国内外臭氧活性炭工艺在饮用水处理中的应用实例

臭氧+生物活性炭技术机理及在微污染水源水处理中的应用杨笑乐（市政与环境工程学院水工132班学号：20130411050）摘要介绍了臭氧-生物活性炭法的基本作用原理以及介绍了国内研究和应用该法的情况并提出了应用该法时所需注意的一些问题。

关键词臭氧生物活性炭微污染水饮用水深度处理目前，世界上大多数国家，特别是发展中国家的饮用水处理基本上采用“混凝一沉淀一砂滤一投氯消毒”的常规处理工艺。

大量文献表明，自来水厂传统水处理工艺虽然能够使水澄清、消除水传染病原菌，但是现代工业产生的许多有毒、有害物质，特别是大量有机污染物，并不能得到很好的去除。

某些污染物与城镇居民的发病率具有相关性，对人类健康构成了威胁，特别是经加氯消毒后，产生具有致畸致癌作用的有机物，更是引起了人们对饮用水安全性的普遍关注。

因此，以去除水中微污染有机物为目的的饮用水深度净化技术，得到了深入的研究和广泛的应用，其中臭氧与生物活性炭相结合的饮用水除污染新技术，即臭氧一生物活性炭净水工艺，因其具有的高效去除水中溶解性有机物和致突变物、出水安全、优质等优点，而备受瞩目和重视。

1微污染水的处理方法微污染水，指微量和痕量有毒有害的有机污染物进入水体后被污染的水。

有机污染物是近十几年来出现在给水处理技术中的术语，也是一个没有严格界限的术语，主要包括各类可溶性有机物、氮以及铁、锰等重金属。

大同市位于山西省北部，属全国110座严重缺水城市之一，人均水资源占有量只占全国人均水平的1/5，特别是一些企事业单位，用水困难的问题更突出。

如果把微污染水进行有效的处理，使其达到生活杂用水水质标准，用在冲厕、道路清扫和消防、城市绿化、车辆冲洗、建筑施工等方面，可有效循环利用水资源，使用水问题得到一定程度上的缓解。

