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介绍了生物预处理工艺的作用及反应机理，常用工艺形式的特点。生物预处理是指在常规的净水工艺之前增设生物处理单元，借助于生物群体的新陈代谢活动，对水中的有机污染物、氨氮、亚硝酸盐及铁、锰等无机污染物进行初步去除的净水工艺。1 生物预处理工艺的作用及机理对源水进行生物预处理既能改善水的混凝沉淀性能，减轻了常规处理和后续处理过程的负荷。又能通过对可生物降解的有机物的去除，减少了水中“三致”物前体物的含量，减少了细菌在配水管网中重新滋生的可能性。用生物预处理代替常规的预氯化工艺，不仅起到了预氯化作用相同的效果。而且避免了由预氯化引起卤代有机物的生成，这对降低水的致突变活性、控制三卤甲烷物质的生成是十分有利的。研究表明，增加生物预处理后，常规处理的加矾量可减少20～40%，消毒加氯量可减少10～15%，从而降低了常规处理的费用。生物预处理对氨氮、CODMn、铁和锰等有一定的去除效果，尤其是对氨氮的去除效果非常理想，通过曝气也能增加水中的溶解氧。氮是微污染水处理中的主要去除对象，它在原水中以有机氮、氨、亚硝酸盐和硝酸盐的形式存在，对饮用水的安全构成一定的威胁。虽然水中存在氨对人体健康不造成直接明显的危害，但氨是自养菌繁殖的电子供体，在处理厂和配水系统中，氨氮浓度达到0.25mg/l，供水中残余的氨会使配水管网中的硝化菌生长，而硝化菌和氨放出的有机物会造成嗅味问题；氨形成氯胺也要消耗大量的氯，降低消毒效率，而且由氯生成的消毒副产物可能对人体有“三致”作用。在较高溶解氧状态下，生物膜中的亚硝化菌群和硝化菌群占有较大优势，亚硝化细菌利用氨氮作为基质，进行亚消化反应，生成亚硝酸氮和水，并放出能量和使PH值降低；硝化细菌利用亚硝化反应的产物亚硝酸氮为基质，进行硝化反应，生成硝酸氮，放出能量，其反应式如下：亚硝化反应：硝化反应：在进行亚硝化反应和硝化反应的同时，一部分异氧型微生物将一些碳源有机污染物分解成CO2和H2O，其反应式如下：氧化反应：2 常用的生物预处理工艺概述当前，给水生物预处理工艺主要有（1）生物接触氧化工艺；（2）悬浮填料流化床工艺；（3）曝气生物滤池工艺。2.1 生物接触氧化工艺概述2.1.1 反应机理生物接触氧化法是在池内设置人工合成的填料，已经充氧的污染原水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料，通过填料上形成的生物膜的絮凝吸附、氧化作用使水中的可生化利用的污染物基质得到降解去除。它属生物膜法的一种，主要由池体、填料、布水装置和曝气系统4部分组成。生物接触氧化法对源水中氨氨、溶解性可生物降解有机物、铁、锰、浊度和藻类等均有较好的去除效果。2.1.2 存在问题生物接触氧化池工程实例较多，有较为丰富的运行经验，适合于较高浓度的微污染原水的处理，但也存在一下缺点：2.1.3 对氨氮的处理效果较差，进水氨氮较低的情况下（1～2mg/L），一般在60%左右，温度低时，效果较差；2.1.4 水力停留时间较长，一般需要1～2小时，占地面积较大。2.1.5 滤料表面光滑，比表面小，启动和挂膜周期长；2.1.6 生物膜容易老化，由于曝气强度较低，无法及时脱膜，结果滤料表面结块、积泥，排泥困难；同时接触氧化法生物较丰富，一些高等生物容易在池内生长，影响到弹性填料的处理效果；2.1.7 生物接触氧化池采用的非颗粒性塑料填料普遍存在不易反冲洗，需要周期性的对填料上的污泥进行脱膜，采用膜式曝气管，维护工作量大。2.2 悬浮填料流化床工艺概述2.2.1 反应机理悬浮填料硫化床工艺属于生物接触氧化工艺的一种，其作用机理与生物接触氧化工艺相同。但由于采用了新型填料，相对于弹性填料，该填料具有比表面积大、反应形态好、氧利用率高、生物膜不易堵塞、更新快、工程实施简单等优点。2.2.2 存在问题1）悬浮填料容易孳生贝类，填料易沉入池底、死角。在运行中悬浮球被空气吹浮的过程中往往挤成一堆，很难作到填料在池中均匀地悬浮造成厌氧状态，生物膜变黑，不利于硝化反应。2）悬浮填料是在流化过程中碰撞容易损耗。更为重要的是悬浮填料达到流化状态所需气水比较大，运行成本也较高，运行数年后填料老化需停池放空更换，填料费用较高。悬浮填料流化床的接触时间较长，占地面积大。2.3 曝气生物滤池工艺概述2.3.1 反应机理在滤池中装填一定量粒径较小的粒状滤料，滤料表面生长着生物膜，滤池内部曝气，污水流经时，利用滤料上高浓度生物膜量的强氧化降解能力对污水进行快速净化，此为生物氧化降解过程；同时，因污水流经时，滤料呈压实状态，利用滤料粒径较小的特点及生物膜的生物絮凝作用，截留污水中的大量悬浮物，且保证脱落的生物膜不会随水漂出，此为截留作用；运行一定时间后，因水头损失增加，需对滤池进行反冲洗，以释放截留的悬浮物并更新生物膜，此为反冲洗过程。因此，曝气生物滤池同时具有去除SS、COD、BOD5、硝化、脱氮等作用。2.3.2 存在问题间歇反冲过滤生物滤池由于堵塞问题使得其应用受限，目前应用较好的典型工艺（主要用于污水处理）为轻质滤料生物滤池（威立雅公司）及重滤料生物滤料（得利满），主要原因是设置了预沉淀，使进入滤池的SS为小于60mg/l。该工艺用于给水预处理时，由于地表水浊度变化大严重影响其生物处理效果是其主要问题，且反冲洗后生物膜需要一定周期恢复。3 结 语生物预处理工艺是目前解决水厂原水氨氮超标，最经济有效的方法，在源水水质受到污染的情况下，其应用必将越来越广泛。但原水的氨氮浓度一年中变化较大，并长期处于0.5～1.0mg/L的较低范围，使生物膜长期处于营养贫乏状态，氨氮浓度忽然升高时，如何有效应对，是生物预处理工艺需要解决的问题之一。
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我是英康号的签约作者“冷玉”
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