BAF+常規工藝+UF工藝在微污染源水處理中的應用展望
摘要：由(you)于各種(zhong)污染物的排放，我國飲用水水源水質(zhi)日益惡化，常(chang)規(gui)水廠的工(gong)(gong)藝已顯(xian)得力不從(cong)心，因(yin)此(ci)，本文對(dui)微污染水源水的處(chu)理(li)技術(shu)(shu)(shu)作(zuo)了(le)簡要介紹。重點(dian) 分(fen)析 了(le)作(zuo)為(wei)預處(chu)理(li)技術(shu)(shu)(shu)的曝氣生物濾(lv)池(chi)技術(shu)(shu)(shu)和作(zuo)為(wei)后續處(chu)理(li)的膜分(fen)離(li)技術(shu)(shu)(shu)(特(te)別(bie)是超濾(lv)技術(shu)(shu)(shu))。在分(fen)別(bie)對(dui)這(zhe)兩項技術(shu)(shu)(shu)作(zuo)了(le)介紹的基礎(chu)上，提出(chu)了(le)曝氣生物濾(lv)池(chi)(BAF)+常(chang)規(gui)工(gong)(gong)藝+超濾(lv)(UF)的凈(jing)水工(gong)(gong)藝，指出(chu)該工(gong)(gong)藝是提高飲用水水質(zhi)的最佳工(gong)(gong)藝。同(tong)時(shi)，用有機物分(fen)子量(liang)的觀點(dian)對(dui)此(ci)工(gong)(gong)藝進(jin)行(xing)了(le)深(shen)入分(fen)析。
關鍵詞(ci)：BAF UF 微污染(ran)源水
Prospects of BAF+Normal Process+UF Technology BEing Used In The Treatment of Micro-polluted Source Water
Abstract:For the discharge of all kinds of pollutants,the source water to poduce drinking water of our country is getting worse day by day.And this makes the normal process used in most water plants unable to do thEIr jobs well as usual.So,the paper briefly introduces the technologies to cope with the micro-polluted source water.It gives emphasis on the two technologies,biological aerated filter and the membrane technology(especially the UF).Based on the analysis of these two technologies,the paper poses a new technology to clean water: BAF+normal process+UF.It indicates that this is the best way to improve the quality of the drinking water.Meanwhile,it uses the organic substance molecular weight viewpoint to analyse this new technology.
Key words:BAF,UF,micro-polluted source water
1. 前言
飲(yin)用(yong)水(shui)(shui)的(de)(de)凈化技(ji)術(shu)是人們在與污(wu)(wu)染(ran)作(zuo)斗爭的(de)(de)過程中出(chu)現(xian)的(de)(de)，并不斷得到(dao) 發展 、提(ti)高和(he)完善。自第二次世界大(da)戰(zhan)之后，尤其(qi)是60年(nian)代以來(lai)，不少地(di)區飲(yin)用(yong)水(shui)(shui)水(shui)(shui)源水(shui)(shui)質日益惡化;同時，隨著(zhu)水(shui)(shui)質分析技(ji)術(shu)逐漸改進，水(shui)(shui)源水(shui)(shui)和(he)飲(yin)用(yong)水(shui)(shui)中能(neng)夠測得的(de)(de)微污(wu)(wu)染(ran)物質的(de)(de)種類不斷增(zeng)加，使人們在飲(yin)用(yong)水(shui)(shui)的(de)(de)水(shui)(shui)質凈化中碰(peng)到(dao)了新的(de)(de) 問(wen)題 。
面對水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)源水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)質(zhi)的(de)(de)變化(hua)(hua)，常規飲用(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)處理(li)(li)工(gong)藝已顯得力不從心(xin)。國(guo)內外的(de)(de)實驗 研(yan)究 和(he)實際(ji)生產(chan)結果(guo)表明(ming)(ming)，受(shou)污染(ran)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)源水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)經常規的(de)(de)混凝(ning)、沉淀及過濾工(gong)藝只(zhi)能去除水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)中(zhong)有(you)機物20%-30%，且由于溶解性(xing)有(you)機物存(cun)在，不利(li)于破壞膠體(ti)的(de)(de)穩定性(xing)而(er)使(shi)常規工(gong)藝對原水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)濁度去除效果(guo)明(ming)(ming)顯下降(僅(jin)為50%-60%)。用(yong)增加(jia)(jia)混凝(ning)劑投加(jia)(jia)量的(de)(de)方(fang)式來改(gai)善處理(li)(li)效果(guo)，不僅(jin)使(shi)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)處理(li)(li)成本上升(sheng)，而(er)且可能使(shi)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)中(zhong)金屬離子濃度增加(jia)(jia)，也(ye)不利(li)于居(ju)民(min)的(de)(de)身體(ti)健康。地面水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)源中(zhong)普遍存(cun)在的(de)(de)氨氮(dan)問題常規處理(li)(li)也(ye)不能有(you)效解決。 目前(qian) 國(guo)內大多(duo)數水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)廠都采用(yong)折點氯(lv)化(hua)(hua)的(de)(de) 方(fang)法 來控制出(chu)廠水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)中(zhong)的(de)(de)氨氮(dan)濃度，以獲得必要(yao)的(de)(de)活性(xing)余(yu)氯(lv)，但由此產(chan)生的(de)(de)大量有(you)機鹵化(hua)(hua)物又導致(zhi)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)質(zhi)毒(du) 理(li)(li)學 安全性(xing)下降。因此，常規的(de)(de)飲用(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)處理(li)(li)工(gong)藝已不能與現有(you)的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)源和(he)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)質(zhi)標準(zhun)相適應，必須開發新的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)處理(li)(li)技術。
