隨著工農業的迅速（sù）發展，水中的有害物質逐年增多（duō），尤其是上世紀60年代以（yǐ）來，不少地區的飲用水水源日益惡化，同時，隨著水質分析技術的進（jìn）步，水源水和飲（yǐn）用水中的微量（liàng）汙染物（wù）又不斷的被（bèi）檢測出來，這些，都對飲（yǐn）用水的處理（lǐ）提出了新的、更高的要求。

　　1.微汙染水水源的特點

　　目前飲用水被（bèi）汙染的特點有，有機物（wù）的含量高，氨氮的含量（liàng）高，而水中的（de）氨（ān）氮等耗氧物質大（dà）量（liàng）消耗水（shuǐ）中的溶解氧，直接影響了自來水的色度、濁度（dù）等（děng）。

　　目前，按對汙染物的去除途（tú）徑的不同，預處理微汙染水可以（yǐ）分為（wéi）氧化法和吸附（fù）法，氧化法（fǎ）又可以分為化學氧化法和生物氧化法。生物陶粒作為生物氧化法的（de）一種，由於其對微汙染水的優良（liáng）的處（chù）理（lǐ）效果，近年來，受到了廣泛的重視。

　　2.陶粒特點

　　以葉岩陶粒為例，陶粒以葉岩礦（kuàng）土（tǔ）為原（yuán）料，經破碎後，在1200℃左右的高溫下熔化，膨脹成5～40mm的球狀陶（táo）粒，再經破碎後（hòu）篩選而成。葉岩陶粒外殼呈暗紅色，表皮堅硬，內部為（wéi）鉛灰色，多孔質（zhì）輕。陶（táo）粒表麵粗糙，不規則，有很多孔徑較大的孔（kǒng）洞，相互之間不連（lián）通，由於這種陶（táo）粒表麵主要是一些（xiē）開孔（kǒng）大於0.5μm的孔洞，而細菌的直徑為0.5～1.0μm。因而，陶粒的這種結（jié）構對於微生物而言是非常有利的。

　　3.生（shēng）物陶粒對微汙染水的去除效果

　　在生物陶粒反應器中，溫度對有機物去除效果有一定的影響。一（yī）般來講，冬天比夏天的去除率低10%～20%左右。

　　水溫接近10℃時，CODMn的去除率上升為18%左右，已經同常溫下（xià）的去（qù）除效果相（xiàng）差（chà）不大。這是因（yīn）為：一方麵水溫降低使微生物的活性下降，另一方麵生物陶粒反應器中的微生物處於貧營養的環境中，相對於水中的有機物而言，生物陶（táo）粒仍然可以***足夠的微生物量，從而在一定的低溫範圍內，可以抵消由於水溫降（jiàng）低使微生物活性降低（dī）而帶來（lái）的***影響。

　　在低溫條件下，溫（wēn）度（dù）對去除效果有明顯的影響。有實驗表明：當水溫在5℃～10℃時，CODMn的去除率（lǜ）在11%～23%之間，水溫低於5℃時（shí），CODMn的去除率在5%～12%之間；在接近0℃時，CODMn的去除率（lǜ）僅在6%左右（yòu）。這也是為什麽在氣溫低（dī）的（de）兩（liǎng）個月（yuè）--12月和1月中，生物陶粒（lì）的去（qù）除（chú）效（xiào）果顯著降低的原因。在1月份和（hé）12月份，大部分時間水溫都低於2℃，在（zài）此溫度下（xià），微生物的活性進一步降低，而且生物（wù）陶粒係統（tǒng）中微生（shēng）物量也有所下降。

　　因此，在實際運行時，應（yīng）該注（zhù）意後續工藝的運行與管理，以保證出水水質。

　　3.12生物陶粒對不同分（fèn）子量有機物的去除效果

　　生物陶粒濾池對不同分子量的有機（jī）物，有著不相同的去除效果，實驗結果（guǒ）表明：生物陶粒濾池對分子（zǐ）量大於10000的有機物去除（chú）效果好，可達到60%以上；對分子（zǐ）量在1000～4000之間的有機物，生物過濾的去除效果也達到了50%；對分子量小於1000的有機（jī）物也有一定去除，其去除（chú）率在10%左右；而對於分（fèn）子量在4000～10000之（zhī）間的有機物，其含量不但（dàn）沒（méi）有（yǒu）減少，反而有部分（fèn）的增加（jiā）。

