隨著工農業的迅速發展，水中的有害物質逐年增（zēng）多，尤其是上世紀（jì）60年代以來，不少地區的飲用水水源日益惡化，同時，隨著水質分析（xī）技術的進步，水源水（shuǐ）和飲用（yòng）水中（zhōng）的（de）微（wēi）量汙染物又不斷的被檢測（cè）出（chū）來，這些，都對飲用水的處理提出了新（xīn）的、更高的要求。

　　1.微汙染水（shuǐ）水源的特點

　　目前飲用（yòng）水被汙染的特點有，有機物的含量高，氨氮的含量高，而水中的氨氮等耗（hào）氧物質大量消耗水中的溶（róng）解氧，直接影響了自來（lái）水的色度、濁度等。

　　目前，按對汙（wū）染物的去除途徑的不同，預處理微汙染水可以分為氧化法（fǎ）和吸附法（fǎ），氧化法又（yòu）可以分為化學（xué）氧化法和生物氧化法。生物陶粒作為生物氧化法的一種，由於其對微（wēi）汙染水的優良的處理效果，近年來（lái），受到（dào）了廣泛的重視。

　　2.陶粒特點

　　以葉（yè）岩陶粒為例，陶（táo）粒（lì）以葉岩礦土（tǔ）為原料，經破碎後，在1200℃左右的高溫下熔化，膨脹成5～40mm的球狀陶粒，再經破碎後篩選而成。葉岩陶粒外殼呈暗紅色，表（biǎo）皮堅硬，內部為鉛灰色，多孔質輕。陶粒表麵粗糙，不規則，有（yǒu）很多孔徑較大的孔洞，相互之間不連通，由於這種陶粒表麵主要是一些開孔大於0.5μm的孔洞，而細菌（jun1）的直徑（jìng）為0.5～1.0μm。因而，陶粒的這種結構對於微生物而言是非常有利的。

　　3.生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（wù）去除（chú）效果有一定的影響。一般來講，冬天比（bǐ）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（yǐ）經同常溫（wēn）下（xià）的去除效果相差不大。這是因為（wéi）：一方麵水溫降低使微（wēi）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（yú）水（shuǐ）中的有（yǒu）機物而言，生物陶粒（lì）仍然可以***足夠的微生物量，從而在一（yī）定的低（dī）溫範（fàn）圍內，可以抵（dǐ）消由於水溫降低使微生物活性降低而帶來的***影響。

　　在低溫（wēn）條件（jiàn）下，溫度對去除效果有明顯（xiǎn）的影響。有實驗表明：當水溫在（zài）5℃～10℃時，CODMn的（de）去除率在11%～23%之間，水溫低於5℃時，CODMn的去除率在5%～12%之間；在接近0℃時，CODMn的去（qù）除率僅在6%左右。這也是為什麽在（zài）氣溫（wēn）低的兩個月--12月和1月中，生物陶粒的去（qù）除效果顯著降低的原因。在1月份和12月（yuè）份，大部分時間水溫都低於2℃，在此溫度下，微生物的活性進一步降低，而且（qiě）生物陶粒係統中微生物量也（yě）有所（suǒ）下（xià）降。

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

　　3.12生物陶粒對不同分子量有機物的去除效果

　　生物陶粒濾池對（duì）不同分子量的有機物，有著不相同的去除效果，實驗結（jié）果表明：生物陶粒濾池對分子量大於10000的（de）有機物去除效果好，可達（dá）到（dào）60%以上；對（duì）分子（zǐ）量在1000～4000之間的有機（jī）物（wù），生物過濾的去除效果也達到了50%；對（duì）分子量小於1000的（de）有機物也有一定去除，其去除率（lǜ）在10%左右（yòu）；而（ér）對於分子量在4000～10000之（zhī）間的有機物，其含量不但沒有減少，反而有部分的（de）增加。

