隨著工業(yè)和城市的迅速發(fā)展，相當(dāng)多的飲用水源地受到了較嚴重污染，傳統(tǒng)的凈水工藝難以適應(yīng)微污染水源處理，不能有效去除原水中的氨氮、色度和藻類等。與此同時，人們對飲用水水質(zhì)的要求卻不斷提高。因此，微污染水源水處理成為近10年來我國水處理研究熱點之一，而在微污染水源水的處理中引入生物處理技術(shù)，已經(jīng)成為一個技術(shù)發(fā)展方向和有效手段。例如通過生物膜法進行預(yù)處理，借助于微生物群體的新陳代謝活動，對水中的有機污染物、氨氮、亞硝酸鹽以及鐵、錳等無機污染物進行初步去除，既改善了水的混凝沉淀性能，也減輕了常規(guī)處理和后續(xù)處理過程的負荷。

對沸石濾料生物濾池處理微污染水源水中低濃度氨氮的掛膜啟動性能進行了研究。試驗結(jié)果表明，掛膜過程可以根據(jù)氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮濃度的變化分為3個階段：初期沸石以本身對銨離子的吸附交換為主，氨氮去除率達88%以上；中期開始出現(xiàn)生物硝化作用，亞硝酸鹽積累明顯，硝酸鹽出水濃度不穩(wěn)定，氨氮去除率穩(wěn)定，但下降至65%左右；后期硝化反應(yīng)穩(wěn)定進行，亞硝酸鹽迅速轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，氨氮去除率穩(wěn)定在60%以上。

由于微污染水源水中污染物含量較低，使生物沸石法處理源水具有不同于污水處理的一些特性。為了掌握低污染條件下的生物沸石反應(yīng)器的運行原理和工況條件，以更好地控制運行效果，在工程實踐中取得應(yīng)用，采用曝氣生物沸石濾柱為反應(yīng)器形式，通過長期連續(xù)的動態(tài)運行，重點研究了低含量氨氮在生物沸石反應(yīng)器運行不同階段的去除和轉(zhuǎn)化以及影響因素。結(jié)果表明，水力停留時間越長，對氨氮的去除效果越好，水力停留時間為24min時，較為經(jīng)濟合理；隨著進水氨氮濃度的降低，氨氮去除率下降，進水氨氮的質(zhì)量濃度低于2mg/L時，生物沸石柱出現(xiàn)氨氮解吸現(xiàn)象；采用間歇曝氣方式，既不影響硝化作用又節(jié)約能耗；反應(yīng)最佳pH值為7.2～7.4。較早利用生物沸石反應(yīng)器去除微污染水源水中的氨氮、亞硝酸鹽氮、錳、有機物、色度、濁度等。經(jīng)長期運行測試，生物沸石預(yù)處理器對氨氮、亞硝酸鹽氮、有機污染物等均有較高的去除效果。其中對氨氮、亞硝酸鹽氮和有機物的平均去除率分別為93%，90%和32%。并提出了反應(yīng)器的最佳過濾速度為8～10m/h，最佳填料填充高度為600～800mm。生物沸石反應(yīng)器具有和生物活性炭、生物陶粒一樣的性能，該技術(shù)為微污染水源水質(zhì)凈化提供了一種新材料，新途徑。

利用自行研制的生物沸石濾池處理污染水源水，探討了掛膜期間對CODMn和氨氮的去除效果；水力負荷對CODMn、氨氮、鐵、錳、濁度去除效果的影響以及溫度、水力停留時間對氨氮去除的影響等。結(jié)果表明：掛膜初期對氨氮的去除以離子交換和吸附作用為主，末期以硝化作用為主。氨氮的去除率呈現(xiàn)先下降再上升最后達到穩(wěn)定的現(xiàn)象；提高水力負荷對氨氮、CODMn、鐵、錳和濁度都有不同程度的影響，最佳水力負荷3.18m3/（m2·h）時，氨氮、CODMn、濁度、鐵和錳的去除率分別為75.2%，31.8%，27.8%，31.6%和48.2%，溫度和水力負荷對氨氮的去除率有較大影響，溫度較低時，降低水力負荷，提高水力停留時間，可以提高氨氮的去除率。利用臭氧的氧化性和生物沸石的生物、吸附和離子交換共同作用處理微污染模擬水源水，研究了臭氧氧化、生物過濾、沸石吸附對微污染水中有機物的不同處理效果和組合工藝的競爭、協(xié)同效果。結(jié)果表明：對于ρ（CODMn）為6.30-7.20mg/L的原水，在臭氧投加量為2.1mg/L，接觸時間為15min時，CODMn的去除率可達10.8%；沸石吸附對CODMn的平均去除率為11.5%，生物沸石對CODMn的平均去除率為32.3%。臭氧-沸石工藝的CODMn平均去除率為15.6%，小于工藝組成單元的單獨去除率的加和，各單元在有機物處理上存在競爭關(guān)系。

臭氧-生物沸石工藝的CODMn平均去除率為45.5%，大于臭氧氧化和生物過濾獨立單元去除率的加和，各單元之間為協(xié)同作用關(guān)系，因此宜采用臭氧-生物沸石工藝處理有機微污染水體。該課題組的研究結(jié)果還表明，生物沸石柱采用接種掛膜法，在水溫17～19℃，經(jīng)過17d掛膜成熟。掛膜期間COD和氨氮的去除率在到達最低點和穩(wěn)定值的時間上具有同步性，掛膜成熟后COD的去除率穩(wěn)定在40％左右，氨氮的去除率穩(wěn)定在70%左右。在臭氧存在的條件下，微生物仍能生存，微生物經(jīng)過2～3d的馴化，在臭氧投加量為2.1mg/L、接觸時間10min時，COD和氨氮的去除率均較高。