在我国，微污染水源的污染程度要比西方国家的高很多，处理难度也较大，处理方法分为常规处理和深度处理等。

1.1常规处理包括混凝、沉淀、过滤和消毒。

这种方法可以较好地去除水中的浊度、色度、悬浮物、胶体及病原菌，比较适合处理有机物含量较少的原水，而对有机物含量较多的微污染水却显得力不从心。

臭氧$活性炭组合工艺对饮用水中-7等6的去除!李灵芝%臭氧—活性炭组合工艺对饮用水中-76的去除李灵芝!!!王占生"!河南省平顶山师专化学系"平顶山!%清华大学环境科学与工程系"北京!!$!$/,&&"#&&&’%!"$摘!要!研究了以7%结果表明&原水!某江水$‘-6为主的饮用水深度处理工艺对-76去除效果"-76浓度为/!13#5乙酸碳%#%生物陶粒滤池对-7加氯消毒后-7常规水处理工艺对6的去除率为*%F#7-6对-76的去除率为’#$’F#6浓度增加!$#’倍##]‘不能保证饮用水的生物稳定性’-76的去除率为%#$,F"关键词!-76#!饮用水#!深度处理#!生物稳定性中图分类号!"#+,&#!!文献标识码!-!!文章编号!!&&#./*&%"&&#&*.&&%*.&"传统水处理工艺已不!!随着水源水质的日益恶化"氨氮(致突变物及生物能有效去除水中溶解性有机物(可同化有机碳!等有毒有害物质’研究表明"以-76$太湖水为原水的-市和以淮河水为原水的C市有代表的水厂出厂水中-0H;试验均为阳性(-76浓度均!*’臭氧!因其强的高于饮用水生物稳定性标准)7#$"间!尺寸!填料高度!$&0A=’活性炭滤池&/0d%"’滤速,$%填料粒径为&$停留时间"0E"*!&$,00"0"!*0A=’!$"!原水水质原水水质见表!’表!!原水水质测定项目浊度%[9(色度%度<!氨氮%+305氧化能力近年来被广泛应用于饮用水处理中"本文以南方某市的自来水深度处理工艺!以7%‘-6为主$#和常规处理工艺!原水均为某江水$为研究对象"考查了对-7探讨有效改善饮用水水质与6的去除效果"降低-76浓度的水处理工艺’-76是生物可同化有机碳!-;;A0A?KZ?H7LK=AI5$"是有机物中最易被细菌吸收(直接同化成细菌6KLZ>=体的部分"因此"-76浓度与细菌繁殖有着密切的关系’目前"国际上大都采用测定饮用水中-76的方法来判断管网中大肠杆菌等异养菌的再生繁殖潜力’!!试验研究方法!$!!工艺流程和工艺参数工艺流程&工艺!!深度处理工艺$&原水&陶粒生物滤池&混凝%沉淀&过滤&臭氧接触池&活性炭滤池&加氯消毒&出厂水工艺"!常规处理工艺$&原水&预氯化&混凝%沉淀&过滤&后氯化消毒&出厂水工艺参数&"陶粒滤池&尺寸!填料高度"滤速’%%0d#"0"0’月范围#"!1’!’!%1平均值/,$1"1$%1月范围#*!1&!,!"1平均值*,$%"*$’!&月范围%"!!&%""!#&平均值/,$/",$!&$&"&$%%&$!,*&$&’&$"*!!/$/,$%!,$&*$1/$,!&$!/&$&!%&$"#&$&**!/$#*$#%/$1!/$&,高锰酸盐<!%+3指数05!$#!取样点的选择陶粒滤池-76试验是沿工艺流程分别采集原水(出水(双层滤池出水(臭氧%活性炭滤池出水及出厂水"为了与常规处理工艺进行比较"还同期采集了与该深度处理工艺同一原水的常规处理工艺的出厂水’!$%!-76的测定原理"@!,是荧光假单胞菌!;D1OFQMFA%TQFD$1:1A3$Q$5它可以利用水中大部分生物易降解有机物"如氨基酸(羧酸(乙醇(碳水化合物!多糖除外$"但不能利用草酸#"它可以草酸作为生长基质"[7+是螺旋菌!Q0O0;;D:$T弥补@因此实验结果为二者之和’!,的不足"$-76\-76!@!,]-76![7+$!$*!-76的测定方法)"*采用荷兰)K=VHLb>>AW教授建立的后经清华大学改进的测定方法’"!试验结果与讨论"$!!对常规项目的去除两种工艺对高锰酸盐指数(色度(浊度及[2#.[(’()"*%的去除率见图!由图!可知"常规处理工艺对[2#.[不仅没有去除"反而使出厂水中氨氮的浓度大于原水#深度处理+%*+填料粒径为"!/停留时间"E"00""0A=’加矾&由管道加入!控制浓度"&F硫酸铝溶液"*%%停留时’03’臭氧接触池&臭氧浓度为"03"!"55作者简介!李灵芝!女"副教授"主要从事微污染水源水净化处!1/"!$理研究’/卷!第*期!"&&#年1月!!!!!!!!!!第"出水经7$这是因为‘-6滤池后-76去除’#$’F!#臭氧一方面把大分子有机物氧化为有利于‘-6吸附的小分子有机物!另一方面原因是臭氧直接把一部分从而降低了-7所有机物氧化成了无机物!6的组分!以采用7$‘-6联用技术对-76的去除比较有效## $是因为7‘-6出水经加氯消毒后-76有所升高!#图!!常规水质项目的去除氯的强氧化作用把上一单元留下来的部分微生物难利用的有机物又转化成了易被细菌利用的-76组/&分%!所以!使出厂水中-76浓度有所升高#但出厂水中-7$仍符合饮用水生物稳定性标6为1,3!5%工艺对[2#对高锰酸盐指数".[的去除率为,%$"F!)("*%和色度的去除率比常规处理工艺分别高出"*F","F和##F#$"!-76试验结果及分析一般情况下!不加氯时-76为!&!"&%5乙酸碳$3!加氯时-76为*&!!&&%5乙酸碳$3的水为生物稳定性饮用水%#&!各水样-76测定结果见表"#表"!水样&67测定结果’%5$3(水样原水陶粒滤池7#$‘-6工艺!工艺"出水出水出水出水出水-76/!1"’%%#/,&$#1,#%’去除率$F*%<*#$*’#$’’%$#%#$’"针对原水的去除率$"$!!深度处理工艺对-76的去除从表"看出!原水-76浓度高达/!1%5乙酸碳$3!