文章摘要:
1. 引 言
随着世界各国经济的高速发展,人们的生活水平不断提高,饮用水的卫生和安全也受到越来越广泛的关注。由于水源污染日趋严重,水微量分析技术不断进步,在饮用水中越来越多的有机、有毒污染物被检测出来,并通过流行病学调查研究和对污染物毒理学的验证,发现某些污染物与居民发病率具有密切的相关性,从而更引起了人们对饮用水安全的高度重视。
在美国,六十年代初曾对30个大城市、11590个城镇的饮用水进行调查,调查指出,饮用经氯化以后的地表水可能对人体健康造成潜在危险。在1974~1977年间,美国环保局又组织了两次全国性的调查,一次......
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大庆石化总厂、吉林前郭炼油厂根据哈尔滨建筑大学小试和中试结果,对生活饮用水系统现有常规处理工艺进行深度净化改造,规模分别为2万m3/d和1万m3/d,改造后的工艺流程见图4。实际运行结果表明,深度净化后COD可由滤后水的4-6 mg/L,降至2.5 mg/L以下;在色质联机总离子流色谱图上,深度净化后水中有机物的浓度大幅度下降,有机物种类显著减少;水的浊度和色度由滤后水的4.6度和10度,降至接近0度,水质达到国际先进水平12。

昆明市自来水公司针对滇池水源低浊高藻特征,1996年底在第六水厂南分厂应用了臭氧化-生物活性炭处理工艺,规模10万m3/d,原水经过混凝、气浮、过滤后,进行臭氧接触反应、生物活性炭过滤,臭氧接触10min,生物活性炭滤池滤速8.27m/hr。运行投产后,出厂水浊度低于0.5NTU,色度小于5度;UV254,CODMn的去除率分别为42%和50%。该工艺对提高水质发挥了积极作用13。
除此之外,九江炼油厂生活水厂、上海周家渡水厂、北京燕山石化公司动力分厂、南京炼油厂生活水厂也分别采用了臭氧化-生物活性炭工艺进行饮用水深度净化,均取得很好的处理效果。
3.3 臭氧化-生物活性炭技术的研究热点与发展趋势
根据我国经济发展和水源污染的现状,在常规处理的基础上,通过臭氧化--生物活性炭进行深度净化,已成为国内经济发达地区解决健康饮水问题的迫切需要,但是,尽管臭氧化-生物活性炭工艺已有一定规模的实际应用,针对该技术国内外也进行了大量的研究工作,但目前仍存在一些理论和实践上的问题,影响着对该项技术的深入研究和推广应用,因而亟待解决。
臭氧投加方式、投加量的优化与接触反应设备效能的提高,是当前臭氧化-生物活性炭工艺应用中一个难点。臭氧投加的位置分为预臭氧(又称前臭氧,在混凝前投加)、主臭氧(又称中间臭氧,在混凝后、过滤前投加)、后臭氧(在过滤后投加),其作用各不相同。选择合理的投加位置,并对投量进行优化分配,在工程应用之前应慎重考虑。对原水水质全面的和较长时段的分析与调查,十分必要。只有对水中消耗臭氧的有机物和还原性物质有了量化的把握,并在此基础上测定臭氧初始需求量,才能作为工程设计的依据。在深度净化设施投入运行后还要结合臭氧的接触反应方式,对接触反应过程进行化学衡算。水中和尾气中剩余臭氧的在线测定,对于分析接触反应装置效率和确定臭氧的最佳投加量非常重要,这已在深圳预臭氧化的工程实践得到充分证明14。
臭氧化副产物和臭氧化出水AOC(可同化有机碳)升高,已成为臭氧化技术应用的一个关键问题。近年来的研究表明,臭氧化会形成溴酸盐、甲醛等一些有害副产物15。当水中含有Br-时,臭氧可氧化Br-为亚溴酸盐、溴酸盐、溴仿等溴化有机副产物。溴酸盐被国际癌症研究机构列为可能对人体致癌的化合物,WHO建议饮用水中溴酸盐最大含量为25μg/L,美国EPA规定现阶段溴酸盐的最大污染物水平为10μg/L16。如何控制出水中溴酸盐,成为臭氧化技术应用要考虑的一个重要问题,目前国外主要是采取臭氧多点投加、改变水的化学条件17、生物过滤18等方法来减少溴酸盐的生成。AOC是自来水管网中细菌再次繁殖的重要因素,也是管壁生长生物膜,管道腐蚀结垢的主要原因之一19。臭氧化有机物的中间产物醛、酮、羧酸等使水中的AOC明显升高,采用适宜的臭氧投加量并结合生物过滤是控制臭氧化出水中AOC的主要途径20。
在臭氧化-生物活性炭工艺中,活性炭的选择、再生的方式,以及生物活性炭的出水生物安全性一直为研究和设计人员所关注。商品活性炭的性能指标主要有碘吸附值、亚基甲蓝吸附值和机械强度等,前两项指标代表了活性炭表面微孔数量的多少,但并不能反映活性炭对水中有机物的处理能力,活性炭在选用之前还要结合具体水质进行静态吸附试验、动态穿透试验等,试验程序、装置十分复杂,需要时间较长21。如能利用膜技术、生物技术对水中有机物分布、活性炭表面性质进行微观分析,快速地选炭,将是一个有益的尝试。生物活性炭通常使用3-5年后就要更换,这部分费用在深度净化运行成本中约占30%。活性炭的的再生方法主要是加热再生和化学再生,这些再生方法设备昂贵,操作复杂,因而采用臭氧化-生物活性炭工艺的实际水厂一般不考虑再生。随着生物技术的不断进步,以及原水中有机物污染物的浓度和数量的增加,生物再生将是一种很有潜力的再生方法1。生物活性炭上附着生长的微生物对水中的有机物起到降解作用,同时在水流的冲刷下,一部分细菌从活性炭脱离进入水中,对水的生物安全性构成潜在威胁。国外通常是生物活性炭滤池后接石英砂滤池,或采用炭砂双层滤池截留细菌。但对炭滤出水安全性的系统评估,后续工艺的合理优化则是今后我们在臭氧化生物活性炭工艺应用时必须面对和解决的问题。此外,控制THMs生成和减少反应副产物、最佳工艺条件和反应装置结构的合理设计,与其它氧化技术的优化组合等也值得进一步研究。
生物活性炭与臭氧的联用技术近年来呈现出一些新的特点。2000年底投产的香港牛潭尾水厂的两阶段臭氧化和生物滤池,代表了当今水处理技术的发展方向。在微污染水源条件下,该水厂采用的两阶段臭氧化技术包括预臭氧化和中间臭氧化,可以有效杀灭水中隐孢子虫等致病微生物,同时氧 上一页 [1] [2] [3] [4] 下一页
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