东深源水生物预处理工程维护检修后再启动过程水质净化效果分析陈汉辉

东深源水生物预处理工程维护检修后再启动过程水质净化效果分析陈汉辉孙国胜AnalysisonWaterQualityPurifyingEffeetduringRestartofDongshenBigSOurceWaterBiologiealPretreatmentProjeetAftertmaintenanceandRePairChenHanhujSunGuosheng摘要:为了提高水质净化效果,东深源水生物预处理工程进行曝气管网改造等维护检修工程,在工程再启动过程中,进行水质和生物监测,监测结果表明:填料长时间暴露于空气中使生物膜受到破坏,工程须经历重新挂膜再启动过程,恢复正常水质净化效果约需25天,较填料浸没在水中状况长10一15天,氨氮去除总量上升速率和填料上生物演替近似反映了这一过程;进水水质和过水量保持相对稳定有利于工程挂膜启动和水质净化效果的恢复;维护检修后,工程的水质净化效果明显提高。建议工程进行维护检修时,尽量缩短生物池抽干水时间,减少对填料生物膜破坏。关键词:生物预处理源水生物膜氨氮水质净化东深源水生物预处理工程采用生物接触氧化工艺对饮用水源源水进行预处理,共建有6个并行分布的生物池(270m/25mXsm,有效水深.38m),采用丫O丁弹性立体填料作为生物载体,填料单体尺寸为中20Omm\3000mm,比表面积为23m2/m”,填料采用绑扎形式悬挂于不锈钢支架上,填料间距为20omm。氨氮的硝化和有机物的氧化降解过程主要在生物池完成,微生物新陈代谢所需要的氧气由6台鼓风机通过曝气管网供给,采用穿孔方式供气,气水比为.0:91一1:21。生物池中微生物死亡脱落后与源水中的悬浮泥沙胶积成团.在后沉池产生自然沉降,水体被进一步沉降处理。该工程自1998年底投产以来,水质净化效果良好,对改善和保障饮用水源水质发挥着至关重要的作用。每个生物池设20个独立的曝气和填料方阵,为便于检修,各曝气方阵设计为环网,环网输气管上没有开曝气孔,造成环网区间无曝气,形成“曝气死区”,导致该区填料积泥严重,据称量,该区填料单体重17.5kg,较曝气区填料重,Ogk,超过填料中心绳承重12.5kg的设计标准,造成该区填料容易断落,水质净化能力差,这部分填料占生物池总填料的12.94%。为了解决这部分填料的过度积泥和容易脱落问题,挖掘这部分填料的水质净化潜力,2001年该工程停水检修期间,6个生物池于2001年12月6日一24日抽干水进行曝气管网改造及不锈钢支架安装加固、填料补充和恢复及加装1台鼓风机等维护检修工程,在曝气死区增加独立的“田”字形曝气管网,供气支管直接与供气钢管连接,并设供气阀门,新增曝气管开孑L孔径、间距、角度与原管网一致。现对该工程再启动过程水质净化效果进行分析,为运行管理及以后类似的改造和维护提供依据。一、测试项目与方法从12月24日恢复过水起,每天上午8:00左右测定水温,采集#2、5#生物池进口和6个生物池出口水样进行氨氮分析,每周一次进行户日值、溶解氧、浊度、高锰酸盐指数、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮监测,水质分析采用国家标准方法。为了观察工程再启动过程中填料上生物膜和动物群落的变化,在1“、4#生物池进水处、中部和出水处活动填料上、中、下各随机剪取3一4条填料丝共10余条混合成1个生物样品,置于盛水的玻璃杯中,带回室内镜检分析。作者简介:广东粤港供水有限公司,厂东深圳518021陈汉辉、1964年7月生,任职于广东粤港供水有限公司、高级工程师,从事水环境保护、管理和研究等工作地址:深圳币爱国路水库南广东粤港供水有限公司,由卜编:518021,电话:25叫4138一3413348二、结果与讨论1.工程再启动动过程中氨氮净化效果分析工程恢复过水后,大部分时间保持6一7台鼓风机开机运行,生物池出水溶解氧在8.7Omgl/以上,可满足生物硝化和氧化的需要。