摘要：通過中試對比研究了石英砂濾料與活性無煙煤濾料去除氨氮、亞硝酸鹽氮、濁度的效果。結(jié)果表明，不增加待濾水溶解氧，將氨氮去除至0.5mg/L以下，活性無煙煤濾料進水氨氮含量應(yīng)不高于2.0mg/L，而石英砂濾料應(yīng)不高于1.0mg/L，且石英砂濾料會造成亞硝酸鹽氮含量增加，兩種濾料均能將出水濁度控制在0.5NTU以下。

傳統(tǒng)給水處理工藝中的石英砂濾池在控制出水濁度方面起到了關(guān)鍵作用，但對氨氮的去除作用有限。采用折點加氯法去除水中氨氮，耗氯量大，費用高，且會與有機物反應(yīng)生成具有“三致”作用的鹵代消毒副產(chǎn)物。氨氮去除不徹底可能引起諸如飲用水生物穩(wěn)定性差、亞硝酸鹽偏高、消毒耗氯量大和嗅味等問題。目前，已有關(guān)于利用生物陶粒、輕質(zhì)濾料、活性炭濾池深度處理等工藝去除水中氨氮的研究明，但這些工藝需在已有水廠新建構(gòu)筑物，改造成本高、用地困難。因此，對砂濾池進行改造，使其在保障出水濁度的同時，進一步提高氨氮去除效果，對現(xiàn)有水廠的改造具有重要意義。

活性無煙煤具有豐富的多孔結(jié)構(gòu)和較大的比表面積，有利于微生物的附著，將活性無煙煤作為濾池濾料，可利用生物硝化作用去除氨氮，并截留顆粒物質(zhì)，發(fā)揮傳統(tǒng)的過濾性能。本中試對比研究了活性無煙煤濾料和石英砂濾料對氨氮的去除效果，為水廠濾池改造提供技術(shù)參考。

1 試驗部分

1.1 試驗方法

中試進水流量為5m³/h，石英砂濾料有效粒徑D₁₀=0.90mm，濾層厚度為1.2m，活性無煙煤濾料粒徑 0.8~2.0mm，碘吸附值＞600mg/g。濾層厚度為1.0m，兩組濾池濾速均為8m/h，試驗前已穩(wěn)定運行3個月自然掛膜。為模擬雨季內(nèi)河排澇造成的季節(jié)性氨氮污染，原水由東江與內(nèi)河廢水按一定比例混合配水, 經(jīng)混凝、沉淀后過濾池。

1.2 進水水質(zhì)

經(jīng)混凝、沉淀后的濾池進水水質(zhì)見表1。

表1 濾池進水水質(zhì)

1.3 檢測方法

氨氮測定采用納氏分光光度法，亞硝酸鹽氮測定采用重氮偶合分光光度法，溶解氧測定采用哈希LDO便攜式溶解氧儀，濁度測定采用哈希2100N2100P濁度儀。

2 結(jié)果與討論

2.1 氨氮的去除效果

試驗考察了過濾周期內(nèi)兩種濾料對氨氮的去除效果，如圖1所示。結(jié)果表明，在待濾水氨氮濃度升高時，活性無煙煤濾料均能穩(wěn)定有效去除氨氮，而石英砂對氨氮的去除效果不穩(wěn)定，當(dāng)待濾水氨氮高于1.0mg/L，出水氨氮高于0.5mg/L。活性無煙煤濾料表面粗糙且具有多孔結(jié)構(gòu)，而石英砂濾料表面則較平整、光滑。粗糙表面及多孔結(jié)構(gòu)使活性無煙煤濾料具有較高的比表面積，表面可附著較多的生物膜；此外，粗糙表面還可以使附著的生物膜在反沖洗時不易脫落。因此，活性無煙煤作為濾料時具有比傳統(tǒng)石英砂濾料更穩(wěn)定有效的去除氨氮的能力。

當(dāng)待濾水氨氮濃度為2.0mg/L時，活性無煙煤濾料濾池出水溶解氧含量降至0.9mg/L，相比于待濾水消耗了約7.8mg/L，出水氨氮為0.3mg/L，由此計算出去除1mg/L氨氮實際需要消耗溶解氧為4.60mg/L，與理論值4.57mg/L基本一致。因此，受溶解氧含量的限制，若不采取純氧曝氣等措施增加待濾水溶解氧，活性無煙煤濾料可去除氨氮濃度的上限約為2.0mg/L，否則出廠氨氮將高于《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）的限值0.5mg/L。

2.2 亞硝酸鹽氮的去除效果

試驗考察了過濾周期內(nèi)兩種濾料對亞硝酸鹽氮的去除效果，如圖2所示。結(jié)果表明，待濾水亞硝酸鹽氮含量在0.107~0.254mg/L之間，活性無煙煤濾料濾池出水中亞硝酸鹽氮含量接近為0，基本完全去除，而石英砂濾料濾池在進水氨氮升高時，出水亞硝酸鹽氮含量比進水有升高，這可能是進水的氨氮被亞硝化菌轉(zhuǎn)化為NO₂^-N，而石英砂濾料的硝化菌數(shù)量及活性無法將水中原有的NO2-N和氨氮轉(zhuǎn)化形成的NO₂^-N全部去除，造成了亞硝酸鹽氮的積累。

2.3 濁度的去除效果

試驗考察了過濾周期內(nèi)兩種濾料對濁度的去除效果，如圖3所示。結(jié)果表明，待濾水濁度在1.14~3.24NTU之間，石英砂濾料和活性無煙煤濾料濾池均可將濁度降低至0.5NTU以下，說明這兩種濾料截留顆粒、保障出水濁度方面均有顯著效果。

3 結(jié)論

3.1 不增加待濾水溶解氧，將氨氮去除至0.5mgL以下，活性無煙煤濾料進水氨氮含量應(yīng)不高于2.0mg/ L，而石英砂濾料應(yīng)不高于1.0mg/L, 活性無煙煤濾料去除氨氮效果明顯優(yōu)于石英砂濾料。

3.2 待濾水氨氮含量高于1.5mg/L時，石英砂濾料出水亞硝酸鹽氮含量比進水更高，可能是由氨氮轉(zhuǎn)化的亞硝酸鹽氮在濾層積累所致，而活性無煙煤濾料對亞硝酸鹽氮去除效果顯著，未發(fā)現(xiàn)存在積累。

3.3 待濾水濁度在1.14~3.24NTU之間，石英砂濾料和活性無煙煤濾料濾池均可將濁度降低至0.5NTU以下，說明這兩種濾料在截留顆粒、保障出水濁度方面均有顯著效果。