说明原水含有较多的生物可同化有机碳!董秉直等研究表明%%&)黄浦江水中的溶解性有机物主要为小分子量有机物所组成#这是受湖泊水质的影响!并且小于!b道尔顿的低分子量的876在/!1月份较高#这可能是原水-76浓度高的原因#陶粒滤池对-76的去除率为*%F!据资料报导%*&!生物陶粒单元对相对分子质量在#&&&!!&&&&及相对分子质量小于*&&的有机物的去除率分别是!’$,F及#*$%F#这是由于陶粒上的生物膜对有机物的降解作用所产生的效果#但陶粒滤池出水经混凝"沉淀"过滤后水中-76却升高*#$*F!原因之一是陶粒滤池出水中相对分子质量在*&&!#&&&及!&&&&!&$%*%0的有机物有所增加!这是因为附着于陶粒上的微生物可将水中小分子有机物同化成大分子细胞物质!从而使小分子有机物减少!同时微生物分泌的胞外大分子物质及细胞死亡解体后进入水中的细胞物质等!都有可能造成水中大分子有机物增加#其二是陶粒滤池出水经常规处理’混凝"沉淀"过滤(之后使相对分子质量在*&&!#&&&区间的有机物又有所增加!这是由于混凝剂中的金属离子与水中富里酸等形成更稳定络合物!从而减弱了富里酸与一些小分子有机物的结合力!使后者得以释放!因而增加了这部分有机物#然而!混凝$沉淀"滤池*%/*准#$"$"!常规处理工艺对-76的去除常规处理工艺’预氯化"混凝"沉淀"过滤"后氯化消毒(对原水中-76的去除率为%#$,F#不能保证饮用水的生物稳定性#!结论’!(原水-76浓度高达/!1%5$3!说明原水中有机污染物较多!导致可生物同化有机碳浓度较高#’"(生物陶粒预处理对-76的去除率为*%F!有效减小了后续单元的负担!降低了饮用水的潜在危害性#’#(7#$‘-6联用对-76的去除率为’#$’F!使-76浓度降为,&$#%5$3!但加氯消毒时又使一些未被去除的有机污染物转化成了细菌易利用的基质!因而使-76浓度升高至1,%5$3!所以!研究科学的消毒方法以控制-76的浓度将是下一步工作的重点#’%(工艺"对-76去除率仅为%#$,F!又因其原水-76浓度较高!所以不能保证出厂水的生物稳定性#!参考文献"%!&!李灵芝!周蓉!王占生$[4和T7对致突变物和无机离去除效果比较%G&$环境科学!!11,!!’’*()/*!/,$%"&!)K=8HLb>>AW!HQK?$8HQHL0A=A=5QEH6>=IH=QLKQA>=>RBK;A?S-;;A0A?KZ?H7L5K=AI6KLZ>=A=8LA=NA=5MKQHL%G&$G$-MM-!!1’"!,%’!&()*%&!*%*$%#&!3H6EHJK??AHL:M!HQK?$8HJH?>U0H=Q>RKTKUAV-;;A0A.?KZ?H7L5K=AI6KLZ>=:HQE>VR>LMKQHL%G&$-UU?$B=.JAL$:AIL>$!!11#!*1’*()!*"/!!*#!$%%&!董秉直!曹达文!范瑾初!等$黄浦江水中的溶解性有机物分子量分布变化的特点%G&$环境科学学报!"&&!!"!’*()**#!**/$%*&!周立红!张淑琪!韩飞!等$不同组合净水工艺对水中致突变物的去除%G&$环境科学!!111!"&’!()%#!%/$%/&!刘文君!吴红伟!张淑琪!等$某市饮用水水质生物稳定性研究%G&$环境科学!!111!"&’"()#%!#,$’收修改稿日期)"&&".&1.!!("#""臭氧-活性炭组合工艺对饮用水中AOC的去除作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：李灵芝，王占生李灵芝(河南省平顶山师专化学系,平顶山,467002)，王占生(清华大学环境科学与工程系,北京,100084)环境科学与技术ENVIRONMENTAL SCIENCE & TECHNOLOGY2003，26(5)10次1.李灵芝.周蓉.王占生 NF和RO对致突变物和无机离去除效果比较 1997(05)2.Van Der Kooij Determining the Concentration of Easily Assimilable Organic Carbon in Drinking Water1982(10)3.LeChevallier M W Development of a Rapid Assimilable Organic Carbon Method for Water 1993(05)4.董秉直.曹达文.范瑾初黄浦江水源的溶解性有机物分子量分布变化的特点[期刊论文]-环境科学学报 2001(05)5.周立红.张淑琪.韩飞不同组合净水工艺对水中致突变物的去除[期刊论文]-环境科学 1999(01)6.刘文君.吴红伟.张淑琪某市饮用水水质生物稳定性研究 1999(02)1.期刊论文纪荣平.吕锡武饮用水BDOC、AOC处理技术研究进展 -净水技术2004,23(1)围绕饮用水的生物稳定性,分析了常规水处理工艺对BDOC、AOC的影响,提出强化混凝和强化过滤的方法可改善出厂水的生物稳定性.讨论了生物氧化、臭氧氧化、活性炭吸附、臭氧-生物活性炭及膜过滤等工艺对饮用水中BDOC、AOC的去除效果,提出了提高出厂水生物稳定性的措施.2.期刊论文方华.吕锡武.乐林生.鲍士荣饮用水AOC与BDOC测定方法的比较与评述 -净水技术2004,23(6)可同化有机碳(AOC)和生物可降解溶解性有机碳(BDOC)是饮用水生物稳定性研究的重要指标.该文简述了AOC与BDOC的含义和关系,总结了AOC与BDOC的测定技术的原理和发展,并对不同测定方法进行了比较和评述.3.学位论文方华饮用水生物稳定性和净水工艺对有机物去除的研究 2006生物稳定性是关系到饮用水安全性的重要方面。

