臭氧—生物活性炭滤池在国内水厂应用的时间不长,如何对炭滤池进行日常的运行管理和维护还在摸索阶段。结合我厂的生产实际,我们在日常运行中做了一系列试验和分析,经过总结和优化,制定出比较适合我厂生产的运行参数。
一、生产和炭滤池运行概况
目前我厂的生产流程如图1所示:
图1 水厂生产工艺流程图
我厂炭滤池共48格,单格面积91m2,总滤水面积4368m2,设计正常滤速(平均)为8.80m/h。滤料层由上至下为:柱状活性炭炭层厚度2m,石英砂垫层厚度0.5m,卵石承托层0.1m。正常滤速时水体与炭层接触时间约13min。
二、滤池反冲洗周期的试验
炭滤池运行多少时间才反冲洗,资料少有明确阐述。我们做了一系列试验进行比较。抽取两个炭滤池,标记为A#和B#炭滤池,同时反冲洗后做平行试验,连续运行25天,每天检测该池炭滤后水浊度、颗粒数、细菌总数、总大肠菌群、耗氧量(CODMn)等项目。
1、不同运行时间炭滤后水浊度情况
炭滤池反冲洗后的炭滤后水浊度在恢复滤水的初期会较高,主要原因有两个。一是炭层尚未充分沉降,微粒通过活性炭颗粒间的空隙穿透滤池。二是经过反冲洗后,炭滤池中剥落的生物膜和微生物随水流带出池体。在随后的两三天里炭层已充分沉降,截留能力加强,炭滤后水浊度逐渐下降。接着又有一个上升阶段,在运行五六天后炭滤后水浊度不稳定,曲线起伏较大,可能与炭层表面的微生物新陈代谢而脱落有关。见图2,表1。
图2 不同运行时间炭滤池滤后水浊度变化曲线
表1 不同运行时间炭滤后水浊度情况表
2、不同运行时间炭滤后水CODMn情况
炭滤池刚刚反冲洗完时对CODMn去除率为0,原因可能是反冲洗时破坏了炭层的生物膜。
炭层在运行第二天就有40~50%的去除率,随后第二至第四天去除率下降,第五天至第八天左右去除率又呈上升趋势,第十天左右去除率又跌回0,随后的去除率波动较大,甚至出现炭滤后水CODMn比待滤水还高的现象。见图3,表2。
图3 不同运行时间炭滤池滤后水CODMn去除率变化曲线
表2 不同运行时间炭滤后水CODMn去除率情况表
这种现象的原因可能是反冲洗后的一两天内,活性炭表面的生物膜尚未恢复,而活性炭内部大量的微孔可以吸附有机物,CODMn去除率上升。随着吸附饱和,CODMn去除率便下降。
运行一段时间后活性炭表面的生物膜逐渐恢复,生物降解作用增强,CODMn去除率重新回升。在炭滤池运行时间较长的情况下,CODMn去除率趋势变化较大,可能与生物膜的生长机理有关,这方面有待进一步观察研究。
3、不同运行时间炭滤后水颗粒数情况
我们是利用颗粒计数器对炭滤后水进行检测,炭滤池反冲洗后,炭滤后水颗粒数较多,随后明显减少,五天后开始不稳定。
由于浊度和颗粒数有一定的相关性,所以颗粒数曲线变化的原因同2.1炭滤后水浊度情况类似,见图4,表3。
图4 不同运行时间炭滤池滤后水颗粒数变化曲线
表3 不同运行时间炭滤后水颗粒数情况表
4、不同运行时间炭滤后水细菌情况
炭滤池反冲洗后,细菌总数波动较大,这是因为炭颗粒表面的生物膜在反冲洗时受到破坏,反冲洗后受损的生物膜不断脱落的同时,新的生物膜不断形成,导致细菌波幅较大。约9天以后趋向平稳,这时颗粒活性炭表面新的生物膜基本形成,细菌总数稳定。见图5,表4。
