臭氧活性炭技术在给水处理中的应用研究.docx

臭氧-生物活性炭技术在给水处理中的应用研究摘要：本文介绍了臭氧-活性炭技术的发展概况，在给水处理中的作用机理及应用研究，并提出了此项技术在应用中存在的问题，介绍提高此项技术的应用措施。关键词：臭氧-生物活性炭；有机物；微污染水；给水处理随着水源污染的加剧和饮用水水质标准的提高，常规处理工艺已难以满足人们对饮用水水质的要求，饮用水深度处理技术日益受到重视。臭氧与活性炭作为饮用水深度处理的重要手段，在国外的应用已比较成熟。由于我国地域广阔，水质多变，臭氧与活性炭技术在运行中必然存在很多问题，如在臭氧-活性炭技术中臭氧投加点和投加量的确定，以及水经臭氧活性炭处理，氯化后出水水质是否仍然具有致突变性等问题。1 臭氧－生物活性炭技术的发展概况 1.1 臭氧氧化技术臭氧是一种很强的氧化剂和消毒剂，其氧化还原电位在碱性环境中仅次于氟。臭氧氧化主要发生在净水过程的三个阶段：预臭氧化，中间臭氧化，最后的消毒。预臭氧化的作用是去除悬浮物质，大颗粒物质和水体的色、味、嗅等，并把较大的天然有机物质分解成较小的有机物质以提高后序絮凝、沉淀等步骤的效率。中间臭氧化主要为降解有机微污染物，去除“三致”前体物和提高可生物降解性。由于其降解产物较小，易被微生物充分利用，通常在此步骤后加以砂滤或生物活性炭过滤；最后的消毒是指臭氧氧化去除残余微生物以及可能形成的消毒副产物。由于臭氧氧化的持续时间较短，出水水质可以加二氧化氯保质。1.2 生物活性炭吸附活性炭是用烟煤、褐煤、果壳或木屑等多种原料经碳化和活化过程制成的黑色多孔颗粒。由于粒状活性炭具有极其丰富的微孔和巨大的比表面积，使其具备良好的吸附性能。活性炭吸附作为饮用水深度处理的重要手段广泛应用于城市给水处理厂。目前世界上已有成百座使用粒状活性炭的水厂在运行。大量的研究结果已证明了活性炭吸附在饮用水处理中的优势，活性炭对水中存在的有机污染物的各项指标均有很好的去除效果。1.3 臭氧-生物活性炭技术 臭氧氧化和生物活性炭技术都各自有其局限性，到了上个世纪六七十年代， 一种新型组合工艺“臭氧－生物活性炭”（ozone-biological activated carbon， O3-BAC）技术诞生了，它具有优异的去除污染物效能，尤其是有机污染物，因而受到人们的高度重视。在水处理过程中臭氧与生物活性炭两者的作用表现出互补性，臭氧能有效的氧化大分子有机物，剩下的小分子有机物由活性炭吸附，因此臭氧与活性炭联用能提高去除有机物的效果。经过臭氧处理后进行活性炭处理主要发挥三种作用：（1）破坏水中残余臭氧，一般发生在最初炭层的几厘米处；（2）通过吸附去除化合物或臭氧副产物；（3）通过活性炭表向细菌的生物活动降解物质。实验研究表明，在活性炭处理过程中，同时发生快速吸附、慢速吸附、生物作用和臭氧激化的生物作用。2 臭氧－生物活性炭技术在饮用水深度处理的作用2. 1浊度当水中存在有机物时易吸附在颗粒表面引起空间位阻稳定，臭氧能氧化分解这些有机物，从而诱导臭氧-活性炭技术的应用状况颗粒脱稳。采用预臭氧化通常可以提高混凝过滤过程对颗粒和浊度的去除效率，与此同时却常常降低了混凝过程对DOC的去除。混凝单元去除的是大分子的有机物，而臭氧化将产生相对分子质量小、极性强的小分子，因而影响混凝的效果。但是，臭氧化后的小分子有机物通常要比臭氧化前的大分子有机物具有更好的可生化性，另外小分子也更容易被生物吸收，因此DOC的去除转由生物活性炭单元去完成。2. 2色度色度可以间接反映水中溶解性污染物的数量，对微污染原水来说是极为重要的感官性指标。水中能产生色度的物质是水中溶解或胶态的带有生色基团的有机物，如酚类、重氮、偶氮化合物。天然有机酸，如腐植酸、黄腐酸和鞣酸等，也会产生不同程度的颜色。这些物质与卤代消毒副产物的形成密切相关。O3-BAC去除色度效果好，主要是归因于臭氧化作用、活性炭表面的吸附作用和生物降解作用。2. 3臭和味饮用水中臭和味产生原因主要有三类：①由排人水体的无机物、化学制品及溶解性的矿物盐产生的；②腐殖质等有机物、藻类放线菌和真菌的分泌物和残体产生的Geosmin地霉素)、MIB ( 2一甲基异2一茨醇)；③过量投氯引起的。臭氧生物活性炭工艺对臭味物质的去除机理主要为：臭氧化学氧化作用、活性炭物理化学吸附作用和微生物的降解作用，三者同时作用可高效地去除水中臭味物质。引起臭和味的硫化物、氯等无机物质由于具有挥发性并且相对分子质量小，故能被活性炭有效吸附。另一方面，臭氧也能氧化分解部分该类物质。臭氧去除水中臭和味，起作用的不仅是臭氧本身，还有其自我分解产物—氢氧自由基。臭氧和这些自由基能破坏引起臭和味的物质不饱和键，再加上活性炭物理化学吸附作用和微生物的降解作用，能有效去除水中臭和味。2. 4有机物臭氧氧化并不能把水中的微污染有机物完全氧