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
|
天
|
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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