图5 不同运行时间炭滤池滤后水细菌总数变化曲线
表4 不同运行时间炭滤后水细菌情况表
根据以上数据可以看出,炭滤池反冲洗后的2~5天里,浊度和颗粒数较低,具有一定的CODMn去除率。而炭滤后水的细菌经过后续工艺的氯消毒后一般可完全杀灭,完全符合《饮用净水水质标准》。因此我们一般选择5~7天的反冲洗周期。
三、炭滤池出水堰加装拦网
为减少和防止炭滤后水的微生物,如颗粒活性炭表面脱落的生物膜,可能穿透炭滤池的红虫幼虫等进入清水池,我厂在炭滤池出水堰位置加装了拦网,见图6,图7。拦网用200目尼龙滤布可以有效截留微生物,保证炭滤池出水水质。拦网需根据截留物多少及时进行冲洗,基本掌握在每周冲洗两次,以免因滤网堵塞而使炭滤后水溢出构筑物。
图6 炭滤池出水堰拦网侧视图 图7 炭滤池配水渠消能板安装示意图
四、炭滤池炭面在运行中出现不平整现象的解决方法
炭滤池在运行过程中,炭层表面通常会出现起伏。原因是炭滤池进水时,水流在配水渠尽头受到阻挡形成漩流,带动炭层表面约20cm的炭形成凹陷的“炭谷”和隆起的“炭丘”。炭层不平整不仅影响炭滤池的观感,还直接影响炭滤后水的水质。为保持炭面的平整,我们在炭滤池配水渠安装消能板,以缓冲水流的冲力。
1、消能板安装和调节方法
安装位置:V型炭滤池两侧配水渠各设置一个,约在配水渠三分之二处。
消能板材料:固定杆采用直径为de63的PVC管道,而消能板则采用厚度为8mm的PVC板。
安装方式:固定杆顶部安装在配水槽顶部,固定杆底部设置槽道与消能板连接,通过调整固定杆顶部或底部的螺拴,可使消能板根据不同情况,实现角度及高度的调整。
2、消能板调节方法
如果进水量较大,可提高消能板安装高度,消能板的上沿可以高出水面3~4cm。消能板与水流方向的夹角φ在45~80度范围调节,进水量大时,夹角相对较小。
由于每个炭滤池与炭滤池进水总渠的距离、方向不尽相同,每个池的配水量会有差别,所以要根据运行时砂面的平整程度对消能板的高度和角度作相应的调节。
五、炭滤池停运后恢复运行的注意事项
1、炭滤池如果滤干,最好反冲洗后才恢复运行
炭滤池如果滤干,重新进水后会将炭面吸附的物质冲刷下来,形成黄褐色的泡沫,泡沫会随水流粘附在池壁,影响炭滤池外观。此外,滤干的滤层内会积聚空气,进水后会造成“气阻”现象,降低滤层的过滤效果。而滤层积气会形成“断层”,造成微生物穿透滤池进入清水区。
2 、炭滤池停运后恢复运行,需相应提高氯和烧碱投加
炭滤池停运后,池体内的水水质会恶化,见表5。
表5 炭滤池停运前后水质变化表
从表中可见,炭滤池停运后最好打开池底排空阀将池体内的水排空,反冲洗后再恢复运行。
但实际生产中可能由于各种原因不能全部滤池如此操作。所以炭滤池停运后恢复生产时,需加大投氯量以保证杀灭细菌,提高烧碱投加量以提高pH值。
六、结语
我厂炭滤池采用5~7天的反冲洗周期运行至今,水质稳定,净水构筑物运行正常。在日常运行管理中,加强炭滤池的巡视,及时发现隐患(如炭滤池炭面出现起伏),及时采取相应措施解决。如果遇到施工等外在因素需要改变生产状况(如部分炭滤池停运),需充分考虑水质可能发生的变化,做好相应措施确保出厂水水质的安全。
(作者:陈朝湘,吴婉华,胡智慧 广州市自来水公司)