臭氧-生物活性炭工藝介紹

發布時間: 2010-06-03 00:00:00   作者:本站編輯   來源: 本站原創   瀏覽次數:

  臭氧-生物活性炭工藝介紹

  近年來許多調查與研究的結果已經讓人們認識到,常規的“混凝沉淀à砂濾à加氯消毒”處理技術及預氯化方法(折點加氯法)不能充分保障飲用水的衛生和安全,因此以去除水中有機污染物為目標的飲用水深度凈化技術得到廣泛的研究。其中臭氧-生物活性炭凈水工藝以其高效去除水中溶解性有機物和致突變物質,出水安全、優質而備受矚目。

  一、臭氧-生物活性炭工藝凈水原理

  臭氧-生物活性炭工藝是將臭氧化學氧化、臭氧滅菌消毒、活性炭物理化學吸附、生物氧化降解4種技術合為一體的工藝。簡單地說,它的做法是在傳統水處理工藝的基礎上,以預臭氧氧化代替預氯化,在快濾池后設置生物活性炭濾池。利用臭氧預氧化作用,初步氧化分解水中的有機物及其他還原性物質,以降低生物活性炭濾池的有機負荷,同時臭氧氧化能使水中難以生物降解的有機物斷鏈、開環、將大分子有機物氧化為小分子有機物,提高原水中有機物的可生化性和可吸附性,從而減小活性炭床的有機負荷,延長活性炭的使用壽命。另外,由于臭氧在水中自行分解為氧,活性炭柱進水含有較高濃度的溶解氧,因此促使好氧微生物在活性炭表面繁殖。好氧微生物以活性炭表面吸附的有機物為養料,將它們轉化為二氧化碳和生物量,從而不僅去除了原水中的有機物,而且在一定程度上使活性炭再生,從而具有繼續吸附有機物的能力,即大大地延長了活性炭的使用壽命和再生周期。

  經過臭氧處理后進行活性炭處理主要發揮三種作用:(1)破壞水中殘余臭氧,一般發生在最初炭層的幾厘米處;(2)通過吸附去除化合物或臭氧副產物;(3)通過活性炭表面微生物的生物活動降解有機物。研究表明,在活性炭處理過程中,同時發生快速吸附、慢速吸附、生物作用和臭氧激化的生物作用。臭氧-生物活性炭工藝運行之初,活性炭具有最大的吸附容量,快速吸附占主導作用,既可以吸附小分子物質也可以吸附非生物降解的大分子有機物;隨著過濾柱吸附能力的飽和和運轉時間增長,活性炭表面積累大量的有機物,活性炭的吸附容量逐漸減少,吸附速率下降,以慢速吸附為主,同時開始了生物活動,并逐步達到生物吸附平衡。活性炭表面出現明顯的生物活性大約需要運行5-20天的時間。

  在水處理過程中臭氧與生物活性炭兩者的作用表現出互補性。臭氧與有機物的最主要反應是破壞碳化物的雙鍵產生酮和醛,這些產物是管網系統內微生物的養料,如果在處理過程中沒有去除這些養料,微生物就會在管網中迅速滋生。為了避免這種現象,應采用適當的生物處理,如活性炭或慢濾池,使這類化合物被存在于濾料表面的微生物所降解。避免管網中滋生微生物的另一個手段是在處理廠出水前投加少量氧化劑,如氯氣、二氧化率等,如果沒有活性炭這種生物過濾,就必須增加氧化劑的投加量。當絕大部分可溶有機物被活性炭上的生物去除后,則需要投加的氧化劑量會大大減少,這也同時減少了新的氣味和色度污染問題。

  二、影響臭氧-生物活性炭工藝凈水效果的因素

  臭氧-生物活性炭工藝一般設置在砂濾之后,去除有機物的效果取決于水中有機物的性質、活性炭的特性、操作條件、溫度等。

  在臭氧-生物活性炭工藝中,臭氧的重要作用是將大分子有機物降解為小分子有機物,提高原水的可生化性。研究結果表明,根據水中有機物的類型和濃度,存在一個最佳臭氧投量,臭氧投加量高于此最佳值時,并不會提高原水的可生化性。

