粉末活性炭采用膜生物反应器处理含铁,含锰,含氨氮地下水实验结果

粉末活性炭采用膜生物反应器处理含铁,含锰,含氨氮地下水实验结果

    地下水中同时含铁、含锰和含氨氮是一个较普遍的问题,铁、锰和氨氮的污染对人类饮用水的健康造成了一定的威胁。本文针对地下水源水含铁、锰、氨氮(Mn2+=1.0 mg/L,Fe2+=15 mg/L,NH4+-N=1.8 mg/L)的特点,构建粉末活性炭-膜生物反应器(PAC-MBR)对此种水进行去除效能及膜污染研究。为了考查PAC-MBR的抗污染负荷,本试验研究MBR采用三种进水,一种是地下水原水,另外两种是不同曝气量(DO为9 mg/L和6 mg/L)情况下接触氧化生物滤池出水。首先,考查溶解氧分别为9 mg/L和6 mg/L时接触氧化砂滤池铁、锰、氨氮的出水效果,明确PAC-MBR进水生物滤池控制参数。
    试验结果表明,在溶解氧为9mg/L时,滤柱成熟后,铁、锰、氨氮的出水浓度分别低于0.12 mg/L、0.1 mg/L、0.02 mg/L;在溶解氧为6 mg/L的滤柱,铁、锰、氨氮的出水浓度分别为0.15 mg/L、0.2 mg/L和1.0 mg/L。其次,PAC-MBR系统处理不同含量的铁、锰、氨氮进水时,在进水为滤后水的两个膜池中分别投加PAC为1 g/L和4 g/L,在进水为原水的膜池中投加PAC为2 g/L。3个系统中,锰的出水都能达到0.05 mg/L,氨氮达到0.02 mg/L,在进水为滤后水的两个系统铁出水低于0.08 mg/L,进水为原水的系统铁出水低于0.15 mg/L。
    粉末活性炭投量的增加会缩减除铁、除锰成熟期,从45天到40天,对除氨氮没有影响,污染物浓度的增加会增加除铁、除锰、除氨氮的成熟期,分别从48天到45天、50天到45天、35天到20天,且最终出水铁稳定浓度会受到进水污染物浓度的影响,进水为源水和滤后水的出水铁为0.15 mg/L和0.05 mg/L。此外,在膜污染方面,经过长达222天的连续运行发现,变换进水的单一系统中(PAC投量为2 g/L的系统),污染物浓度的升高(由砂滤出水变为地下水原水),跨膜压差增长迅速,在0-140天里跨膜压差增长了9.1 k Pa,在140-222天共82天里增长了32.6 k Pa;不同粉末活性炭投加量(1 g/L和4 g/L)的系统处理砂滤出水时,在0-140天增加了8.1 k Pa,在140-222天共82天增加了16.5 k Pa,在PAC投量为4 g/L的系统,在0-140天增加了6.7 k Pa,在140-22天共82天增加了3.7 k Pa,PAC投加量增加,膜污染减轻;比较PAC-MBR系统中PAC投量和污染物浓度的比率,PAC投量多(4 g/L),污染物物浓度低(滤后水)的系统膜污染最轻,PAC投加量少(1 g/L),污染物浓度低(滤后水)和PAC投加量较少(2 g/L),污染物浓度高(原水)的系统膜污染均比较严重。而且,本文采用高通量测序对于接触氧化砂滤柱在溶解氧分别为9 mg/L和6 mg/L条件下的锰砂和PAC-MBR系统中PAC投量为4 g/L和2 g/L的膜表面以活性炭为主的沉积物进行分析,发现4个样品中均出现了已知的铁锰细菌和硝化细菌,其中在砂滤柱中Hyphomicrobium(生丝微菌属)、Flavobacterium(黄杆菌属)和Planctomyces(浮霉状菌属)、Nitrosomonas(亚硝化单胞菌属)为优势菌种,在PAC-MBR系统中Pseudomonas(假单胞菌属)、Nitrospira(硝化螺菌属)和Leptothrix(纤发菌属)为优势菌种。

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