(yǎng)菌生物膜硝化氨氮［12］，去除氨氮效果有限，通常只能將原水氨氮從2 mg/L降至0.5mg/L以下，一旦原水氨氮高于2 mg/L，則出廠水氨氮超標(biāo)率迅速上升.其原因有兩點(diǎn):其一，后臭氧接觸池出水溶解氧僅夠去除約1.5mg/L的氨氮;其二，DBACF內(nèi)水流近層流，氨氮傳質(zhì)能力不足.

(3)微型生物去除效果

DBACF滋生多種浮游生物和底棲動(dòng)物，微型生物種類和數(shù)量呈季節(jié)性變化，由于不能在炭濾池中加氯消毒，炭床下部敷設(shè)的0.5m厚濾砂對(duì)活體微型生物沒有截濾作用.微型生物穿透生物活性炭濾池后，經(jīng)過加氯消毒，雖然絕大部分可以在清水池內(nèi)滅殺［13］，但是出廠水可能出現(xiàn)肉眼可見物，影響出水水質(zhì).

2.1.2 DBACF 的運(yùn)行維護(hù)

水廠的砂濾池的出水濁度在0.1～0.25NTU之間，DBACF對(duì)濁度沒有進(jìn)一步的去除作用，沖洗周期為3～6d，維護(hù)管理工作量小;但是對(duì)沖洗要求較高，需保證DBACF的初濾水能夠達(dá)標(biāo).

2.2 新塘水廠HUBAF工藝

2.2.1 HUBAF 凈水效果分析

(1)CODMn去除效果

新塘水廠HUBAF工藝自2010年11月投產(chǎn)以來，原水水溫為11 ～27℃，CODMn為1.8 ～6.9mg/L;HUBAF出水 CODMn為 1.5 ～3.6 mg/L，HUBAF 的CODMn去除率 為9.4% ～27.5%.HUBAF 單元的CODMn去除率不高，其原因在于HUBAF的陶粒濾料對(duì)有機(jī)物缺少吸附能力，而濾料空床接觸時(shí)間僅為12～14 min，生化時(shí)間不足.但是HUBAF出水?dāng)y帶微生物及豐富的溶解氧，可以在反應(yīng)池與沉淀池內(nèi)繼續(xù)發(fā)揮生化作用［14］.常規(guī)工藝經(jīng)過生物強(qiáng)化，出廠水CODMn在0.8 ～2.0mg/L 之間，均小于2.0mg/L.

(2)氨氮去除效果

新塘水廠原水氨氮的質(zhì)量濃度為0.44～2.85mg/L;HUBAF出水氨氮的質(zhì)量濃度為0.02～0.48mg/L，小于0.5mg/L，說明 HUBAF 對(duì)氨氮的去除效果優(yōu)良.其原因在于輕質(zhì)陶粒表面粗糙且具有親水性，硝化與亞硝化細(xì)菌等自養(yǎng)菌生物膜能夠牢固附著，而高濾速和曝氣不斷清洗覆蓋到濾料表面的SS，保證了生物膜與水中氨氮、溶解氧的高效傳質(zhì)［15］.

(3)HUBAF預(yù)氧化作用

HUBAF預(yù)氧化作用體現(xiàn)在除錳、除鐵和助凝等個(gè)方面.在除錳、除鐵方面，水廠原水錳和鐵的質(zhì)量濃度分別為0.07 ～0.22mg/L 和0.08 ～1.60mg/L，出廠水錳和鐵的質(zhì)量濃度分別為0～0.05 mg/L和0 ～0.13mg/L，平均去除率分別達(dá)到92.0%和96.8%.HUBAF除錳、除鐵效果顯著不僅是因?yàn)樯饔?，還由于陶粒表面會(huì)形成鐵質(zhì)和錳質(zhì)活性濾膜，在曝氣氧化原水中鐵和錳的過程中起催化作用.在助凝方面，HUBAF采用大顆粒球形輕質(zhì)陶粒，可以適度流化，平均截濾濁度僅為4NTU左右，平均去除率僅為19.5%左右，既減緩了過濾水頭增長(zhǎng)，又減輕了對(duì)混凝的負(fù)面影響.HUBAF的陶粒降低了水中膠體的Zeta電位，通過預(yù)氧化大大削弱了大分子有機(jī)物對(duì)混凝的干擾，具有顯著的助凝作用，混凝劑用量可以節(jié)約30%以上，而且水廠待濾水濁度從1.0～1.5 NTU降至0.8NTU以下.