臭氧生物活性炭膜法处理自来水探究摘要：受粗放管理模式的影响，人类不合理的资源开发与植被砍伐，引发严重的生态失衡，也加剧水污染。

这也使得近几年人们不得不面对饮用水源危机的困扰。

部分地区饮用水源污染严重，供应受限，这一形势也对饮用水工艺改良提出了客观要求。

其中臭氧生物活性炭膜法作为自来水深度处理的有效技术，可有效去除净水中残存的有机污染物，对氨氮及消毒副产品也有良好的去除效果，在自来水处理中得到了大力推广。

本文主要就臭氧生物活性炭膜法在自来水处理中的运用问题进行探讨，明确具体的应用策略，并结合案例分析及应用效果。

关键词：臭氧净化；生物活性炭；污水处理；净化水质；有机物工业前期快速发展的背后是巨大的生态牺牲，水污染、大气污染、土壤污染等问题日益突出。

而水资源污染关系到人们的饮水安全，时刻为我们敲响发展的警钟。

据统计我国不少河流、湖泊遭受不同程度的污染，无法提供安全的饮用水源。

水质污染主要是水中含有一定的有机污染物，水厂常规处理办法难以较好地去除有机污染物，在消杀的过程中甚至产生消毒副产物，引发人类亚健康。

基于此，自来水处理中也开始着手水处理工艺的改良，其中臭氧生物活性炭膜法得以推广应用，实现自来水的高效净化处理，提升水质标准，提升人们生活质量。

一、臭氧生物活性炭膜法概述我国近几年陆续将臭氧生物活性炭工艺用于自来水处理，取得了良好的使用效果，但也不乏工艺使用中存在出水微生物泄漏、藻类及水生动物过度繁殖等问题，也需要引起关注。

总体来说臭氧生物活性炭膜法处理自来水可有效去除微量有机污染物或消毒副产物的前体物，保证饮用水质安全，同时出水水质优良。

其超滤工艺能够有效去除隐孢子虫、贾第虫等传统处理工艺不能去除的微生物类型。

微纳滤可以去除杀虫剂、除草剂抗生素等突发性的污染水体。

臭氧生物活性炭膜系统场地面积较小，建设周期较短，方便推广，且膜系统对应较高的自动化作业水平，工艺流程较短，使用更灵活。

臭氧生物活性炭最早由德国研究者提出，后传入我国，并因其良好的自来水处理效果得到推广应用。

臭氧- 生物活性炭技术在饮用水深度处理中的应用熊云烽孙伟（昆明新投建设项目管理有限公司云南昆明650500）【摘要】介绍了国内外在探讨饮用水处理新工艺方面的情况，分析了臭氧-生物活性炭法的基本原理和作用，并提出了该方法在应用时所需注意的一些问题。

【关键词】臭氧；生物活性炭；饮用水深度处理The Application of Ozonation- Biological Activated Carbon in Drinking Water Advanc ed T reat m entXIONG Yun-feng SUN Wei(Kunming Xin Tou Construction P roject Managem ent C o., Ltd., Kunming Yunnan, 650500, C hina)【Abstract】I nvestigate the new treatment technology si t uation of the drinking water at home and abroad, anal y si s the basic principle s and role of ozonation-biologica l acti v ated carbon, and put f orward some of the problems that the method required in the application note.【Key words】Ozonation；Biologica l activated carbon；Drinking water advanced treatment在水污染日益严重的今天，原水中有毒有害化学有机污染物含量正逐年上升，品种也正逐年增多，这给饮用水处理带来了极大的困难。