目前已開發(fa)或正(zheng)在開發(fa)的水處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)技(ji)(ji)術(shu)主(zhu)要包(bao)括(kuo)兩方(fang)面：一(yi)是預處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)技(ji)(ji)術(shu)，包(bao)括(kuo)：活性炭(tan)吸(xi)(xi)附、臭氧(yang)(yang)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)、生(sheng)物活性炭(tan)、膜技(ji)(ji)術(shu)等;二是深(shen)度處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)技(ji)(ji)術(shu)，包(bao)括(kuo)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)法(fa)和(he)吸(xi)(xi)附法(fa)，其中氧(yang)(yang)化(hua)(hua)法(fa)又(you)包(bao)括(kuo)化(hua)(hua)學氧(yang)(yang)化(hua)(hua)和(he)生(sheng)物預處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)技(ji)(ji)術(shu)。其中尤以生(sheng)物預處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)技(ji)(ji)術(shu)和(he)膜技(ji)(ji)術(shu)倍受水處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)工作者(zhe)的關注。
2. 生物(wu)預處(chu)理技術
生(sheng)物(wu)(wu)預處(chu)(chu)理(li)(li)是指(zhi)在(zai)常規的(de)(de)(de)(de)凈水(shui)(shui)工藝之前增設生(sheng)物(wu)(wu)處(chu)(chu)理(li)(li)工藝，借(jie)助(zhu)于微生(sheng)物(wu)(wu)群體的(de)(de)(de)(de)新(xin)陳(chen)代(dai)謝活動(dong)，對水(shui)(shui)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)有(you)機(ji)污(wu)染物(wu)(wu)、氨氮、亞硝酸鹽(yan)及鐵(tie)、錳等(deng)無機(ji)污(wu)染物(wu)(wu)進行初步去除，這(zhe)樣既改善了(le)(le)水(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)混(hun)凝沉淀性(xing)能，也減輕(qing)了(le)(le)常規處(chu)(chu)理(li)(li)和后續(xu)處(chu)(chu)理(li)(li)過程的(de)(de)(de)(de)負荷。另外，通(tong)過可(ke)生(sheng)物(wu)(wu)降解的(de)(de)(de)(de)有(you)機(ji)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)去除，不僅減少了(le)(le)水(shui)(shui)中(zhong)“三(san)致”物(wu)(wu)前體物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)含量(liang)，也減少了(le)(le)細菌在(zai)配水(shui)(shui)管網中(zhong)重新(xin)滋(zi)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)可(ke)能性(xing)。用(yong)生(sheng)物(wu)(wu)預處(chu)(chu)理(li)(li)代(dai)替常規的(de)(de)(de)(de)預氯(lv)化(hua)工藝，不僅起到了(le)(le)預氯(lv)化(hua)作用(yong)相(xiang)同的(de)(de)(de)(de)效果(guo)，而且避免(mian)了(le)(le)由預氯(lv)化(hua)引起的(de)(de)(de)(de)鹵代(dai)有(you)機(ji)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)成(cheng)，這(zhe)對降低水(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)致突變活性(xing)，控(kong)制(zhi)三(san)鹵甲烷物(wu)(wu)質(zhi)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)成(cheng)是十分有(you)利的(de)(de)(de)(de)。
2.1 曝氣生物濾池(BAF)預(yu)處理技術
曝氣生(sheng)物(wu)濾池(chi)(BAF)預(yu)處理(li)技術(shu)在飲用水(shui)處理(li)中具有以(yi)下特點：
⑴水(shui)(shui)處(chu)理(li)過(guo)程中的(de)(de)物(wu)(wu)(wu)理(li)、化學(xue)和(he)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)化學(xue)性質存在較大(da)差異，并且與其去(qu)除性存在一定(ding)的(de)(de)關(guan)系。從分(fen)(fen)子(zi)(zi)量(liang)上來(lai)說，生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)可降解有機(ji)物(wu)(wu)(wu)主(zhu)(zhu)(zhu)要是(shi)低(di)分(fen)(fen)子(zi)(zi)量(liang)的(de)(de)有機(ji)物(wu)(wu)(wu)(分(fen)(fen)子(zi)(zi)量(liang)<1500)。常規的(de)(de)給水(shui)(shui)處(chu)理(li)工(gong)藝，即混凝、沉(chen)淀和(he)過(guo)濾，主(zhu)(zhu)(zhu)要是(shi)去(qu)除分(fen)(fen)子(zi)(zi)量(liang)>10000以上的(de)(de)有機(ji)物(wu)(wu)(wu)，對(dui)(dui)低(di)分(fen)(fen)子(zi)(zi)量(liang)有機(ji)物(wu)(wu)(wu)去(qu)除率低(di)，特別(bie)是(shi)對(dui)(dui)分(fen)(fen)子(zi)(zi)量(liang)<500的(de)(de)有機(ji)物(wu)(wu)(wu)，幾(ji)乎(hu)沒(mei)有去(qu)除能力，甚至有所增加。而這(zhe)部(bu)分(fen)(fen)有機(ji)物(wu)(wu)(wu)可能是(shi)行成消毒副產物(wu)(wu)(wu)鹵乙酸的(de)(de)主(zhu)(zhu)(zhu)要前體，也是(shi)飲用(yong)水(shui)(shui)管網中細菌生(sheng)(sheng)長的(de)(de)主(zhu)(zhu)(zhu)要營養基質，而生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)預(yu)處(chu)理(li)能有效去(qu)除這(zhe)部(bu)分(fen)(fen)有機(ji)物(wu)(wu)(wu)，對(dui)(dui)提高(gao)整個給水(shui)(shui)處(chu)理(li)工(gong)藝對(dui)(dui)有機(ji)物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)去(qu)除效果有重要意義。