因停水检修期间,6个生物池有19天抽干水进行曝气管网改造及其它检修工程,填料长时间暴露于空气中,填料上生物膜受到了破坏,据,2月26日对填料丝显微观察,填料丝大多为黑褐色铁锰氧化物覆盖,可见少量管状动物残体,活体动植物体极少,工程须经历一个重新挂膜启动过程。生物预处理工艺是以氨氮硝化过程为主的生化工艺,氨氮去除情况可反映挂膜启动情况。由表1,12月24一30日,硝化工程过水量都控制在150万m“以下,但由于生物膜尚未恢复,从氨氮去除量、去除率和去除总量分析,水质净化效果都很差。由于工程过水量起伏较大,以氨氮去除量和去除率难以反映水质净化效果的变化,以氨氮去除总量(t)变化分析(见表1和图1),12月24一30日氨氮去除总量均在1t以下,12月31日猛增至2.01t。表1工程再启动动程中过水量及氨氮去除效果统计表单位:mgl/讹讹讹生物池池氨氮去除效果一一过过过水量量量量量量量量量量量量量量量(((((万m3/d)))去除量量去除率率去除总量量(((((((mg/I)))(%)))(洲)))1112月24日日73.38881.2222j5.6660.90001112月26日日104.12220.56667.5550.58881112月28日日64.57770.777720.7770.50001112月30日日131.27770.60008.7770.7999,,2月3,日日149.23331.355518.8882.0111111月2日日309、17770.60009.555,.8666111月4日日348.29990.800013.6662.7999111月6日日346.43330.766613.1112.6333,,月7日日34608881.0444173333.6000,,月9日日31389991.244424.0003.8999111月,O日日355,38881.477729.6665.2222111月12日日3920222,.399927.9995.4555111月14日日394.29991,6888324446.6222111月16日日388.56662.111137.8888.2000111月18日日313.89992.433343.5557.6333111月20日日423.79992.155543.,,9.1111111月22日日415.36662.111143.3338.7666111月24日日408.97772.277747.5559.2810.00ǎ尸à啊劝、淡邢球喊一7一l一l691011日期12131415图1工程再启动过程氨氮去除总量()t变化2002年1月,一6日大多在2一3t波动,,月7日剧增至.360t,在,月10日和16日氨氮去除总量也出现跳跃性增长,,月16日以后,氨氮去除总量基本上稳定在8t以上,标志着挂膜再启动过程完成和水质净化效果恢复。可见氨氮去除效果并不是平稳恢复的,而且每5一7日出现一次跳跃性增长。据有关资料,硝化细菌繁殖生长受水温影响大,低水温对其繁殖生长极其不利,其世代周期在10℃时为Io.od,15℃时为5.5d,20℃时为3.d0,在工程再启动期间水温介于15℃一20℃之间,氨氮去除总量的跳跃性增长与硝化细菌世代周期基本上是对应的,也说明在工程再启动过程中,填料上硝化细菌存在着富集适应期、对数生长期和稳定生长期三个阶段。在富集适应期,氨氮去除总量很小;在对数生长期,伴随着硝化细菌数量的对数增长,氨氮去除总量出现跳跃性增长;进入稳定生长期后,硝化细菌数量及代谢活性趋于稳定,氨氮去除总量也保持相对稳定。工程再启动时间约为25天,比填料浸没在水中、并保持一定的过水量和曝气量的1999年和2000年同期分别增加15和10天,与,998年底工程投入试运行挂膜启动时间相当,说明由于抽干水进行曝气管网改造及其它维护检修工程,填料暴露于空气时间太长,生物膜受到了破坏,恢复过水后,工程要经历一个重新挂膜再启动过程。2.