摘要：通過中試對比研究了石英砂濾料與活性無煙煤濾料去除氨氮、亞硝酸鹽氮、濁度的效果。結果表明，不增加待濾水溶解氧，將氨氮去除至0.5mg/L以下，活性無煙煤濾料進水氨氮含量應不高于2.0mg/L，而石英砂濾料應不高于1.0mg/L，且石英砂濾料會造成亞硝酸鹽氮含量增加，兩種濾料均能將出水濁度控制在0.5NTU以下。

傳統給水處理工藝中的石英砂濾池在控制出水濁度方面起到了關鍵作用，但對氨氮的去除作用有限。采用折點加氯法去除水中氨氮，耗氯量大，費用高，且會與有機物反應生成具有“三致”作用的鹵代消毒副產物。氨氮去除不徹底可能引起諸如飲用水生物穩定性差、亞硝酸鹽偏高、消毒耗氯量大和嗅味等問題。目前，已有關于利用生物陶粒、輕質濾料、活性炭濾池深度處理等工藝去除水中氨氮的研究明，但這些工藝需在已有水廠新建構筑物，改造成本高、用地困難。因此，對砂濾池進行改造，使其在保障出水濁度的同時，進一步提高氨氮去除效果，對現有水廠的改造具有重要意義。

活性無煙煤具有豐富的多孔結構和較大的比表面積，有利于微生物的附著，將活性無煙煤作為濾池濾料，可利用生物硝化作用去除氨氮，并截留顆粒物質，發揮傳統的過濾性能。本中試對比研究了活性無煙煤濾料和石英砂濾料對氨氮的去除效果，為水廠濾池改造提供技術參考。

1 試驗部分

1.1 試驗方法

中試進水流量為5m³/h，石英砂濾料有效粒徑D₁₀=0.90mm，濾層厚度為1.2m，活性無煙煤濾料粒徑 0.8~2.0mm，碘吸附值＞600mg/g。濾層厚度為1.0m，兩組濾池濾速均為8m/h，試驗前已穩定運行3個月自然掛膜。為模擬雨季內河排澇造成的季節性氨氮污染，原水由東江與內河廢水按一定比例混合配水, 經混凝、沉淀后過濾池。

1.2 進水水質

經混凝、沉淀后的濾池進水水質見表1。

表1 濾池進水水質

1.3 檢測方法

氨氮測定采用納氏分光光度法，亞硝酸鹽氮測定采用重氮偶合分光光度法，溶解氧測定采用哈希LDO便攜式溶解氧儀，濁度測定采用哈希2100N2100P濁度儀。

2 結果與討論

2.1 氨氮的去除效果

試驗考察了過濾周期內兩種濾料對氨氮的去除效果，如圖1所示。結果表明，在待濾水氨氮濃度升高時，活性無煙煤濾料均能穩定有效去除氨氮，而石英砂對氨氮的去除效果不穩定，當待濾水氨氮高于1.0mg/L，出水氨氮高于0.5mg/L。活性無煙煤濾料表面粗糙且具有多孔結構，而石英砂濾料表面則較平整、光滑。粗糙表面及多孔結構使活性無煙煤濾料具有較高的比表面積，表面可附著較多的生物膜；此外，粗糙表面還可以使附著的生物膜在反沖洗時不易脫落。因此，活性無煙煤作為濾料時具有比傳統石英砂濾料更穩定有效的去除氨氮的能力。

當待濾水氨氮濃度為2.0mg/L時，活性無煙煤濾料濾池出水溶解氧含量降至0.9mg/L，相比于待濾水消耗了約7.8mg/L，出水氨氮為0.3mg/L，由此計算出去除1mg/L氨氮實際需要消耗溶解氧為4.60mg/L，與理論值4.57mg/L基本一致。因此，受溶解氧含量的限制，若不采取純氧曝氣等措施增加待濾水溶解氧，活性無煙煤濾料可去除氨氮濃度的上限約為2.0mg/L，否則出廠氨氮將高于《生活飲用水衛生標準》（GB5749-2006）的限值0.5mg/L。

2.2 亞硝酸鹽氮的去除效果

試驗考察了過濾周期內兩種濾料對亞硝酸鹽氮的去除效果，如圖2所示。結果表明，待濾水亞硝酸鹽氮含量在0.107~0.254mg/L之間，活性無煙煤濾料濾池出水中亞硝酸鹽氮含量接近為0，基本完全去除，而石英砂濾料濾池在進水氨氮升高時，出水亞硝酸鹽氮含量比進水有升高，這可能是進水的氨氮被亞硝化菌轉化為NO₂^-N，而石英砂濾料的硝化菌數量及活性無法將水中原有的NO2-N和氨氮轉化形成的NO₂^-N全部去除，造成了亞硝酸鹽氮的積累。

2.3 濁度的去除效果

試驗考察了過濾周期內兩種濾料對濁度的去除效果，如圖3所示。結果表明，待濾水濁度在1.14~3.24NTU之間，石英砂濾料和活性無煙煤濾料濾池均可將濁度降低至0.5NTU以下，說明這兩種濾料截留顆粒、保障出水濁度方面均有顯著效果。

3 結論

3.1 不增加待濾水溶解氧，將氨氮去除至0.5mgL以下，活性無煙煤濾料進水氨氮含量應不高于2.0mg/ L，而石英砂濾料應不高于1.0mg/L, 活性無煙煤濾料去除氨氮效果明顯優于石英砂濾料。

3.2 待濾水氨氮含量高于1.5mg/L時，石英砂濾料出水亞硝酸鹽氮含量比進水更高，可能是由氨氮轉化的亞硝酸鹽氮在濾層積累所致，而活性無煙煤濾料對亞硝酸鹽氮去除效果顯著，未發現存在積累。

3.3 待濾水濁度在1.14~3.24NTU之間，石英砂濾料和活性無煙煤濾料濾池均可將濁度降低至0.5NTU以下，說明這兩種濾料在截留顆粒、保障出水濁度方面均有顯著效果。