⑵對(dui)低濃(nong)度(du)(du)(du)有(you)(you)(you)機(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)有(you)(you)(you)較(jiao)好(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)去(qu)(qu)除(chu)(chu)效(xiao)(xiao)果(guo)。在(zai)BAF中，微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)利(li)(li)用(yong)水(shui)中營養基(ji)質進行生(sheng)(sheng)長(chang)繁殖(zhi)，在(zai)載體(ti)(ti)表(biao)面(mian)(mian)形成薄(bo)層結構的(de)(de)(de)(de)微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)聚(ju)合(he)(he)體(ti)(ti)，產生(sheng)(sheng)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)膜(mo)，有(you)(you)(you)利(li)(li)于世代期(qi)較(jiao)長(chang)的(de)(de)(de)(de)微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)生(sheng)(sheng)長(chang)。飲(yin)用(yong)水(shui)中微(wei)(wei)量污(wu)(wu)(wu)染物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)濃(nong)度(du)(du)(du)(mg/L數量級)有(you)(you)(you)利(li)(li)于貧(pin)營養微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)繁殖(zhi)，如土壤(rang)桿菌(jun)(jun)(jun)、假單(dan)胞菌(jun)(jun)(jun)、嗜水(shui)氣單(dan)胞菌(jun)(jun)(jun)、黃桿菌(jun)(jun)(jun)、芽孢(bao)桿菌(jun)(jun)(jun)和(he)(he)纖(xian)毛菌(jun)(jun)(jun)等(deng)。這些貧(pin)營養微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)具(ju)(ju)有(you)(you)(you)較(jiao)大的(de)(de)(de)(de)比表(biao)面(mian)(mian)積，對(dui)可利(li)(li)用(yong)基(ji)質有(you)(you)(you)較(jiao)大的(de)(de)(de)(de)親合(he)(he)力，且呼吸速(su)率(lv)低，有(you)(you)(you)較(jiao)小的(de)(de)(de)(de)最(zui)大比增殖(zhi)速(su)度(du)(du)(du)和(he)(he)Monod飽和(he)(he)常數(Ks)(約為(wei)1-10μg/L左右)，所(suo)以(yi)在(zai)天然水(shui)體(ti)(ti)條件下，其(qi)對(dui)營養物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)競爭具(ju)(ju)有(you)(you)(you)較(jiao)大的(de)(de)(de)(de)優勢(shi)。Namkung和(he)(he)Rittmann的(de)(de)(de)(de)研(yan)究指(zhi)出，幾(ji)種微(wei)(wei)量基(ji)質生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)降(jiang)解的(de)(de)(de)(de)同時(shi)(shi)進行，與(yu)同樣濃(nong)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)單(dan)個(ge)基(ji)質生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)降(jiang)解相比，能導致(zhi)更多的(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)量積累和(he)(he)有(you)(you)(you)更快的(de)(de)(de)(de)去(qu)(qu)除(chu)(chu)速(su)率(lv)，這表(biao)明(ming)多種微(wei)(wei)量污(wu)(wu)(wu)染物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)混合(he)(he)，可增加生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)膜(mo)系統處理(li)(li)效(xiao)(xiao)果(guo)的(de)(de)(de)(de)穩(wen)定性，而受污(wu)(wu)(wu)染水(shui)源水(shui)中往往含有(you)(you)(you)多種微(wei)(wei)量有(you)(you)(you)機(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)。另外貧(pin)營養菌(jun)(jun)(jun)通過(guo)二級基(ji)質的(de)(de)(de)(de)利(li)(li)用(yong)能去(qu)(qu)除(chu)(chu)濃(nong)度(du)(du)(du)極低的(de)(de)(de)(de)微(wei)(wei)量污(wu)(wu)(wu)染物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)，例(li)如：貧(pin)營養菌(jun)(jun)(jun)在(zai)分(fen)解利(li)(li)用(yong)濃(nong)度(du)(du)(du)為(wei)1.1mg/L的(de)(de)(de)(de)富(fu)里酸時(shi)(shi)，對(dui)濃(nong)度(du)(du)(du)為(wei)100μg/L得(de)酚和(he)(he)萘的(de)(de)(de)(de)去(qu)(qu)除(chu)(chu)率(lv)分(fen)別為(wei)90%-92%，對(dui)土臭素和(he)(he)2-MIB(2-甲基(ji)異莰醇)的(de)(de)(de)(de)去(qu)(qu)除(chu)(chu)率(lv)分(fen)別為(wei)55%和(he)(he)44%，這表(biao)明(ming)利(li)(li)用(yong)水(shui)中天然有(you)(you)(you)機(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)形成的(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)膜(mo)處理(li)(li)系統可較(jiao)好(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)去(qu)(qu)除(chu)(chu)微(wei)(wei)量污(wu)(wu)(wu)染物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)、嗅味及色度(du)(du)(du)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)質。
