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1、国内外臭氧活性炭工艺在饮用水处理中的应用实例左金龙1,崔福义1,赵志伟1,刘智晓1,冯 岩2(1.哈尔滨工业大学 市政环境工程学院,黑龙江 哈尔滨150090;2.中国市政工程华北设计研究院,天津300074)摘 要:介绍了国内外的臭氧活性炭工艺在饮用水处理中的实例,给出了各实例的工艺参数、运行效果。认为现阶段在原水轻度污染时,可单独采用活性炭过滤工艺;原水有季节性嗅和味污染时可投加粉末活性炭;污染严重时可采用O3/GAC或O3/BAC技术甚至O3/I BAC技术,必要时增加O3预氧化,以确保出水水质达标。关键词:饮用水处理;臭氧活性炭工艺;处理效果中图分类号:TU991.2 文献标识码:C
2、文章编号:1000-4602(2006)10-0068-05Application Examples of Ozone/Activated Carbon Process to DrinkingWater TreatmentZUO Jin2long1,CU I Fu2yi1,ZHAO Zhi2wei1,L I U Zhi2xiao1,FENG Yan2(1.School of M unicipal&Environm ental Engineering,Harbin Institute of Technology,Harbin150090,China;2.North China M unicipa
3、l Engineering Design&Research Institute,Tianjin300074,China)Abstract:This paper introduces the examples of applying ozone/activated carbon(O3/AC)process to drinking water treat ment in China and overseas.The parameters and operation effect of eachexample are put for ward.It is suggested that activat
4、ed carbon filtration is employed when raw water ispolluted slightly.Powder activated carbon is added if raw water is of seasonal taste and odor.However,when raw water is polluted severely,O3/GAC,O3/BAC or O3/I BAC is required to ensure the treatedwater satisfying the water quality standard.In some c
5、ases,preozonation is added.Key words:drinking water treat ment;O3/AC process;treatment efficiency 基金项目:国家高技术研究发展计划(863)项目(2003AA601120)臭氧活性炭法(O3/GAC)是在活性炭滤池之前投加臭氧,在臭氧接触反应池中进行臭氧接触氧化反应,使水中有机污染物氧化降解,将大分子有机物分解为小分子的中间产物,这些中间产物被活性炭吸附的同时,活性炭颗粒表面的生物膜或微生物群落通过生物吸附和氧化降解等作用,显著提高了活性炭去除有机物的能力,延长了活性炭的使用寿命1、2。预臭氧化可
6、以提高有机物的可生化性,同时还使一些溶解的、胶体的有机物发生絮凝使之成为可沉淀的或可滤除的物质,有效地去除污染水中的色度、嗅味、铁、锰和有机物2。1国外的应用实例111 在美国水厂的应用 密执安州克莱门山市水厂3、4 原水为放射菌和水藻增殖很快的圣克莱尔湖水,嗅味强烈,投放粉末活性炭(43 mg/L)不能完全86第22卷 第10期2006年5月中 国 给 水 排 水CH I NA WATER&WASTEWATERVol.22 No.10May 2006消除出厂水的嗅味。将砂滤池改为砂 粒状活性炭滤池,炭层厚为61 cm,滤池总面积为263 m2,最大滤速约为10 m/h后,既消除了嗅味,又去除
7、了大部分有机物、洗涤剂和农药,活性炭使用寿命为3年。海斯明和E.H.阿尔德雷支水厂3、5 这两座水厂均以蒙农加希拉河为水源,为解决嗅味问题,将砂滤池(48座)改建为粒状活性炭滤池,滤池内装填76 cm厚的活性炭,炭层之下有10cm厚、粒径为0.350.45 mm的砂层和卵石垫层,最大滤速为6.37.5 m/h,粒状活性炭使用寿命为3年。马萨诸塞州艾姆斯伯里水厂3、4 这是世界上第一座使用自动反冲洗活性炭滤池的水厂。原水是从波沃河及其沿岸设置的许多管井中用水泵抽取出来的水,其色度、浊度和含铁量都较高。新建的活性炭滤池能自动反冲洗,活性炭滤料厚为1.22 m,滤池尺寸为4.9 m9.8 m,最大处
8、理水量为1.1104m3/d,活性炭粒度为830目。失效炭通过移动罩进行更换,采用厂外再生。出水色度、浊度和含铁量分别降至零、0.1NT U和0.03mg/L。活性炭滤池负荷为5 m3/(m2h)。霍索恩镇水厂3、4该水厂原水为井水,酚、铁、锰含量高,设3个沸石压滤器除铁和锰,用2个活性炭压滤器除酚,其组合处理能力为2.6 m3/min。先将原水pH调到7.58.5,加入高锰酸钾,再通过活性炭压滤器脱除酚类化合物,最后用氯消毒。GAC连续运行80100h后反冲洗15 min,流量为1.2 m3/h。每6个月应当用蒸汽清洗一次。沸石和活性炭的使用寿命均为5年。出水含铁量为零、含锰量为痕量、含酚量