2.2.2 HUBAF 的運(yùn)行維護(hù)

生產(chǎn)運(yùn)行期間，HUBAF采用上沖洗和下沖洗結(jié)合的方式進(jìn)行反沖洗［16］:4d上沖洗，1d下沖洗.上沖洗能將截留在濾料層上部的泥和老化的生物膜有效地沖刷掉，沖洗出水直接排入出水渠;下沖洗通過氣沖下排水方式清除積累在濾料下層的惰性SS，但下沖洗水需要提升回收.沖洗前后過濾水頭損失相差3～8 cm，20座生物濾池集中鼓風(fēng)曝氣未出現(xiàn)配氣不均勻現(xiàn)象.為保證長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，HUBAF采取了保證其正常運(yùn)行的措施:進(jìn)水渠安裝10目濾網(wǎng)攔截大于2mm的顆粒物;利用底部配水區(qū)沉砂積砂，通過下沖洗系統(tǒng)予以排除.目前存在的主要問題是每日清洗濾網(wǎng)以及沖洗濾池增加了維護(hù)管理的工作量.

2.3 HUBAF與DBACF對(duì)比中試

新塘水廠2009年3月份原水氨氮的質(zhì)量濃度平均為1.24 mg/L，水廠常規(guī)工藝出水氨氮全部超標(biāo).HUBAF與DBACF兩種工藝均達(dá)到出水氨氮質(zhì)量濃度小于0.5 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)，其中HUBAF的氨氮去除率更高.各工藝的氨氮去除效果對(duì)比見圖5.

圖5 氨氮去除效果對(duì)比Fig.5 Comparison of NH3-N removal efficiency

新塘水廠2009年3月份原水 CODMn平均為3.34mg/L，水廠常規(guī)工藝出水 CODMn為 1.16 ～2.07mg/L，相對(duì)原水的CODMn平均去除率約為50.0%.HUBAF與DBACF兩種工藝的出水CODMn均小于2.0mg/L，HUBAF—常規(guī)處理生物強(qiáng)化工藝的CODMn去除率比水廠常規(guī)工藝約高11.5%，但比DBACF工藝約低2.5%.各工藝的CODMn去除率見圖6.

圖6 CODMn去除率對(duì)比Fig.6 Comparison of CODMnremoval efficiency

對(duì)比中試表明:HUBAF與DBACF兩種工藝對(duì)微污染原水的氨氮、CODMn均有很好的處理效果，均能夠達(dá)到GB 5749—2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的要求;HUBAF—常規(guī)處理生物強(qiáng)化工藝與DBACF工藝對(duì)有機(jī)物的去除水平基本相當(dāng)，能夠?qū)崿F(xiàn)深度凈水工藝的水質(zhì)目標(biāo).

2.4 UBACF中試系統(tǒng)與某自來水廠DBACF工藝的對(duì)比

2.4.1 凈水效果分析

(1)微型生物去除效果

在UBACF中試系統(tǒng)砂濾器進(jìn)水處直接投加次氯酸鈉，控制砂濾器出水余氯質(zhì)量濃度在1.5～1.7mg/L之間，與水廠水余氯量相同，出水微型生物對(duì)比情況見表1.UBACF中試系統(tǒng)中，除了搖蚊幼蟲等耐氯性強(qiáng)［17］的微型生物之外，大部分微型生物已被滅殺，最終出水對(duì)微型生物的去除效果優(yōu)于常規(guī)工藝出廠水，大部分微型生物的數(shù)量比DBACF工藝出廠水的減少95%以上.

表1 試驗(yàn)系統(tǒng)與水廠濾池出水微型生物密度對(duì)比Table 1 Comparison of tiny creature density between outlet of filter in test system and waterworks 個(gè)/m3

(2)有機(jī)物和氨氮去除效果分析

對(duì)CODMn和UV254的去除反映了去除有機(jī)物的能力.UBACF中試系統(tǒng)與DBACF工藝水廠的對(duì)比情況見表2.由表2可見試驗(yàn)系統(tǒng)與水廠最終出水的CODMn和UV254指標(biāo)在同一水平.由于原水氨氮濃度很低，兩者的氨氮處理效果區(qū)別不大.