⑶能(neng)去除氨(an)氮(dan)、鐵、錳等污(wu)染物(wu)。BAF中(zhong)，生(sheng)(sheng)物(wu)膜(mo)(mo)固定生(sheng)(sheng)長(chang)的(de)特點使(shi)生(sheng)(sheng)物(wu)具有較(jiao)長(chang)的(de)停留時間，一些(xie)生(sheng)(sheng)長(chang)較(jiao)慢的(de)微生(sheng)(sheng)物(wu)如硝化(hua)菌等自養菌可在反應(ying)(ying)器(qi)內(nei)不斷積累(lei)。反應(ying)(ying)器(qi)內(nei)載體應(ying)(ying)具有足夠的(de)溶解氧，這樣就能(neng)促進生(sheng)(sheng)物(wu)膜(mo)(mo)上好(hao)氧硝化(hua)菌的(de)生(sheng)(sheng)長(chang)和代謝活動。對硝化(hua)反應(ying)(ying)動力學的(de)分析表明，即使(shi)在低溫下，生(sheng)(sheng)物(wu)膜(mo)(mo)去除氨(an)氮(dan)的(de)作用也(ye)是十分有效的(de)。
近年來，國(guo)內(nei)外學(xue)者對BAF對氨(an)氮(dan)和(he)有機物(wu)(wu)的去除效(xiao)果(guo)(guo)進(jin)行(xing)了研究，表1和(he)表2是國(guo)內(nei)外資料(liao)中所報(bao)道的曝氣生物(wu)(wu)濾(lv)池對氨(an)氮(dan)和(he)有機物(wu)(wu)的去除效(xiao)果(guo)(guo)。
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處理工藝
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填料
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地點
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進水氨氮（mg/L）
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氨氮去除率（%）
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曝氣生物濾池（中試）
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細卵石
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法國
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>2.5
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≈100
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曝氣生物濾池（生產性）
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細卵石
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法國（Annet Sur Marne）
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≤4
≤1 0.3-0.5 |
97.5
79.5 78.3 |
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曝氣生物濾池（中試）
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細卵石
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英國（Medmenham）
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3.0
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82.5
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曝氣生物濾池
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細卵石（20-40mm）
細卵石（20-50mm） 細卵石（10-20mm） |
法國（Groissy）
法國（Vermoukle） 法國（Anbergen） |
3.2
2.3 1.8 |
99.4
93.5 68.7 |
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曝氣生物濾池（中試）
（生產性） （生產性） （生產性） |
砂+煤
砂+煤 砂+煤 砂+煤 |
法國（Choisy）
法國（Choisy） 法國（Mery） 德國（Miilheim） |
0.08-0.68
0.5 0.34 1.0 |
66%(平均)
≈100 ≈100 ≈100 |
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曝氣生物濾池（小試）
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碎石（2.7-4.8mm）
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韓國
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0.2-0.5
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90-100
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曝氣生物濾池（小試）
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碎石
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武漢
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0.41-1.16
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81.0-98.8
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曝氣生物濾池（小試）
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陶粒（2-5mm）
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北京
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1.4-2.0
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99
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曝氣生物濾池（小試）
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海蠣子殼
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上海
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-
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21
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工藝
