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水体中嗅味物质的来源以及生物降解性能[1]_生物滤池

时间:2011-06-01  作者:秩名
  Lundgren等人采用实验室规模的慢速砂滤池处理含有2-MIB和Geosmin实际河水,MIB和Geosmin为50ng/L,对2-MIB和Geosmin的去除率均超过95%。在刚接种的一周内,去除效果不佳。当减少氧气的曝气量,改为氮气时,该工艺对2-MIB和Geosmin的去除率下降了50%以上(Lundgren,Grimvall et al. 1988)。

Sumitomo等人采用直径5cm生物滤池,长80cm的填有直径4mm~10mm的砂石的滤柱,处理混有2-MIB的琵琶湖水,对ng/L量级的2-MIB去除率在20天以后能达到80%以上(Sumitomo1992)。

Huck采用直径2.6cm,高10cm的滤柱,接种由醋酸钠富集的生物膜,在处理含有Geosmin的自配水时,开始的几天内,对Geosmin的去除效果仅为17%~19%,但是去除率随时间的延长在逐渐增加(Huck, Kenefick et al. 1995)。

Elhadi等人采用新鲜的GAC和对TOC没有去除能力的“耗尽”的GAC(exhausted GAC, E-GAC)作为填料的生物滤池,处理含有TOC,1~1.1mg/L,2-MIB和Geosmin均为100ng/L的自配水,运行55天后,新鲜的活性炭床中,Geosmin和2-MIB的去除率分别达到87%和63%;而“耗尽”的颗粒活性炭床中,Geosmin和2-MIB的去除率分别达到87%和51%。运行过程中,2-MIB的去除率始终比Geosmin的去除率低约30%。同时,Elhandi等人还研究了采用生物过滤工艺对2-MIB和Geosmin的去除的影响因素。当温度从20℃降到8℃时,滤池对2-MIB和Geosmin去除有显著下降(Elhadi,Huck et al. 2004; Elhadi, Huck et al. 2006)。

Uhl生物滤池,Persson等人比较了颗粒活性炭填料和粉碎的膨胀粘土(expanded clay, EC)填料的生物滤池对2-MIB的去除效果。EBCT为15min,进水的2-MIB和Geosmin均为20ng/L条件下,GAC填料的滤塔对两种物质的去除率都能达到90%,而粘土填料的滤塔对2-MIB和Geosmin去除率分别为55%和69%(Uhl, Persson et al. 2006;Persson, Heinicke et al. 2007)。

Ho研究了小试试验中生物砂滤塔对2-MIB和Geosmin的去除效果。填料来自Morgan水厂,进水2-MIB和Geosmin浓度均为100ng/L,出水中均降到10ng/L以下。动力学分析表明,生物膜对2-MIB和Geosmin的降解近似为伪一级反应。当进水浓度分别为200和50 ng/L时,降解速率接近,而与初始的微生物接种量密切相关(Ho, Hoefel et al. 2007)。

有关曝气生物滤池的详细技术参数见表5.

表5目前为止报道的曝气生物滤池的详细参数及去除效果汇总

 

文献来源

填料

反应器尺寸

EBCT

运行时间

进水

去除率

种类

粒径

深度

直径

高度

分钟

TOC

MIB

GSM

MIB

GSM

mm

cm

cm

cm

mg/l

ng/l

ng/l

%

%

Namkung,Rittmann

(1987)

玻璃珠

3

21

2.5

21

50

70

1

105

105

44

55

Lundgren

(1988)

砂石

-

50

10

50

2hr

120

8~9

50

50

95

95

Sumitomo

(1992)

砂石

4~10

80

5

80

11.5~23

40

湖水

103

-

80

-

Egashira

(1992)

Terauchi

(1995)

多孔陶粒

4~5

150

40

400

12.7

16

湖水

219

-

82.6

-

893

72.8

Elhadi

(2004)

GAC

0.8

50

5

200

5.6

56

1~

1.1

100

100

87

63

E-

GAC

0.72

50

5

200

5.6

56

1~

1.1

100

100

87

51

Uhl(2006)

Persson

(2007)

GAC

0.8~1

100

5

100

15

14

3.9~5.7

20

20

90

90

30

10

96

96

EC

0.85~0.95

100

5

100

15

14

3.9~5.7

20

20

55

69

30

10

82

88

Ho(2007)

砂石

0.83

15

2.5

30

15

100

2.4

100

100

90

90

以上实验结果验证了生物滤池工艺对去除2-MIB和Geosmin的有效性论文格式模板。

生物滤池工艺可以富集具有降解2-MIB和Geosmin能力的微生物,生物膜对2-MIB和Geosmin存在一定的截留作用。生物滤池的优势在于工艺简单,设备构建和维修成本低,另外不需要其他添加可能产生副产物的化学物质,是一种具有很好应用前景的技术。

分析已有的研究我们可以发现,接种的生物膜需要一定的培养时间达到成熟期,才能够达到较好的去除效果。以颗粒活性炭为填料的曝气生物滤池对去除致嗅物质的效果较好。

当前的研究空白主要表现在以下几个方面:通常生物滤池处理2-MIB和Geosmin的出水浓度都不能达到2-MIB和Geosmin嗅阈值以下,如何强化生物滤池对2-MIB和Geosmin的去除仍有待研究。目前的研究主要集中在实验室的间歇式反应器上,且运行时间较短。长期的大规模的运行效果及工艺参数都有待进一步研究。

5. 展望

从20世纪80年代以来,致嗅物质的研究得到了越来越多的重视,生物过滤去除致嗅物质的研究已经起步。尤其是色谱-质谱技术的成熟,固相微萃取技术的发明,以及分子生物学的飞速发展,为今后的研究工作奠定了良好的基础。

但仍存在一些问题与技术有待进一步研究,包括高效富集能够降解致嗅物质的微生物的方法还不成熟,目前的研究集中在实验室的间歇式反应器上;在实际工程中采用生物过滤工艺去除致嗅物质,其技术储备尚不充分,有关生物滤池反应器的长期运转的研究尚未见报道。


参考文献
Ashitani, K., Y.Hishida, et al. (1988). "Behavior of musty odorous compounds during theprocess of water treatment." Water Science & Technology 20(8-9):261-267.
Atasi, K. Z., T. P.Chen, et al. (1999). "Factor screening for ozonating the taste- andodor-causing compounds in source water at Detroit, USA." Water ScienceAnd Technology 40(6): 115-122.
Cook, D., G. Newcombe,et al. (2001). "The application of powdered activated carbon for MIB andgeosmin removal: Predicting PAC doses in four raw waters." WaterResearch 35(5): 1325-1333.
 

 

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