表2 試驗(yàn)系統(tǒng)與水廠出水的表征有機(jī)物的水質(zhì)指標(biāo)對(duì)比Table 2 Comparison of indices quantifying organics between effluent of test system and that of waterworks

2.4.2 UBACF 的運(yùn)行維護(hù)

UBACF下部陶床既具有生化作用，又能夠初濾待濾水，陶床孔隙大，截濾SS后過濾水頭損失增長(zhǎng)緩慢.待濾水經(jīng)過陶床初濾之后濁度易降至1.0NTU以下，有利于炭床發(fā)揮吸附與生化作用.曝氣不僅起供氧作用，還會(huì)大大增加水中微污染物向?yàn)V料表面?zhèn)髻|(zhì)的速率［18］.其沖洗強(qiáng)度與DBACF相當(dāng)，而沖洗要求放寬，不會(huì)加重活性炭的磨損程度.由于砂濾池殿后解決了微型生物泄漏問題，UBACF的沖洗周期可以適當(dāng)延長(zhǎng)至6～10d，維護(hù)管理工作量最小.

3 結(jié)論

文中對(duì)給水生物濾池加入常規(guī)處理流程不同位置的工藝效果進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn):后置DBACF工藝臭氧和活性炭吸附容量利用率高，對(duì)有機(jī)物的去除效果好，沖洗周期較長(zhǎng)，但是負(fù)荷率低，氨氮硝化能力有限，處理氨氮高于2 mg/L的原水較難達(dá)標(biāo)，且在亞熱帶地區(qū)，其出水微型生物泄漏問題有待解決;前置HUBAF工藝可以直接將氨氮去除至0.5mg/L以下，而且預(yù)氧化和生物強(qiáng)化效果顯著，HUBAF—常規(guī)處理生物強(qiáng)化工藝對(duì)CODMn的去除率約為50%，與后置DBACF工藝基本持平，但運(yùn)行管理受到原水高濁度以及水生生物的不利影響;中置UBACF對(duì)氨氮硝化效果與前置HUBAF相同，對(duì)有機(jī)物凈化效果與后置DBACF類似，擁有活性炭吸附應(yīng)對(duì)突發(fā)污染事故的優(yōu)勢(shì)，通過后續(xù)消毒過濾可大幅度降低泄漏微型生物的風(fēng)險(xiǎn)，但用于現(xiàn)有水廠升級(jí)改造時(shí)需要增加提升泵房，且往往缺少用地空間.

［1］陸少鳴，王寧，楊立.O3-BAC給水深度處理工藝的優(yōu)化運(yùn)行［J］.華南理工大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2006，34(12):10-14.Lu Shao-ming，Wang Ning，Yang Li.Operation optimization of O3-BAC advanced treatment process for drinking water［J］.Journal of South China University of Technology:Natural Science Edition，2006，34(12):10-14.

［2］左金龍，崔福義，趙志偉，等.國(guó)內(nèi)外臭氧活性炭工藝在飲用水處理中的應(yīng)用實(shí)例［J］.中國(guó)給水排水，2006，22(10):68-72.Zuo Jin-long，Cui Fu-yi，Zhao Zhi-wei，et al.Application examples of ozone/activated carbon process to drinking water treatment［J］.China Water＆ Wastewater，2006，22(10):68-72.

［3］李小偉，劉麗君，楊宇峰，等.BAC濾池?zé)o脊椎動(dòng)物滋生對(duì)飲用水安全性的影響［J］.湖南大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2008，35(12):64-69.Li Xiao-wei，Liu Li-jun，Yang Yu-feng，et al.Influence of invertebrate colonization in biological activated carbon(BAC)filter on the safety of drinking water［J］.Journal of Hunan University:Natural Sciences，2008，35(12):64-69.

［4］潘景盛，常穎，林浩添.南方地區(qū)自來水處理生物技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用實(shí)證分析［J］.科技管理研究，2011，31(12):101-103，107.Pan Jing-sheng，Chang Ying，Lin Hao-tian.Biological pretreatment technology of water supply in south China and the practical confirmation ［J］.Science and Technology Management Research，2011，31(12):101-103，107.

［5］張曉健，陳超.應(yīng)對(duì)突發(fā)性水源污染的城市應(yīng)急供水的進(jìn)展與展望 ［J］.給水排水，2011，37(10):9-18.Zhang Xiao-jian，Chen Chao.Emergency drinking water supply against water pollution accidents in China:progress and prospect［J］.Water ＆ Wastewater Engineering，2011，37(10):9-18.