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填料（括號內為填料尺寸）
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試驗地點
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進水有機物濃度
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有機物去除濾
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臭氧-曝氣生物濾池（生產性）
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細卵石+活性炭（2×3mm）
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法國Annet Sur Mane
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3.2mg TOC/L
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38%
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曝氣生物濾池（小試）
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碎石（0.6-1.2mm）
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南朝鮮
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BOD5 3.2-59g/L
CODMn14-20mg/L |
35-60%
27-30% |
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曝氣生物濾池（小試）
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碎石
|
武漢
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CODMn3.7-5.6mg/L
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10.4-27.5%
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曝氣生物濾池（小試）
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海蠣子殼
|
上海
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(CODMn)
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7.1-9.8%
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曝氣生物濾池（小試）
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陶粒（2-4mm）
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北京
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20-30mgCODCr/L
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43.1%
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自(zi)80年代以(yi)來，清華大學環境(jing)工程系對以(yi)陶(tao)粒作(zuo)填料的(de)曝(pu)氣生物(wu)濾(lv)池(chi)進行了(le)廣泛深(shen)入的(de)研究。研究結果(guo)表明以(yi)陶(tao)粒作(zuo)為(wei)填料的(de)曝(pu)氣生物(wu)濾(lv)池(chi)其(qi)處理效果(guo)明顯優于其(qi)它(ta)類型的(de)生物(wu)預處理技術(shu)，見表3和表4。
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生物池類型(xing) |
Ⅰ型
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Ⅱ型
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Ⅲ型
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水力負荷
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4-6m/h
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0.91-1.67m3/(m3h)
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0.78-1.12 m3/(m3h)
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氣水比范圍
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0.77-1.2:1
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1-1.5:1
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0.7-1.2:1
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CODMn
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2.12-5.98/3.11mg/L①
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24.6%②
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14.6%
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11.9%
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氨氮
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0.16-3.94/2.22mg/L
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94%
|
82.6%
|
84.7%
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亞硝酸鹽氮
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0.023-0.79/0.231mg/L
|
98%
|
79.9%
|
76.3%
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TOC
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2.1-5.3/3.5mg/L
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28.1%
|
8.7%
|
11.9%
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藻類
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68-688/251萬個/L
