生物过滤工艺在饮用水处理中的应用
水处理中，生物处理作为对常规给水处理工艺的强化和补充，能够有效地去除水中某些溶解性有机物、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮以及铁和锰等污染物。并且提高出水的生物稳定性。生物处理与常规处理工艺相结合可以大大提高处理效果。饮用水处理中常用的生物处理技术包括：生物塔滤、生物接触氧化、生物流化床以及生物过滤等。
生物过滤的特点
传统的滤池主要的功能是去除水中的颗粒物，然而随着原水污染的加剧，有必要考虑在滤池中同步去除部分有机物，生物过滤就是在此基础上提出来的。生物滤池与传统滤池的主要区别在于在滤池的运行过程中，滤料表面形成生物膜。从而改变了滤池的L隙结构。也改变了滤池的处理效果。生物滤池中装有比表面积较大的填料通过固定生长技术在滤料表面形成生物膜水体与生物膜不断接触过程中使有机物以及氮等营养物质被微生物吸收而去除。这种滤池在运行中有时需要补充一定量的空气，这不仅为生物生长提供足够的溶解氧，且保证生物膜的高氧化能力。生物过滤工艺的特点是运行费用低处理效果稳定。管理方便。污染物去除效率高，污泥产量少，且受外界环境变化的影响较小。生物过滤的优点包括：减少了细菌再生潜势，减少了二次消毒过程中氯化消毒副产物的生成降低了需氯量。
生物过滤滤池的形式
根据滤速的大小。生物滤池可以分为生物慢滤池和生物快滤池。生物慢滤池的运行有两个特点：一个是过滤的水流速度很慢，一般为O。1～O。3m／h之间另一个是过滤的初期存在一个成熟期的时问。成熟期是滤池的滤层顶部几厘米厚，由原来的松散砂粒变成一个发粘的滤层所需的时问。这一滤层通常称为滤膜。滤膜的出现是原生动物藻类和细菌等微生物在滤层顶部大量繁殖的结果。滤膜形成后，原来的松散砂粒问的孔隙结构起了有利于截留悬浮固体的变化，但更重要的是发挥了微生物对水质的净化作用。这种净化作用有两方面，一方面藻类和细菌分泌的酶可以使胶体脱稳，从而粘附在滤料表面，另一方面是微生物的生物氧化作用，可以降解去除一些有机物。但是，由于滤速很慢使慢滤池的处理效率降低。为解决这一问题将生物处理引入普通快滤池即生物活性快滤池取得了较好的处理效果根据滤料层数可以分为单层滤池、双层滤池以及多层滤池。根据滤料的不同可以分为生物陶粒滤池和生物活性炭滤池等。而根据滤池中流向的不同．可以分为上向流生物滤池和下向流生物滤池。
此外还有对滤池进行充氧的曝气生物滤池已经在微污染水源水的预处理中应用。曝气生物滤池的基本原理是在一级强化的基础上以颗粒状填料以及附着其上生长的生物膜为主要处理介质充分发挥生物代谢作用、物理过滤作用、生物膜和填料的物理吸附作用以及反应器内食物链的分级捕食作用。曝气生物滤池借鉴了生物接触氧化反应器和深床过滤器的设计原理，省却了二次沉淀设备。反应器内存在不同的好氧缺氧区域可同步实现硝化和反硝化，在去除有机物的同时达到脱氮的目的。曝气生物滤池具有处理能力强．处理效果好耐冲击负荷、工艺流程简便等优点。
生物过滤的处理效果
1除颗粒物效果
现有资料表明在生物滤池和非生物滤池中颗粒的去除、截留和大小分布并不相同。当前对这些现象的理解是有限的尤其是在生物滤池中．细菌细胞数量比传统滤池大得多。
2除有机物效果