　　在生物陶粒濾（lǜ）池中，雖然水力停留時間短，但生物膜的比表（biǎo）麵積較大，胞（bāo）外聚合物中含有多聚糖（táng）等（děng）粘性物質，可形（xíng）成類似化學絮凝的作用，對水中大分子有機物具有較（jiào）強的吸附凝聚能力，使（shǐ）其在反應器中被填料上的生物膜吸附截留，從而對分子（zǐ）量較大的有機（jī）物形成較好的去除效果。而在生物處理過程中，微生物（wù）胞外酶（méi）能將較大分子有機物分解成較小分子有機（jī）物，並為維持（chí）微生（shēng）物自身生長代（dài）謝中的物質和能量需要，將（jiāng）部分低分子有機物分解成二氧化碳和水，因此，中小分子量（在1000～4000範圍的分子量）有機物也有較好的去除率。對於分子量在4000～10000之間的有機物（wù）含量有部分的增長（zhǎng）的現象，這（zhè）並（bìng）不表示生物陶粒濾池對該區間的有（yǒu）機物沒有去除效果，可能是由於微生物把部分分子量大（dà）於1000有機物分（fèn）解成為此區間的有機物，從而造成了此部分有機物含量的增加。因此生物（wù）過濾能去除（chú）親水（shuǐ）性中小分子以及膠體和大分子有（yǒu）機物。

　　負荷基本不變時，曝氣時間較長（zhǎng），相應的去除率也很高，當停留時間很短，也即濾速（sù）很高時，基本上隻能起到過（guò）濾作用，對有機物的（de）去除率不明顯。而停留時間超過1h時，COD去除率並沒（méi）有較大提高（gāo），由此可知，曝氣區（qū）停留時間1h為宜（yí）。

　　4.對（duì）氨氮的去除效果

　　氨氮的去除，生物陶粒濾池作為飲用水源水的預處（chù）理，常溫下對氨氮的去除率（lǜ）可以達（dá）到80%以上，即使在低溫（wēn）條件下（0～14℃）時，也有較高的去除率。在正常運行時（shí），生物陶粒對（duì）氨氮有較好的去除率。生物陶粒預處理工藝（yì）是去（qù）除微汙染水源（yuán）水中氨（ān）氮的一種行之有（yǒu）效的方法。

　　在低溫（wēn）條件（jiàn）下，生物陶粒反應（yīng）器對於進（jìn）水中氨氮（dàn）仍然有較好的去除效果（guǒ），即使在接近0℃的極低水溫下仍然具有65%以上的去除率（lǜ），試驗期間生物陶粒反應器（qì）出水氨氮低於0.5mg/L。

　　4.1 對低溫條件下，生物陶粒濾池仍然（rán）具有較高去除效果的分析。

　　（1）化能自（zì）養硝化菌（jun1）中，亞硝化杆菌（Nitrosomonas）和亞硝化球（qiú）菌（Nitrosococcus）均適合在2～40℃範圍（wéi）內生長，硝化杆菌也適（shì）合在5～40℃範（fàn）圍內生長，因此，對溫度有（yǒu）一（yī）定的適應性，而在低溫條件（jiàn）下（<5℃）生物陶粒濾池中分離出來的優勢菌種中，假單胞菌占優勢，其中29種有詳細描述的假單細胞菌種，發現有（yǒu）5種可以（yǐ）在4℃或是（shì）4℃以下生長，也能在營養物質貧乏的環境（jìng）中（zhōng）生長（zhǎng）繁殖。因此，保證了低（dī）溫條件（jiàn）下微生物對氨氮的去除（chú）效果。

　　2）由莫諾得（dé）公式可見，在溫度下降時，盡管硝化細菌（jun1）對氨氮的大基質（zhì）降解速度隨溫度的下降而減（jiǎn）小，即公式中的μmax減小，但其飽和（hé）係數Ks也隨（suí）溫度的下降而下降。因此，硝化細（xì）菌對氨氮的親和力達到了加強，硝化（huà）細菌對基質的利用速（sù）率μ能保持一定的水平。同（tóng）時，硝化細菌的（de）自身氧化分解的速率隨溫度的降低而減（jiǎn）小（xiǎo），表明能在較底的水溫條件（jiàn）下利用較小的能量進行生長和繁（fán）殖。

　　3）根據MaCarty等人的研究，要維持生物膜的穩態運行，則須保持水中的有機物有一個小濃度Smin，在溫度低時，出水氨氮的低濃（nóng）度（dù）也較（jiào）低，而（ér）在溫度上（shàng）升後（hòu），出水氨氮的（de）低濃度也隨之上升。因此，在低溫條（tiáo）件下（xià），生物（wù）陶粒（lì）濾池也能保持較高的去除率。

　　5.對濁度（dù）的（de）處理效果

　　水中形（xíng）成濁度的因素較多，泥沙、懸浮物、管道等的二次汙染、膠體、微生物群落以及一部分（fèn）有機物都可以產生（shēng）濁度。生物陶粒濾池對濁度有良（liáng）好的去除效果，去除率基本維持在70%～90%之間，受水溫的影響較小。