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61.5%
|
58.9%
|
51.1%
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濁度
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3.1-43.3/7.56NTU
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64.6%
|
56.3%
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51.7%
|
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TON
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8.0-40.0/15稀釋倍數
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47.9%
|
47.9%
|
47.1%
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錳
|
0.09-0.68/0.28mg/L
|
73.8%
|
64.5%
|
62.5%
|
|
色度
|
23-73/34度
|
41.8%
|
37.3%
|
31.8%
|
|
注：試驗溫度范圍13.8-31℃。 ①原水濃度范圍/均值；②平均去除率。 Ⅰ型為淹沒式曝氣生物濾池，Ⅱ型為中心導流筒曝氣循環式生物濾池，Ⅲ型為直接微孔曝氣器生物接觸氧化池。 |
||||
|
水質項目
|
原水（濃度范圍/均值）
|
生物池類型（去除率（%）范圍/均值）
|
||
|
Ⅰ型
|
Ⅱ型
|
Ⅲ型
|
||
|
TOC
|
2.3-5.3mg/L
|
3.7-57.9/29.5
|
0-48.6/14.3
|
0-36.8/11.9
|
|
T-THMFP
|
0.078-0.125/0.087 mg/L
|
10.4-24.8/18.3
|
8.7-14.3/11.2
|
6.8-13.3/9.6
|
|
CODMn
|
2.49-3.86/2.63 mg/L
|
13.2-27.3/22.3
|
4.3-20.1/12.4
|
5.2-14.4/9.8
|
|
D-CODMn
|
2.21-2.92/2.46 mg/L
|
8.6-35.6/20.4
|
5.0-22.8/14.3
|
5.4-29.7/12.1
|
|
UV254
|
0.047-0.070/0.055（cm-1）
|
6.4-21.4/14.3
|
2.2-11.8/7.8
|
5.1-16.7/8.2
|
2.2 曝(pu)氣生物濾池對后續常規處理藥耗和氯耗的 影響
2.2.1 對藥(yao)耗的影響(xiang)
水(shui)中(zhong)有機(ji)物的存在將增加(jia)膠粒(li)的Zeta電位值(zhi)，使膠體更趨于穩定，增加(jia)水(shui)處(chu)理混凝時藥劑投加(jia)量(liang)。經BAF生(sheng)物預處(chu)理后(hou)(hou)，膠粒(li)Zeta電位值(zhi)降低，易于脫穩，因此可以減少后(hou)(hou)續混凝單元的藥劑投加(jia)量(liang)，實際的燒杯實驗(yan)(yan)及生(sheng)產性實驗(yan)(yan)均驗(yan)(yan)證了(le)這一點。
2.2.2 對(dui)氯耗的影響
水(shui)(shui)的(de)氯(lv)耗與(yu)水(shui)(shui)中有機物和(he)氨氮(dan)的(de)含量(liang)密切相(xiang)關(guan)。曝(pu)氣(qi)生(sheng)物濾(lv)池(chi)對有機物和(he)氨氮(dan)均(jun)有較好去除(chu)，因此也將(jiang)影響氯(lv)耗量(liang)，有試驗表明曝(pu)氣(qi)生(sheng)物濾(lv)池(chi)與(yu)常規(gui)工藝的(de)組合其耗氯(lv)量(liang)比單一常規(gui)工藝氯(lv)耗節約10%-15%(常規(gui)工藝加氯(lv)量(liang)為2.5-2.7mg/L)。氯(lv)耗的(de)減少既(ji)可以(yi)節約水(shui)(shui)廠運行成(cheng)本，又能降低氯(lv)代有機消毒(du)副產物的(de)生(sheng)成(cheng)量(liang)，改善出水(shui)(shui)水(shui)(shui)質，保障飲用者身體(ti)健康(kang)。
3. 膜分(fen)離(li)技術
以壓力為推動(dong)力的(de)(de)膜(mo)(mo)(mo)分離技術有反滲透(RO)、納濾(NF)、超(chao)濾(UF)、以及(ji)微孔(kong)過濾(MF)。膜(mo)(mo)(mo)分離技術的(de)(de)特點是(shi)能提(ti)供穩定可靠(kao)的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)質，這是(shi)由于膜(mo)(mo)(mo)分離水(shui)(shui)(shui)(shui)中(zhong)雜質的(de)(de)主要原理是(shi)機械篩分，因而出水(shui)(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)(shui)質僅僅依據膜(mo)(mo)(mo)孔(kong)徑的(de)(de)大小，與原水(shui)(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)(shui)質以及(ji)運行條件無(wu)關。此(ci)外，膜(mo)(mo)(mo)分離還(huan)會使(shi)水(shui)(shui)(shui)(shui)廠用地大大減少，運行操作自動(dong)化(hua)，使(shi)水(shui)(shui)(shui)(shui)廠成為真正(zheng)意義(yi)上的(de)(de)“造水(shui)(shui)(shui)(shui)工(gong)廠”。
RO運行壓(ya)力高，為1-10Mpa，能(neng)耗大，而且由于良好的(de)截留性能(neng)將大多數無機離子(包括對人體有益的(de))從水(shui)中去除(chu)。長期飲用這種水(shui)，會 影(ying)響 人體健康，因此不適宜作為水(shui)廠處理工藝。
NF膜(mo)具有(you)松散的(de)表面層結構。其進水要求幾乎不含濁度，故僅適(shi)用(yong)于地下(xia)水處理，且(qie)由于NF去除了大(da)部分的(de)硬度，故其出水會對管網產生腐蝕(shi)。
UF和MF運行(xing)壓(ya)力(li)低且可截留水(shui)中絕大部分(fen)懸浮(fu)、膠體和細(xi)菌，其(qi)作用相當于以除濁為(wei)目的的傳統處理工藝。因而是一(yi)種(zhong)適合于水(shui)廠的水(shui)處理工藝。
3.1 超率(UF)在凈水處理中的 應用 前景
超濾(lv)所分離的(de)組分直徑為(wei)0.005-10μm，一般(ban)相對分子質量大(da)于500的(de)分子量和(he)膠體(ti)，這種液體(ti)的(de)滲透壓(ya)很小，可以忽略。因(yin)而采用的(de)操作壓(ya)力較小，一般(ban)為(wei)0.1-0.5Mpa，所以膜常用非對稱膜，膜的(de)水透過率為(wei)0.5-5.0m3/(m2·d)。
超(chao)濾在小(xiao)孔徑范(fan)圍與反滲(shen)透相(xiang)(xiang)重(zhong)疊(die)，在大孔徑范(fan)圍內與微(wei)孔過濾相(xiang)(xiang)重(zhong)疊(die)。因(yin)(yin)此它(ta)(ta)可以分離溶液中的(de)大分子(zi)、膠體、蛋白(bai)質、微(wei)粒(li)等。由于它(ta)(ta)使用的(de)壓力低、產(chan)水(shui)量大，因(yin)(yin)此更便于操作，應用范(fan)圍十分廣泛(fan)， 發(fa)展 速(su)度很快，前(qian)景是美好(hao)的(de)。
3.2 超(chao)濾的 研究 與應用中存在的 問題