  活性炭柱承擔著吸附和生物降解有機物的雙重作用,延長水與活性炭柱的接觸時間對去除有機物有利;而反沖洗條件對保護某些菌落很重要。

  在臭氧-生物活性炭工藝中,出水的BDOC(可生化降解的有機碳)的去除效果隨著空床接觸時間的增加而提高。

  微生物生命活動對水溫、pH值等因素的變化很敏感,容易導致炭床中生物降解效率發生波動。當溫度低于5℃時,水處理效果極差。

  為了維持活性炭的生物平衡和避免高于微生物生命形式的發展,活性炭定期沖洗是維護生命活動的重要手段。活性炭沖洗一般采用水洗、氣洗、氣水同時沖洗等幾種方式。反沖后重新啟動時水質一般較差,將持續10-20min,以使擾亂的炭層復原到正常過濾狀態。工程實踐證明,反沖效果的好壞直接影響處理水質。

  三、臭氧-生物活性炭技術的評價

  顆粒活性炭的吸附作用是去除水中溶解性及有機微污染物的一種有效的方法。但是,對于一些揮發性較低、難以生物降解、分子量較大的高分子有機物則不易通過顆粒炭吸附除去,這些物質的可吸附性能還與有機物所帶官能團及分子結構有關。另外,當采用活性炭深度凈水工藝進行大規模給水處理時,必須考察活性炭的置換及再生問題。

  水經臭氧預處理后,利用臭氧氧化電位很高的特點,將許多大分子有機物氧化分解成較小的或是含氧較多的小分子有機物,改變了它們的形態結構和性質,提高了處理水的可生化性,使其中的有機物更易于被活性炭吸附;被吸附的溶解性有機物,為維持炭床中的微生物活動提供了營養源。同時,由于臭氧供氧充分,炭床中大量生長繁殖好氧微生物,它們有足夠的時間降解所吸附的小分子物質,這樣,炭床中的活性炭吸附和微生物生物降解作用同時進行,使顆粒活性炭對水中溶解性有機物的累計吸附負荷大大超過根據吸附等溫線所預期的負荷,通水量較單獨使用活性炭可以提高2-5倍,延長了活性炭吸附工作的周期。根據運行經驗,在臭氧-生物活性炭工藝中,活性炭濾池可以運行3年或更長時間無需更換。

  在水處理廠,臭氧-生物活性炭工藝一般設在砂濾池之后,生物活性炭濾池的出水經加氯消毒后進入供水管線,到達用戶。實際運行結果標明,該工藝對控制飲用水中THMs的濃度極為有效。雖然臭氧化不能明顯改變處理水的需氧量,但它能提高需氯有機物的可生化性及可吸附性,使它們在生物活性炭池中得以去除,即臭氧-生物活性炭工藝能夠去除THMs的前驅物,從而不僅減少了消毒所需的加氯量,降低了飲用水中THMs的濃度,而且減少了過量加氯引發嗅味的機會。

  臭氧-生物活性炭工藝去除有機物的同時,可以獲得對氨、鐵、錳、嗅味的去除,由于微生物的分解速度慢,因此須控制生物活性炭濾池進水的有機負荷不能太大。

  臭氧-生物活性炭技術是一種先進的飲用水深度處理工藝,但目前該工藝存在著電耗較大、制水成本高的問題。生產臭氧的原料主要是空氣和電能,其優點是不必運輸和貯存原料,臭氧的生產由電能控制,易于管理和實現自動化。但是生產臭氧的電耗大,臭氧發生器的設備復雜,需要大量貴金屬,因而造價較高;臭氧無法貯存和運輸,只能在現場邊生產邊使用。此外,活性炭設備在使用一段時間后,需要更換新炭,活性炭的再生成本及再生炭的處理效率在很大程度上決定著臭氧-生物活性炭技術的費用。

  綜上所述,臭氧-生物活性炭工藝能夠有效地去除水中的有機物、氨氮,對水中的無機還原性物質、色度、濁度也有很好的去除效果,并且能有效降低出水的致突變活性,保證了飲用水的安全。但該技術在使用過程中仍存在一些需要注意的問題。比如,如果原處理工藝中采用預加氯工藝,生成的三氯甲烷等有機鹵化物,即使再使用臭氧-生物活性炭工藝對其進行深度處理,效果也不明顯。另外,如果原水中氨氮含量太高,則硝化反應將進行得不徹底,只能進行到亞硝化這一步,結果使出水中亞硝酸鹽濃度急劇升高,因此該技術對污染原水的指標(如氨氮含量)及原處理工藝(如預氯化)都有一定的要求。

  • 轉到手機訪問
    Χ 關閉

    請用手機掃描二維碼,瀏覽本條新聞

  • 打印本頁
相關新聞
       本文暫無相關文章!
极速快乐十分平台