9、4 mg/L,电耗高,不经济。单独用活性炭则周期仅为24个月,成本太高,因此采用臭氧活性炭联合工艺,出水水质较好,色度 5倍,无异味。采用臭氧接触池1座(4格),设计臭氧投量为2 mg/L,接触时间为10 min;活性炭滤池4座,每座6格,共计24格,选用zj-15号炭,炭层厚为1.5 m,吸附时间为9 min。北京市第九水厂。该水厂处理水量为150104m3/d,水厂分三期实施。单独采用粒状活性炭吸附工艺能有效地去除微污染原水中的有机物、有毒物质、嗅味等,与其他处理工艺相比,工艺简单,经济性较好。炭滤池为2个系列,每系列2组,每组6池,共24池。F=95.06 m2,滤速为9.13 m/h,
10、滤料厚为1.5 m,采用滤后水反冲洗,反冲洗水头为20kPa,设计接触时间为9.85 min,q=1115 L/(m2s),T=715 d。昆明市第六水厂福德村分厂。规模为30104m3/d,活性炭滤池为虹吸型,炭层厚为1.8 m,滤速12 m/h,单池面积为36.4 m2。采用OzoniaAT95型管式臭氧发生器3台,臭氧投量为1.5mg/L,接触池出水中臭氧含量为0.1 mg/L。整个接触池的滞留时间约810 min。投入运行后,出厂水中各项有机物含量也有不同程度的降低,UV254降低50%,对CODMn去除率达30%50%,DOC降低20%30%。出水嗅味与色度均有非常明显的改善,对三氯
11、甲烷、四氯化碳也有明显的去除作用。3结语综上所述,目前欧美和日本等纯粹以活性炭作为过滤介质的水厂还较少,一般都将臭氧活性炭工艺作为深度处理工艺,前面均设有常规过滤设施,而且原水水质比较好时也不一定考虑活性炭吸附过滤工序,主要原因是用活性炭直接过滤处理水会带来活性炭运转周期短、再生困难、成本过高等问题。目前国外在饮用水处理中最常用的是降流式活性炭吸附池,最大单池面积为180 m2、单层炭层厚度为0.72.5 m、空床接触时间为620 min,大多采用气水联合反冲洗。臭氧投量为23 mg/L。臭氧活性炭系统工艺环节较多,运行操作较为复杂,这就使得运行控制和管理维修问题显得极为重要。臭氧化不能去除水
12、中的氨氮、电耗高、臭氧设备和活性炭的投资较高,这些因素限制了该技术的应用和发展。另外原工艺中有预加氯工艺时,可生17第10期左金龙,等:国内外臭氧活性炭工艺在饮用水处理中的应用实例第22卷成三氯甲烷等有机卤化物,即使再采用臭氧生物活性炭工艺对其进行深度处理,效果也不明显22。结合我国的具体国情,建议如下:在处理轻度污染原水时,对季节性有嗅和味的原水可采取投加粉末活性炭的办法。当水中大分子有机物和三氯甲烷前驱物含量较少时可不投加臭氧,只采用活性炭过滤工艺(如北京第九水厂)。对于一些老水厂改造,可借鉴美国水厂的经验,将普通滤池改造为炭砂双层滤料滤池,充分利用现有工艺取得较好的出水效果。对于污染较为
13、严重的原水,可采用O3/GAC联用技术。当嗅味严重、有机物浓度较高时,采用O3/BAC甚至O3/I BAC技术,必要时增加O3预氧化,确保工艺的整体优化,出水水质达标。参考文献:1 翁晓姚,周仰原.臭氧 活性炭组合工艺在微污染原水深度处理中的应用J.公用科技,1996,12(1):23-26.2 林波.臭氧化法水处理技术的现状与展望J.环境与开发,1998,13(4):6-7.3 郑祖庆.美国十大臭氧处理水厂概况(上)J.城市公用事业,1996,10(4):23-26.4 郑祖庆.美国十大臭氧处理水厂概况(下)J.城市公用事业,1996,10(5):15-17.5 岳舜琳.活性炭在饮用水处理中
14、的应用(一)J.净水技术,2000,18(1):37-39.6 Bruno Langlais,David A Reckhow,Deborah R Brink.O2zone in water treatment:application and engineeringM.Michigan:Lewis Publishers Inc,1991.7 Woo Hang Ki m,WataruNishiji ma,Eiji Shoto,et al.Pilotplant study on ozonation and biological activated carbonprocess for drinking
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17、s plant using GACJ.Water Res,1998,32(11):3313-3324.12Muramoto S,Udagawa T,Okamura T.Effective removalofmusty odor in the Kanamachi Purification PlantJ.Water Sci Technol,1995,31(11):219-222.13 郑祖庆.臭氧处理在日本净水中的动向J.城市公用事业,1997,11(1):21-25.14 真柄泰基.高度净水处理 现状 今后 动向J.水道协会杂志,1999,(12):2-12.15 田禹,曾祥荣,周定.臭氧生物活性炭联用技术发展状况J.哈尔滨工业大学学报,1998,30(2):21-25.16 冀滨弘.臭氧技术及其在水处理中的应用J.污染防治技术,1997,10(4):191-194.17 王琳,王宝贞,马放,等.臭氧化-生物活性炭净化水厂的运行效能J.中国环境科学,1998,18(6):552-556.18 周大佐,邱凌峰.O3-生物活性炭技术在微污染水处理中的应用J.重庆环境科学,1998,20(2):41-43.电话:(0451)86282098E-ma il:收稿日期:2005-09-07以水资源的可持续利用支持经济社会的可持续发展27第10期 中 国 给 水 排 水 第22卷