日本從1992年(nian)開始，由厚生省牽頭，以(yi)國立公眾衛生院和水(shui)(shui)道凈(jing)水(shui)(shui)協會為主，組(zu)成“膜應用(yong)新(xin)型(xing)凈(jing)水(shui)(shui)系統委(wei)員會”，丹保(bao)憲仁任委(wei)員長，實施(shi)所(suo)謂“MAC21計劃(Membrane Aqua Century21)”，對(dui)MF和UF膜應用(yong)于凈(jing)水(shui)(shui)處理進行了3年(nian)的大(da)規模研究。根據(ju)其研究結果UF的處理效果如表5所(suo)示。
|
水質指標 |
原水
|
混凝沉淀出水
|
膜分離出水
|
|||
|
范圍
|
平均值
|
平均值
|
去除率
|
范圍
|
去除率
|
|
|
濁度/NTU
|
3.36-51
|
14.1
|
1.39
|
89.9
|
0.00-0.17
|
98.9-100
|
|
色度/度
|
7-22
|
11
|
4
|
68
|
1.6-4
|
60-84
|
|
CODMn
|
3.3-17.6
|
6.9
|
2.8
|
60
|
1.4-3.1
|
46-84
|
|
UV26050mm比色皿
|
0.118-0.228
|
0.158
|
0.120
|
22
|
0.074-0.172
|
4-54
|
|
氨氮
|
<0.01-0.6
|
0.17
|
0.16
|
10
|
0.01-0.3
|
0-84
|
|
總錳
|
0.024-0.13
|
0.049
|
0.023
|
50
|
0.004-0.034
|
23-100
|
|
總鐵
|
0.25-3.8
|
0.8
|
0.08
|
90
|
0.00-0.01
|
98-100
|
|
THMFP
|
0.03-0.057
|
0.042
|
0.026
|
38
|
0.017-0.045
|
0-66
|
|
項目
|
范圍
|
范圍
|
范圍
|
檢出率
|
||
|
細菌/個/mL
|
4100-160000
|
220-38000
|
230-9700
|
0/24-24/26
|
||
|
大腸菌/個/mL
|
52-1900
|
3-200
|
0-180
|
0/26-3/24
|
||
從表中(zhong)數據(ju)可知，超(chao)濾(lv)對(dui)(dui)濁度、總鐵、細菌和(he)大(da)腸菌群均有很好(hao)的(de)去除效(xiao)果，但對(dui)(dui)水(shui)中(zhong)的(de)有機物(wu)和(he)氨氮的(de)去除率相對(dui)(dui)較低。
張捍民(min)等在用淹(yan)沒式中(zhong)空纖(xian)(xian)維(wei)膜(mo)過(guo)濾裝置(zhi)去除(chu)飲用水(shui)(shui)(shui)中(zhong)污染物(wu)的實(shi)驗研究中(zhong)也發現(xian)，淹(yan)沒式中(zhong)空纖(xian)(xian)維(wei)膜(mo)過(guo)濾裝置(zhi)對懸浮固(gu)體、膠(jiao)體、細菌的去除(chu)效(xiao)果(guo)很好(hao)。試(shi)驗中(zhong)出水(shui)(shui)(shui)濁度始(shi)終保持在0.25NTU以下(xia)，并(bing)且(qie)出水(shui)(shui)(shui)中(zhong)檢不出細菌。但對有機物(wu)的去除(chu)效(xiao)果(guo)不理想，不能可靠的保證出水(shui)(shui)(shui)有機物(wu)濃度，出水(shui)(shui)(shui)有機物(wu)濃度隨進水(shui)(shui)(shui)有機物(wu)濃度的升高而升高。
大量(liang)的(de)(de)(de)研究均(jun)表(biao)明，膜(mo)對天(tian)然(ran)水中(zhong)的(de)(de)(de)溶(rong)解(jie)(jie)性(xing)有(you)(you)機(ji)物(wu)(wu)(DOM)的(de)(de)(de)去除(chu)率不高，尤其(qi)是低(di)分(fen)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)有(you)(you)機(ji)物(wu)(wu)。天(tian)然(ran)水中(zhong)有(you)(you)相當大一部分(fen)溶(rong)解(jie)(jie)性(xing)有(you)(you)機(ji)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)分(fen)子(zi)(zi)量(liang)低(di)于UF的(de)(de)(de)截留分(fen)子(zi)(zi)量(liang)(5000-100 000daltons)，導致UF膜(mo)對其(qi)的(de)(de)(de)攔截效果很差。事實上，天(tian)然(ran)水中(zhong)這一類的(de)(de)(de)低(di)分(fen)子(zi)(zi)溶(rong)解(jie)(jie)性(xing)有(you)(you)機(ji)物(wu)(wu)所(suo)占(zhan)的(de)(de)(de)比(bi)(bi)例往(wang)往(wang)較大。Laine等人報告(gao)美國(guo)以利諾伊(yi)州的(de)(de)(de)Decatur湖(hu)中(zhong)低(di)于1000daltons有(you)(you)機(ji)物(wu)(wu)占(zhan)總有(you)(you)機(ji)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)60%;Schnoor報告(gao)lowa河有(you)(you)90%有(you)(you)機(ji)物(wu)(wu)分(fen)子(zi)(zi)量(liang)低(di)于3000daltons;董秉直、曹達文等對我國(guo)長江、黃(huang)浦江、太(tai)湖(hu)、淮河的(de)(de)(de)原水進(jin)行了分(fen)子(zi)(zi)量(liang)測定，發現分(fen)子(zi)(zi)量(liang)小于4000daltons的(de)(de)(de)溶(rong)解(jie)(jie)性(xing)有(you)(you)機(ji)物(wu)(wu)所(suo)占(zhan)的(de)(de)(de)比(bi)(bi)例分(fen)別為66%、52%、62%、56%。而Collins發現三鹵(lu)甲(jia)烷形成(cheng)潛力(THMFP)主(zhu)要是由分(fen)子(zi)(zi)量(liang)小于10 000daltons引起的(de)(de)(de)。
目(mu)前(qian) 公(gong)認這部分(fen)低(di)分(fen)子量溶解(jie)(jie)性有機物不僅是(shi)三鹵甲烷的(de)(de)前(qian)驅物，而且還常常是(shi)膜污(wu)(wu)染的(de)(de)主要因素。因此，選擇適當的(de)(de)預處理來減(jian)輕(qing)膜污(wu)(wu)染以(yi)及(ji)去除低(di)分(fen)子溶解(jie)(jie)性有機物就顯得(de)很(hen)重要。
4. BAF+常規(gui)工藝+UF組合工藝
從以(yi)(yi)上對(dui)BAF與UF工藝(yi)的 分析 中可(ke)(ke)以(yi)(yi)看到，兩者(zhe)在處理上有互補性(xing)，從而可(ke)(ke)以(yi)(yi)依此開(kai)發出(chu)新的凈水工藝(yi)，即BAF→常規(gui)處理→UF。下面進一步用有機(ji)物分子(zi)量分析的觀點來(lai)說明此工藝(yi)的優勢。