在饮用水源中普遍含有各种天然有机物或人工合成有机污染物。生物过滤对水中的TOC特别是BDOC、AoC有较好的去除效果。研究表明生物滤池对TOC的去除率为5％～75％对DOC的去除率为13％～41％，对BDOC、AOC的去除率达9O％以上，对三卤甲烷THMs、卤乙酸HAAs的先质一一THMsFP、HAAsFP的去除率分别达4O％和75％。生物过滤出水中的ToC浓度可降至2mg，L以下、AOC浓度可降至10“g／L以下即使不加氯消毒也可使管网水中的细菌总数<10O个。
3除氮效果
生物过滤对饮用水源中的氨氮有很好的氧化(硝化)去除效果去除率可达9O％以上，同时亚硝酸盐氮的去除率也在9O％以上。当进水氨氮为1。2～2．0mg／L、亚硝酸盐氮为O。5～14mg／L、水温为8～32¨C时，出水氨氮始终在0。5mg，L以下，亚硝酸盐氨在O。05mg／L以下。
影响生物过滤效果的因素
臭氧化的影响。臭氧化可以很好地增加水中天然有机物的可生物降解组分。臭氧化对NoM的影响包括羟基、碳酰基和羧基的形成，增加极性和亲水性，失去双健和芳香性以及分子量向小分子有机物分布。
许多实例中，臭氧化后水中天然有机物的大量增加会导致细菌在分配系中的再生．尤其是其后不加生物过滤。在大多数饮用水处理中，细菌生长的限制物质是碳而不是氮和磷，虽然这种限制通常是由于碳作为电子供体而不是碳质本身。因此，臭氧化后NOM的增加通常会提高滤池中的生物活性。
滤料的影响：采用生物滤池时滤料的选择是中心问题。其重要性在于它是成本的主要因素。试验研究已经检验了吸附媒介(GAC)和非吸附媒介(无烟煤和石英砂)对生物BOM的去除。
GAC中很少产生生物生长因为GAC的微孔小直径(1～1OOnm)不允许细菌的穿透，其直径通常>200nm。因此，石英砂滤池比GAC滤池可以提供更高的可供生物量粘附的表面位因为石英砂的有效尺寸通常比GAC小。然而GAC的宏观多L结构和不规则的表面可以为细菌提供适当的吸附位，提高对剪切力的保护。此外，GAC可以吸附去除潜在的禁止化学物质，吸附和阻留可被粘附的宝田菌生物降解的可生物降解的组分，致使GAC可以连续的生物再生。
接触时间的影响：许多研究者已经表明接触时间在很大程度上影响生物滤池中BOM的去除。接触时间，经常表示为EBCT．因而是设计和运行的关键变量。在给定的EB(：T条件下生物BOM去除的关键参数是接触时间而不是水力负荷，在快滤池通常采用的水力负荷范围内，BOM的去除与其无关。
反冲洗的影响：生物过滤的成功运行要求小心的管理滤池运行中的生物量控制反；中洗时生物的损失量。因为生物滤池积累了生物和非生物的颗粒这些颗粒基团在反冲洗过程中截留的不同会影响生物滤池反；中洗策略的优化。
氧化剂的影响：在许多实例中氧化剂如臭氧、双氧水、氯气等等会出现在生物滤池进水中，它们对BOM去除的潜在影响值得注意。关于这点，滤料是重要的GAc表面通过氧化还原反应可以分解氯气和其他氧化剂因此即使滤池进水被氯化生物活性也可以建立。然而，氯气会导致GAC结构的破坏。此外氯气与GAC和被吸附的有机物即酚类有机物和苯胺发生反应形成液相中不会形成的氯化有机物。能分解水中残留氧化剂的能力可能就是GAC能较大的提高生物过滤效果的部分原因。
示范工程应用
济南市的玉清湖水厂、南郊水厂、南康水厂以及浙江嘉兴的石臼漾水厂、海宁水厂等均采用了不同规模的生物过滤工艺水质处理效果良好。
生物过滤可同时有效去除饮用水源中的浊度可生物降解有机物、氨氮等污染物质，改善和提高饮用水的生物稳定性和安全性管理简便、运行可靠、投资省、运行费用低。是一项经济实用的饮用水处理工艺。
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