大量文献表明，自来水厂传统水处理工艺已不能有效地去除水中各种污染物，特别是溶解性有机物。

活性炭在饮用水处理中的应用目前我国大部分水源受到不同程度的水质污染，然而常规处理除对浊度有较好的去除外，对其他水质指标的去除率都较低。

在这种情况下，活性炭可作为饮用水处理的有效手段，愈发受到重视。

文章概述了活性炭的基本性质、制备、改性及在饮用水处理中的应用，并对其今后的发展方向进行了分析。

标签：活性炭；饮用水处理；应用近年来，有机物污染的加重以及饮用水污染突发事件的增加，时刻提醒着人们关注饮用水的水质安全问题。

研究表明[1-4]，常规水处理工艺对TOC的去除率不到30%，氨氮的去除率依原水水质而定，大多在25%以下，而且面对一些突发性的水源水质污染，常规处理工艺很难应对，如两虫、藻类、内分泌干扰物等。

这就要求我们寻求新的技术来完善传统的常规处理工艺。

活性炭能够有效地去除污染物及消毒副产物的前体物，提高和保障饮用水质，是至今饮用水深度处理中最为有效的方法[5]。

1 活性炭基本性质活性炭属于固体炭质的一种，其颜色呈黑色，结构多微孔（直径多为1×10-10～1×10-9μm）。

大量的微孔致使活性炭的比表面积高达1000m2/g，远远高于其它固体材料，这一特质使活性炭具有强大的吸附能力。

活性炭的吸附根据吸附力的不同分为物理吸附、化学吸附、离子吸附，而活性炭对有机物的去除以物理吸附为主，范德华力在物理吸附中起决定性作用[6]。

因制作活性炭的原料不同，所以活性炭具有不同的结构和化学性质，应用也各不相同。

比如，由木材制作的活性炭为粉末状，孔隙结构较大，能够吸附分子量较大的物质；由椰壳制作的活性炭为不定型颗粒状，大孔少，多用于吸附分子量较小的物质[7]。

2 活性炭制备活性炭的制備工艺十分成熟，为了获得优质的活性炭，一般采用以下制备方法[8]：（1）原料预处理，包括脱灰和预氧化。

脱灰可以通过去除原料中的Ca、Mg等杂质来提高活性炭性能，但费用较高。

预氧化不仅能够使活化温度降低，活化时间缩短，还能够使原料的表面活性增加，使活化作用更为深入。

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。

活性炭过滤工艺在上海市饮用水深度处理中的应用宋思杨;吴超;何欢;王蒙蒙;刘雪莲【摘要】调研了臭氧-活性炭深度处理技术在上海市饮用水处理中的应用现状.根据工艺流程,可分为常规处理+臭氧活性炭深度处理、臭氧-重力流活性炭前置工艺和臭氧-上向流活性炭前置工艺这三种主要工艺类型,其中活性炭滤池主要分重力流滤池和上向流滤池.通过实践经验,总结了活性炭滤池管理要点,并建议编制活性炭滤池运行管理技术规程,为上海市饮用水活性炭滤池的规范化、标准化和科学化管理提供技术依据.%Application of ozone-activated carbon in drinking water treatment in Shanghai was studied.It pointed out that the existing process could be divided into three kinds,which were conventional treatment + ozone activated carbon advanced treatment process,ozone activated carbon pre-process with gravity flow filter,and ozone activated carbon pre-process with upstream flow filter.Activated carbon filter mainly divided into gravity flow filter and upstream flow filter.Key points of the management of activated carbon filters were summarized.It suggested technical regulations for the operation and management of activated carbon filters,which provided technical basis for standardization and scientific management of activated carbon filter for drinking water in Shanghai.【期刊名称】《净水技术》【年(卷),期】2017(000)005【总页数】4页(P6-9)【关键词】活性炭滤池;饮用水处理;应用【作者】宋思杨;吴超;何欢;王蒙蒙;刘雪莲【作者单位】上海华严检测技术有限公司,上海200082;中车大同电力机车有限公司,山西大同037038;上海华严检测技术有限公司,上海200082;上海华严检测技术有限公司,上海200082;上海华严检测技术有限公司,上海200082【正文语种】中文【中图分类】TU991.2上海作为国际化大都市，切实提高饮用水水质是供水企业的主要目标。