粉末活性炭采用膜生物反應器處理含鐵,含錳,含氨氮地下水實驗結果

粉末活性炭采用膜生物反應器處理含鐵,含錳,含氨氮地下水實驗結果

    地下水中同時含鐵、含錳和含氨氮是一個較普遍的問題,鐵、錳和氨氮的污染對人類飲用水的健康造成了一定的威脅。本文針對地下水源水含鐵、錳、氨氮(Mn2+=1.0 mg/L,Fe2+=15 mg/L,NH4+-N=1.8 mg/L)的特點,構建粉末活性炭-膜生物反應器(PAC-MBR)對此種水進行去除效能及膜污染研究。為了考查PAC-MBR的抗污染負荷,本試驗研究MBR采用三種進水,一種是地下水原水,另外兩種是不同曝氣量(DO為9 mg/L和6 mg/L)情況下接觸氧化生物濾池出水。首先,考查溶解氧分別為9 mg/L和6 mg/L時接觸氧化砂濾池鐵、錳、氨氮的出水效果,明確PAC-MBR進水生物濾池控制參數。
    試驗結果表明,在溶解氧為9mg/L時,濾柱成熟后,鐵、錳、氨氮的出水濃度分別低于0.12 mg/L、0.1 mg/L、0.02 mg/L;在溶解氧為6 mg/L的濾柱,鐵、錳、氨氮的出水濃度分別為0.15 mg/L、0.2 mg/L和1.0 mg/L。其次,PAC-MBR系統處理不同含量的鐵、錳、氨氮進水時,在進水為濾后水的兩個膜池中分別投加PAC為1 g/L和4 g/L,在進水為原水的膜池中投加PAC為2 g/L。3個系統中,錳的出水都能達到0.05 mg/L,氨氮達到0.02 mg/L,在進水為濾后水的兩個系統鐵出水低于0.08 mg/L,進水為原水的系統鐵出水低于0.15 mg/L。
    粉末活性炭投量的增加會縮減除鐵、除錳成熟期,從45天到40天,對除氨氮沒有影響,污染物濃度的增加會增加除鐵、除錳、除氨氮的成熟期,分別從48天到45天、50天到45天、35天到20天,且最終出水鐵穩定濃度會受到進水污染物濃度的影響,進水為源水和濾后水的出水鐵為0.15 mg/L和0.05 mg/L。此外,在膜污染方面,經過長達222天的連續運行發現,變換進水的單一系統中(PAC投量為2 g/L的系統),污染物濃度的升高(由砂濾出水變為地下水原水),跨膜壓差增長迅速,在0-140天里跨膜壓差增長了9.1 k Pa,在140-222天共82天里增長了32.6 k Pa;不同粉末活性炭投加量(1 g/L和4 g/L)的系統處理砂濾出水時,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投量為4 g/L的系統,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,膜污染減輕;比較PAC-MBR系統中PAC投量和污染物濃度的比率,PAC投量多(4 g/L),污染物物濃度低(濾后水)的系統膜污染最輕,PAC投加量少(1 g/L),污染物濃度低(濾后水)和PAC投加量較少(2 g/L),污染物濃度高(原水)的系統膜污染均比較嚴重。而且,本文采用高通量測序對于接觸氧化砂濾柱在溶解氧分別為9 mg/L和6 mg/L條件下的錳砂和PAC-MBR系統中PAC投量為4 g/L和2 g/L的膜表面以活性炭為主的沉積物進行分析,發現4個樣品中均出現了已知的鐵錳細菌和硝化細菌,其中在砂濾柱中Hyphomicrobium(生絲微菌屬)、Flavobacterium(黃桿菌屬)和Planctomyces(浮霉狀菌屬)、Nitrosomonas(亞硝化單胞菌屬)為優勢菌種,在PAC-MBR系統中Pseudomonas(假單胞菌屬)、Nitrospira(硝化螺菌屬)和Leptothrix(纖發菌屬)為優勢菌種。

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