其它主要水质指标分析由表2,从其它主要监测指标分析,在工程再启动过程中,由于曝气充氧,出水溶解氧明显上升,pH值略高于进水,氨氮去除效果提高后,由于生物硝化是一个耗氧和耗碱过程,生物池出口溶解氧浓度和P日值也趋于降低,由出水溶解氧浓度和尸日值变化也可大致反映硝化工程挂膜启动过程和水质净化效果恢复程度。浊度是由于水中悬浮颗粒、胶体、溶解态污染物和各种浮游生物造成的,工程再启动为枯水季节,水中悬浮物含量低,且填料上附着物少,有一个积泥过程,工程对浊度有较稳定的去除效果。在工程再启动过程,高锰酸盐指数去除效果出现快,但去除率低,波动大,说明源水中异养细菌数量大,繁殖生长快,但受外界因素影响大,极不稳定,由高锰酸盐指数去除率变化难以反映填料挂膜再启动过程。亚硝酸盐氮和硝酸盐氮是氨氮进行硝化反应的中间产物和最终产物,因此出水均较进水高,水质净化效果正常后,两者浓度大致保持稳定,由于过水量变化大和监测数据少,难以作进一步分析。据该工程1998年底投入运行初期水质监测结果,由于亚硝酸盐细菌的世代周期较硝酸盐细菌短,数量增长较快,氨氮氧化为亚硝酸盐氮的过程出现较早,达到稳定阶段所需的时间较短,而亚硝酸盐氮转化为硝酸盐氮的过程出现较晚,以致在挂膜启动过程中开始阶段出现氨氮去除量和硝氮生成量的不平衡,挂膜启动过程完成后,两者大致达到平衡。350表2工程再启动过程中主要水质项目监测结果统计表单位:mg/1诸诸气气水温(℃)))PH值值溶解氧氧浊度(度)))进进进水水出水水进水水出水水进水水出水水进水水出水水1112月2666,4.88814.8887.67777.78886.91119.600026.44418.444日日日15.00015.0007.49997.48880.96669.311123.00017.1111112月311116444j63337.51117.47770.50008.711120.44413.555日日日18.66618.7777.26667.1666666616.44412.777,,月8日日日日日日日日日日111月,4日日日日日日日日日日项项目目高锰酸盐指数数氨氮氮亚硝酸盐氮氮石肖酸盐氮氮时时间间间间间间间间间间间间间间间间间间间间间间间间间间间间间间间间间间间进进进水水出水水进水水出水水进水水出水水进水水出水水1112月26667.00006.47777.50006.94440.085550.06333,.19992.41000日日日6.02225.98887.20005.85550.063330.223330.805552.430001112月31114.72224.26665.68884.57770.039990.170000.344441.31666日日日4.30004.21115.19993.5,,0.040000.678880.438881.89888111月8日日日日日日日日日日111月,4日日日日日日日日日日3.工程再启动过程中填料上生物膜和动物群落的变化生物预处理工程主要依靠填料上生物膜对源水中的污染物进行吸附、絮凝、摄食、氧化和分解作用,其净化水质是一个高度综合的过程,生物膜是该工艺净化水质的直接“实施者”和主体。生物膜主要是由细菌、藻类、原生动物和后生动物等各类生物及其分泌的聚合物等所形成的粘膜状物质,悬浮颗粒和有机碎屑也沉淀或附着于填料上。硝化工程起水质净化作用的主要是各类细菌,要了解水质净化效果,最好直接测定细菌的生长情况和代谢活性,但对细菌的观察、测定和分类鉴定难度大、所需的时间很长,不能及时起到指示和预报作用。包于嘎失斗上劫物协误协椒窿与毛埃冤急岌少藏撬飞垠厄崛夕再堪飞渤版杀系%、再夙欢埃姚油廊怠故务包适宜她生…书舞件,所以那一类动物占优势间接地反映了细菌的生长状况和相应的水质状况。动物具有一定的形态特征,体形比细菌大,在显微镜下较细菌容易识别,通过对生物膜中动物进行镜检,可初步判断生物池的运行状况和水质净化程度,对工程的运行管理有指导作用。以1号生物池进水处为例(见表3),在工程再启动初期,填料丝上局部有点状生物膜,活体动植物体极少,相应地氨氮去除总量也很小。随后4次