　　在生物陶粒濾池中，雖然水力停留時間短，但生物膜的比表麵積較大，胞外聚合物中含有多聚糖等粘性物質，可形（xíng）成類似化（huà）學絮凝的作用，對水（shuǐ）中大分子有機物具有較強的吸附凝聚能力，使其在反應器中被填料上的生物膜吸（xī）附截留，從而對分子（zǐ）量較大的（de）有機物形成較好的去除效果。而在生物處理過程中，微生物胞（bāo）外（wài）酶能（néng）將較大分子有（yǒu）機物分解成較小（xiǎo）分子有機物（wù），並（bìng）為維持微生物自身生長代謝中的物質（zhì）和能量需要（yào），將部分低分子有機物分解成二氧化碳和水，因此，中小分子（zǐ）量（在1000～4000範圍的（de）分子量）有機物（wù）也有較好的去除（chú）率。對於分子量在（zài）4000～10000之間的有機物含量有部分的增長的現象，這並不表示生物陶粒濾池對該區間的有機物沒有去除效果（guǒ），可能是由於微生（shēng）物把（bǎ）部分分子量大於1000有機物分解成為此區間的有機（jī）物（wù），從而造成了此部分有機（jī）物含量的增加。因此生物過濾能去除親水（shuǐ）性中小分子（zǐ）以及（jí）膠體和大分子有機物。

　　負荷基本不變時，曝氣時間較長（zhǎng），相應的（de）去除率也很高，當（dāng）停留時（shí）間很（hěn）短，也即濾速很高時（shí），基本上隻能起到過濾作（zuò）用，對（duì）有機物的去除率不明顯。而（ér）停留時間超過1h時，COD去除率並沒（méi）有較（jiào）大提高，由此可知，曝氣（qì）區停留時間1h為宜。

　　4.對氨氮的去除效果

　　氨氮的去（qù）除，生物（wù）陶粒濾池作為飲用水源水的預處理，常溫下對氨氮（dàn）的去除率可（kě）以達到80%以上，即（jí）使在低溫（wēn）條件下（0～14℃）時，也有較高的去除率。在正常運行時，生物陶（táo）粒對氨氮有較好的去除率。生（shēng）物陶粒預（yù）處理工藝是去除微汙（wū）染水源水中氨（ān）氮的一種（zhǒng）行之有效（xiào）的方法。

　　在低溫條件下，生物陶粒反應器對（duì）於進水中氨氮仍然有較好的去除效果，即使在接近0℃的極低水溫下仍然具有65%以上的去除率，試驗期（qī）間（jiān）生物陶粒反應器出水氨氮低於0.5mg/L。

　　4.1 對低溫條件（jiàn）下，生物陶粒濾池仍（réng）然具有較高去除效果的分析。

　　（1）化能自養硝化菌中（zhōng），亞硝化杆菌（Nitrosomonas）和亞硝化球菌（Nitrosococcus）均適合在2～40℃範圍內生長，硝化（huà）杆菌（jun1）也適合（hé）在5～40℃範圍內生長，因此，對溫度有一定的適應性（xìng），而在低溫條件下（<5℃）生物陶（táo）粒濾池中分離出（chū）來的優勢菌種（zhǒng）中，假單胞菌占優（yōu）勢，其中（zhōng）29種有詳細描述的假單細（xì）胞菌種，發現有5種可（kě）以在4℃或是4℃以下生長，也（yě）能在（zài）營養物質貧乏的環境（jìng）中生長繁殖。因此（cǐ），保證了低溫條件下微生物對氨氮的去除（chú）效果。

　　2）由莫諾得（dé）公式（shì）可見，在溫度下降時，盡管硝化細菌對氨氮的大基質降（jiàng）解速度隨溫度的下降（jiàng）而減（jiǎn）小，即公式中的μmax減小，但其飽和係數Ks也（yě）隨（suí）溫度的下降而下降。因此（cǐ），硝化細菌對氨氮的親和力達（dá）到了加強（qiáng），硝化細菌對基質的利用速率μ能保持一定的水平。同時，硝化細菌（jun1）的自身氧化分（fèn）解的速率隨溫度的降低而（ér）減小，表明能在較底的水溫條件下利（lì）用較小的能量進（jìn）行生（shēng）長和繁殖。

　　3）根據MaCarty等人的研究（jiū），要維持生物膜的穩態（tài）運行，則須保持水中的（de）有機物有一個小濃度Smin，在溫度低時，出水氨氮的低濃度也較低，而在溫度上升後，出水氨氮的低濃度也隨之上升。因此，在低溫條件下，生（shēng）物陶（táo）粒（lì）濾池也能（néng）保持較高的去除（chú）率。

　　5.對濁度的處理效果

　　水中形成濁度的因素較（jiào）多，泥（ní）沙、懸浮物、管道等的（de）二次汙（wū）染、膠（jiāo）體、微生物（wù）群落以及一部分有機物都可以產生濁度。生物陶粒濾池對濁度有良好的去除效果，去除率基本維持在70%～90%之間，受水溫的影響（xiǎng）較小。