［6］金鵬康，王曉昌.水中天然有機(jī)物的臭氧氧化處理特性 ［J］.環(huán)境化學(xué)，2002，21(3):259-263.Jin Peng-kang，Wang Xiao-chang.Ozone treatment features of natural organic matters in water［J］.Environmental Chemistry，2002，21(3):259-263.

［7］朱潔，張東，陳洪斌，等.微污染水源臭氧預(yù)氧化的生產(chǎn)性應(yīng)用與生物風(fēng)險(xiǎn)探討［J］.給水排水，2011，37(2):13-19.Zhu Jie，Zhang Dong，Chen Hong-bin，et al.Full-scale application and biological risk study on pre-ozonation for mi-cro-polluted water［J］.Water＆ Wastewater Engineering，2011，37(2):13-19.

［8］王娜，馬軍，何文杰，等.強(qiáng)化混凝與臭氧預(yù)氧化強(qiáng)化處理微污染水的對(duì)比［J］.中國(guó)給水排水，2010，26(5):63-65.Wang Na，Ma Jun，He Wen-jie，et al.Comparison of enhanced treatment of micro-polluted water by enhanced coagulation and ozone pre-oxidation［J］.China Water＆Wastewater，2010，26(5):63-65.

［9］王晟，徐祖信，王曉昌.飲用水處理中臭氧－生物活性炭工藝機(jī)理［J］.中國(guó)給水排水，2004，20(3):33-35.Wang Sheng，Xu Zu-xin，Wang Xiao-chang.Mechanism of treatment with O3-BAC process for drinking water［J］.China Water＆ Wastewater，2004，20(3):33-35.

［10］劉春芳.臭氧高級(jí)氧化技術(shù)在廢水處理中的研究進(jìn)展 ［J］.石油技術(shù)與應(yīng)用，2002，6(4):278-280.Liu Chun-fang.Progress on ozonation technology of waste water treatment［J］.Science and Technology of Lcic，2002，6(4):278-280.

［11］劉文君，賀北平，張錫輝.生物預(yù)處理對(duì)受有機(jī)污染源水中膠體Zeta電位的影響研究［J］.中國(guó)給水排水，1996，12(4):27-29.Liu Wen-jun，He Bei-ping，Zhang Xi-hui.Study on Zetapotential of the colloid in the organic micro-polluted water treated by biological pretreatment［J］.China Water＆ Wastewater，1996，12(4):27-29.

［12］Cigdem Kalkan，Kozet Yapsakli，Bulent Mertoglu，et al.Evaluation of biological activated carbon(BAC)process in wastewater treatment secondary effluent for reclamation purposes［J］.Desalination，2011，265:266-273.

［13］Sun X B，Cui F Y.Study of killing and removal on chironomid larvae with oxidants in water treatment system［J］.Journal of Harbin Institute of Technology，2007，39(2):242-245.

［14］陸少鳴，楊立，陳藝韻，等.高速給水曝氣生物濾池預(yù)處理微污染原水［J］.中國(guó)給水排水，2009，25(18):65-70.Lu Shao-ming，Yang Li，Chen Yi-yun，et al.High-rate UBAF for pretreatment of micro-polluted raw water［J］.China Water＆ Wastewater，2009，25(18):65-70.

［15］李思敏，劉強(qiáng)，秦衛(wèi)峰，等.上向流曝氣生物濾池去除氨氮效果及影響因素分析［J］.中國(guó)給水排水，2009，25(3):102-105.Li Si-min，Liu Qiang，Qin Wei-feng，et al.Influencing factors of ammonia nitrogen removal by up-flow biological aerated filter［J］.China Water＆ Wastewater，2009，25(3):102-105.

［16］黃海真，陸少鳴，王娜，等.四段式生物接觸氧化池預(yù)處理微污染珠江原水研究［J］.中國(guó)給水排水，2007，23(11):39-41，59.Huang Hai-zhen，Lu Shao-ming，Wang Na，et al.Study on four-stage biological contact oxidation tank for treatment of micro-polluted raw water from Pearl River［J］.China Water＆ Wastewater，2007，23(11):39-41，59.

［17］Sun X B，Cui F Y，Zhang J X，et al.Inactivation of Chironomid larvae from drinking water by ozone and its removal using ozone-GAC process［J］.Journal of Chemical Industry and Engineering，2006，57(3):658-662.

［18］Connie D DeMoyer，Erica L Schierholz，John S Gulliver，et al.Impact of bubble and free surface oxygen transfer on diffused aeration systems［J］.Water Research，2003，37(8):1890-1904.