引言
生物慢滤技术对污染物的去除是物理吸附过程和生物化学过程共同作用的结果，该技术原理许多文献已有详细说明，其中物理吸附是利用粗、慢滤池中设置的各级别碎石层和石英砂层对源水中的各类悬浮物质进行物理净化。生物化学过程是指在生物慢滤上层的滤料表面形成一层含有多种微生物的生物黏膜，在水的净化过程中，生物粘膜中含有各种细菌、藻类、原生动物以及各种微生物的分泌物形成良性循环食物链，可以有效去除微生物、氨氮、有机物等有害物质。
1生物慢滤水处理技术概述
1.1生物慢滤水处理原理
生物慢滤水处理技术原理主要是利用山区溪水的自流系统，对流水进行过滤，截留水中的有机物与矿物质，丰富水中的微生物含量。水处理过程中依靠阳光直射，促进微生物在水中的增长速度，最终在水中形成含有多种微生物的生物粘膜及以细菌、有机物和水中原生动物为主的有序循环生物链，从而提升饮用水的质量安全。
1.2生物慢滤水处理基本流程
生物慢滤水处理首先要在截流区建设生物慢滤水池，具体设计见图1（附图？）。生物慢滤水池结构主要为三层，实际应用中需根据当地的地质与地形条件进行优化调整。例如，某地区的河流水质只在雨季时才会产生浑浊度过高的现象，非雨季河水浊度低于20，只需要运用单格竖滤式的粗滤处理即可，因此，生物慢滤池设置为：第一层运用粒径在16mm～32mm、厚度在450mm～500mm的生物网进行粗滤；第二层运用粒径为8mm～16mm、厚度在300mm～400mm的生物网进行二次过滤；第三层设置4mm～8mm、厚度为200～300mm的生物滤网进行细滤。为加快慢滤池表层生物膜的形成，慢滤池日常无需加盖。生物慢滤水处理还需设置清水调节池。为避免藻类过度滋生，清水池需要加盖，并且需利用优氯净进行消毒处理。
2生物慢滤水处理技术的优点
a)技术简单可靠。该技术极为简单，很容易为普通设计人员掌握，且方便就近取材，如砂、卵石、石头等，甚至可以利用原有水池进行改造，小规模的可以利用预制水箱填料。由于技术简单，无辅助系统，均为土建设施，所以使用寿命长，一般至少可以使用20年以上。而JCL型一体化净水器需要在工厂内生产或由熟练技术工人现场制安，需配套电源、投药间，所需材料均要外运购买。
b)投资少。生物慢滤技术的最大特点就是投资较少，如前分析，建设生物慢滤设施的人均投资约为69元，而已建成的JCL型一体化净水器的人均投资约为100元(未计算净水器的配套设施，比如供用电工程、投药房等，如果计算这些附属设施，投资约140元)。
c)运行维护简单。生物慢滤技不需要专业人员进行日常管理，只需对管水员进行短期培训即可上岗。在运行一段时间后(大雨或暴雨过后，非雨季2～3个月，水质较好的可考虑4个月，各工程应根据实际进行调整)才须对滤料进行清洗。另外，该项即技除了耗费一定人力和水外，不需要增加其他费用进行维护，对清洗的石英砂可重复利用，避免了项目完成后，出现设备荒废或运转不下去等情况发生。而一体化净水器需专业人员进行管理，且需每天反冲洗一次，出现滤网堵塞或水质不稳定时需专业人员拆开设备进行需件更换。
d）除菌效果好
生物慢滤技术的另一大优势就是除菌效果好，出水可不进行化学消毒，就能保证出水的卫生学安全性。研究人员发现若将生物慢滤器的运行参数调整至最优状态，细菌、病毒几乎可以达到完全去除。分别使用噬菌体MS2和大肠杆菌WＲ1作为病毒和细菌的代表来测试生物慢滤技术的除菌效能。生物膜经过137天的培养，生物慢滤器对MS2和WＲ1的累积去除率分别达到3．1lg和4．5lg，去除效率在较高温度下会进一步提高。细砂滤料(d=0．29mm)较粗砂滤料(d=0．55mm)而言，对MS2和WＲ1具有更高的去除率。在多种条件控制下，验证了生物砂滤器对噬菌体MS2和轮状病毒的去除效果。对轮状病毒而言，运行1～31天，停留10min后的累积去除率为3．54lg，而停留24h后达4．92lg。对MS2而言，运行650～684天，停留10min的累积去除率为0．52lg，停留24h后累积去除率达5．36lg，全过程平均去除率达到5．6lg，高于美国环保署病毒去除率为4lg的标准。上述实验结果表明，MS2主要依靠滤料生物吸附去除，长时间运行使滤料成熟，处理效率大幅提高;而轮状病毒受滤料成熟度影响较小，主要依靠物理去除，停留时间增加，病毒与滤料接触充分，去除效率更加明显。此外，使用含1．5mmol/L的Ca2+和1．0mmol/L的Mg2+的地下水进行实验，发现二价离子能够使生物砂颗粒对MS2的吸附效率显著提高，且去除过程主要发生在上层微生物层内。将滤料的孔体积控制为18．3L，分别进行了日处理量为20L和40L的实验，结果表明，前者对大肠杆菌的处理效率为90%～98%，而后者去除率仅为75%，该结果差异性可解释为两者的水力停留时间(HＲT)不同所致。在反应器间歇期，前者几乎所有体积原水在滤料孔隙中保持停留并在滤床充分处理，而后者仅有一半原水保持停留，处理效率受限。在滤料层中添加5cm厚的松树皮生物炭填料(CPBB)，研究发现改进后的生物慢滤器运行30天后对大肠杆菌的去除率达100%，运行30～60天后去除率为96%，而相同运行条件下传统生物慢滤器的去除率为90%。运行时间超过75天后慢滤器对大肠杆菌的去除效果开始下降，传统滤器去除率降至60%，而改进型滤器依然保持在90%左右。由此可见，改进型生物慢滤技术对大肠杆菌可长时间保持高效的去除，这是因为CPBB具有强吸附能力，且延长了HＲT。验证了HＲT对除菌效果的影响。他们通过改变生物慢滤反应器的出水孔径(0．25、0．37、0．5英寸)，来验证HＲT对除菌效果的影响。实验结果表明，HＲT越长，生物慢滤器的去除效率越好。三种反应器在充分运行后，对细菌的去除率均大于99%。总体而言，多数菌类微生物依靠生物慢滤技术的生物作用而被去除，可通过控制HＲT与运行时间来获得最佳去除效果，少数细菌则依靠滤料的物理吸附作用而被去除。此外，反应器材质对除菌效果产生影响的原因文献中未提及，目前尚不明确，还需做进一步的研究。
结语
生物慢滤技术作为一项零耗能、零污染、低造价的绿色水处理技术，在去除水中的污染物、浊度、细菌病毒、重金属类污染物等方面非常有效，该技术已经在世界各地进行了一定规模的应用，运行效果与预期比较符合。生物慢滤水处理技术具有安装简单、供水稳定、成本投资低、管理方便、效果好等诸多饮用水处理优势，将会成为未来供水工程的主要净水设施，在农村小型供水工程中具有重要的推广价值。近年来，研究者尝试对生物慢滤技术进行改进，包括改性滤料表面结构、调整滤层结构等，或与滴滤技术、膜技术、粗滤技术等其他技术联用，处理效果在原技术基础上进一步提升，特别是在重金属去除、污染物去除方面效果强化明显。
参考文献
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