水中有(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)種類繁多(duo)，不同形態(tai)(tai)有(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)要(yao)用(yong)(yong)(yong)不同的(de)(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)藝(yi)加以(yi)(yi)去(qu)(qu)除(chu)(chu)。一般而言，常(chang)規處理(li)主(zhu)要(yao)去(qu)(qu)除(chu)(chu)分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)量大于(yu)(yu)10000的(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)，對于(yu)(yu)分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)量10000以(yi)(yi)下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)只能(neng)部(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)去(qu)(qu)除(chu)(chu)，對分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)量小于(yu)(yu)1000的(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)基本無(wu)去(qu)(qu)除(chu)(chu)作用(yong)(yong)(yong)甚至于(yu)(yu)有(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)所增(zeng)加。BAF主(zhu)要(yao)去(qu)(qu)除(chu)(chu)水中分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)量小于(yu)(yu)1000的(de)(de)(de)(de)(de)(de)親水性有(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)，對更(geng)大分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)由(you)于(yu)(yu)細胞膜(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)屏障(zhang)作用(yong)(yong)(yong)而難(nan)以(yi)(yi)進入細胞內部(bu)。BAF的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)產性試驗說明(ming)BAF對DOC的(de)(de)(de)(de)(de)(de)去(qu)(qu)處似乎主(zhu)要(yao)與(yu)分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)量500以(yi)(yi)下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)占(zhan)DOC的(de)(de)(de)(de)(de)(de)百分(fen)(fen)(fen)(fen)比有(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)關(guan)。水中有(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)也可(ke)劃分(fen)(fen)(fen)(fen)為懸(xuan)浮態(tai)(tai)有(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)、膠體有(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)和(he)(he)溶解性有(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)。根據(ju)能(neng)否被微生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)去(qu)(qu)除(chu)(chu)分(fen)(fen)(fen)(fen)為可(ke)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)降(jiang)(jiang)解和(he)(he)不可(ke)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)降(jiang)(jiang)解的(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)等(deng)。水中可(ke)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)降(jiang)(jiang)解的(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)用(yong)(yong)(yong)BAF去(qu)(qu)除(chu)(chu)，而不可(ke)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)降(jiang)(jiang)解的(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)則不能(neng)用(yong)(yong)(yong)BAF去(qu)(qu)除(chu)(chu)，同時對于(yu)(yu)懸(xuan)浮狀(zhuang)態(tai)(tai)和(he)(he)膠體狀(zhuang)態(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)，采用(yong)(yong)(yong)混凝沉淀 方法 則有(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)去(qu)(qu)除(chu)(chu)效(xiao)果(guo)(guo)，特別對于(yu)(yu)大分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)有(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)(分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)量大于(yu)(yu)10000)常(chang)規工(gong)藝(yi)對其(qi)去(qu)(qu)除(chu)(chu)效(xiao)果(guo)(guo)較好。對分(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)量小于(yu)(yu)3000的(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)(you)(you)(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)，親水性的(de)(de)(de)(de)(de)(de)可(ke)生(sheng)化部(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)可(ke)用(yong)(yong)(yong)BAF加以(yi)(yi)去(qu)(qu)除(chu)(chu)，憎水、難(nan)降(jiang)(jiang)解部(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)以(yi)(yi)及(ji)細菌和(he)(he)病(bing)毒用(yong)(yong)(yong)UF去(qu)(qu)除(chu)(chu)。總(zong)之，BAF、UF和(he)(he)常(chang)規處理(li)三(san)者基本呈互補(bu)關(guan)系。如果(guo)(guo) 經(jing)濟 上許(xu)可(ke)，該組(zu)合(he)工(gong)藝(yi)應是提高飲用(yong)(yong)(yong)水水質的(de)(de)(de)(de)(de)(de)最佳工(gong)藝(yi)。
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