罗鸿玲臭氧生物活性炭饮用水处理技术的进展及前景.docVIP

臭氧-生物活性炭饮用水处理技术的进展及前景 （华南师范大学化学与环境学院，05环境科学，罗鸿玲 20052402505） 摘要 介绍了臭氧-生物活性炭净水技术的原理，指出该项技术在应用中体现出来的优越性以及存在的问题，并对其发展前景进行分析。 关键词 臭氧-生物活性炭 饮用水 吸附 生物降解 近些年来，环境恶化对饮用水的影响越来越突出，饮用水水源中有毒、有害化学有机污染物含量正逐年上升，品种也逐年增多。使水厂的出水水质有所下降，直接影响了居民的身体健康。解决和处理水源水质迫在眉睫。 传统的工艺“混凝 沉淀 砂滤 投氯消毒 ”的水处理工艺已经难以保障饮用水的安全与卫生了。 生物活性炭技术的安全性评价表明[1]，采用常规方法并不能很好的去除原水有机物，氯的投入容易产生THMs的前驱物以及引发臭味。只有通过臭氧活性炭才能解决以上存在的问题。 1 臭氧活性炭技术的原理及工艺流程 臭氧-生物活性炭工艺是将臭氧化学氧化、臭氧灭菌消毒、活性炭物理化学吸附、生物降解四种技术结合为一体的工艺。[2] 1.1 臭氧预氧化 臭氧预处理的投加点位于常规处理之前。臭氧是不仅是一种很好的杀菌剂、脱色剂；同时还能分解水中大分子有机物，苯环、长链的大分子有机物被解体为短链小分子，或者分子的一些基团被改变，从而提高了处理水的可生化性及可吸附性，使之能被生物降解；臭氧同时氧化水中溶解性的锰和铁，生成难溶性的氧化物，提高砂过滤的效果，增加锰、铁的去除率；臭氧在水中还可以自动分解为氧，为活性炭床提供大量的溶解氧（DO），补充水中DO消耗，为耗氧菌提供良好的生长环境，增强了活性炭表面耗氧微生物的活性，使之在活性炭表面形成生物膜。[3,4,5] 1.2 臭氧灭菌消毒 臭氧灭菌消毒又称臭氧后氧化，投加到常规处理之后。主要为了杀灭细菌及病毒；氧化水中有机物质如苯酚、洗涤剂、农药和生物难降解有机物；增加水中的溶解氧，有利于生物活性炭上好氧微生物的生长；减少出水厂水的加氯量。[4] 后臭氧投加量一般为1.5~2.5mg/L。由于水中有机物的种类和浓度不同，投氧量过小不能使原水大分子有机物有效分解，不利于后继生物活性炭的吸附和生物降解；投氧量过大随时远水中一部分有机污染物降解氧化为最终产物H2O和CO2,但降低了活性炭的有机负荷。后臭氧的最佳投加量必须通过实验来确定。 1.3 生物活性炭滤池 生物活性炭滤池位于后臭氧接触池之后。活性炭内部具有发达的空隙结构和巨大的比表面积，其微孔构成的内表面积占总面积的95%以上。能经济有效的去除嗅、味、色度、农药、放射性有机物及其他人工合成有机物。对微小物质具有良好的吸附作用。 经过试验表明[6]，炭滤后原水的余氯由0.02~0.15mg/L降为0.01 mg/L；原水的浊度由0.3~0.8NLU降低到0.2~0.3NTU；高锰酸盐经过炭滤后去除率高达46%。活性炭还易于吸附水中苯类化合物和相对分子质量500~1000的腐殖质，可吸附面积达粒状活性炭吸附面积的25%，去除率一般为70% ~86.7%，而相对分子质量小于500和大于3000的有机物则达不到有效去除的效果。因而活性炭能有效的吸附臭氧氧化分解产生的小分子有机物。[4] 1.4生物降解 生物炭吸附与微生物降解有着协同作用。活性炭的吸附催化作用提高了微生物的活性，增进了微生物的代谢活动，从而延长了活性炭的工作周期并改善了活性炭的吸附条件。Rodman和Porrotti等人于70年代提出了胞外酶假说，他们认为，大多数微生物集中于炭粒外表及邻近大孔中，无法进入微孔中。而细胞分泌的胞外酶和因细胞解体而释放出的酶类能直接进入活性炭过渡孔和微孔中，与孔隙内吸附的有机物作用生成酶-基质复合体，使其从原吸附位上位脱下来，并被BAC表面上的微生物所分解，构成吸附和降解的协同作用。[3] 1.5臭氧活性炭技术的工艺流程 常规的工艺流程如下：[5] 不同的自来水厂根据自身的条件采取符合各自条件的工艺。例如：桐乡市果园桥水厂作为主要饮用水水源的康泾塘属于四至五类水体，主要是有机物和氨氮含量超标，用常规处理不能有效的去除污染物，因此在水厂原有常规处理基础上增加了原水生物预处理工艺和臭氧生物活性炭深度处理工艺，其改进后的工艺流程如下[5]： 又如：中国石油前郭石化分公司水厂其水源原为浅层下水，但是已经渐渐枯竭，污染也日渐严重。1994年该厂决定改用松花江作为生活水水源，采用先进水处理工艺，经处理后，各水质均达到国家标准，CODMn值达到了国际饮用水水质标准。其工艺流程图如下： 臭氧活性炭技术的优缺点 2.1臭氧活性炭技术的优点 a 对氨氮和总有机碳去除率高。氨氮以生物转化方式去除，取代了折点加氯法除氨氮，消除了大量有机氯