臭氧生物活性炭在饮用水深度处理工艺中的应用研究

活性炭吸附池⼯艺设计的探讨

活性炭吸附池⼯艺设计的探讨

1 深圳市笔架⼭⽔⼚活性炭吸附池⼯艺设计概况

深圳市笔架⼭⽔⼚扩（改）建⼯程于1999年开始⽅案设计，2003年被确定为国家“863”课题“南⽅地区安全饮⽤⽔保障技术”的

⽰范⼯程（以下简称⽰范⼯程），⽔⼚扩建⼯程规模20万m3/d，改建⼯程规模32万m 3/d，其中常规净化构筑物按新增20万m3/d规模设计，预处理、深度处理、污泥处理按新建52万m3/d规模设计。⼯程于2003年8⽉开⼯建设，⽬前正在建设中。

⽰范⼯程以东深引⽔和东部供⽔两⼤⽔源系统为⽔源。东深引⽔⽔源受到⽣活性有机污染，氨氮、亚硝酸盐、⽣化需氧量

（BOD5）、耗氧量（KMnO4法）、溶解氧等项⽬超标。虽然东深引⽔⼯程经沙湾⽣物硝化预处理后，主要控制指标氨氮去

除效果良好，实测值可基本符合《⽣活饮⽤⽔⽔源⽔质标准》⼆级⽔源⽔质标准，但去除效果不稳定，实测氨氮值和总磷值时

有超标。⽽且即使硝化后，N、P等营养物质仍残留⽔中，为藻类等⽔⽣植物的繁殖提供了条件。⽰范⼯程出⽔⽔质执⾏《城

市供⽔⾏业2000年技术进步发展规划》第⼀类⽔司的88项指标，同时课题要求下列指标达到：出⼚⽔浊度低于0.1NTU；⾼锰

酸盐指数低于2mg/L；氨氮低于0.5mg/L。常规净化⼯艺难以满⾜原⽔⽔质不断恶化、⽔源微污染⽇益严重同时出⽔⽔质⽇趋

严格的要求。国内外⼤量的研究试验和⼯程实践证明，采⽤臭氧-活性炭深度处理⼯艺可以有效地去除⽔的⾊、嗅、味，降解

有机物，灭活细菌和病原微⽣物，对消毒副产物及其前体物具有很好的去除效果，对内分泌⼲扰物及其前体物具有⼀定的控制

作⽤，可明显降低⽔的致突变活性，并提⾼⽔的⽣物稳定性，使饮⽤⽔⽔质得到极⼤改善，因此⽰范⼯程确定采⽤臭氧-活性

炭吸附深度处理⼯艺。

由于⽅案设计时，尚⽆正式颁布的活性炭吸附池设计的国家级或⾏业规范，可借鉴的同类型⼯程也很少，因此主要参照北京市

第九⽔⼚活性炭吸附池的型式、反冲洗⽔⼒特性并结合笔架⼭⽔⼚新建、扩建系统竖向及平⾯布置进⾏设计。

臭氧化-生物活性炭技术的研究与应用

摘要：概述国内外臭氧化-生物活性炭的 发展 历史 ， 分析 和介绍国内外该工艺技术应用 的典型案例，并指出臭氧化-生物活性炭工艺当前的技术难点和发展趋势。

关键词：臭氧 活性炭 臭氧化-生物活性炭 消毒副产物 致病微生物

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，一次是调查 80 个城市的饮用水中 4 种卤代烃浓度，并对

10 个城市饮用水中所含的有机物质作了详细的分析；另一次是调查俄亥俄，印地安纳、伊利诺斯、威斯康星、明尼苏达、密执安等州的 83 个城市饮用水中三卤甲烷的存在情况。调查结果发现，饮用水的有机污染已遍及整个美国 1。德国、英国、加拿大等国也调查了城市地下水及地面水加氯消毒后挥发性卤代烃的存在情况，并根据调查结果修订了本国的水质标准。随着这些研究和调查的不断深入，人们逐渐认识到，常规的混凝沉淀－砂滤－ 投氯消毒处理技术不能充分保障饮用水的卫生与安全，因此，以去除水中有机污染物为目标的饮用水深度净化技术得到日益广泛的研究和应用。臭氧与活性炭联用的饮用水除污染新技术，即臭氧化－生物活性炭处理工艺，以其氧化性强、副产物少、吸附与降解效果显著等特点，日益受到重视，并迅速地从 理论 研究走向实际应用。

与此同时，饮用水中隐孢子虫、贾第虫等新的致病微生物因子不断出现，严重 影响饮用水的生物学安全。70 年代以来，欧美发达国家暴发了多起由贾第虫、隐孢子虫等致病原生动物，引起的较大规模水介流行病。鉴于这两种致病原生动物已经构成对饮用水微生物安全的主要危胁，各国相继开展水源水、出厂中贾第虫、隐孢子虫的监测，修订饮用水水质标准，并开展相关的工艺技术研究，其中值得注意的是臭氧化-生物活炭深度处理技术对这两种致病原生动物具有很好处理效果。臭氧对隐孢子虫卵囊的灭活能力明显高于游离氯和氯氨。在 1mg/L 臭氧、接触 5 分钟可以对隐孢子虫卵囊灭活 90，而达到同样的去除率，则需要

环境与市政　伞　耷　耷　天津城市建设学院学报第ｌ２卷第３期２００６年９月　

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｔｉａｎｊｉｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｕｒｂａｎ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｖｏ１．１２　Ｎｏ．３　Ｓｅｐ．２００６　

臭氧一生物活性炭工艺在直饮水厂中的应用　

王　蕾　，范国翔　

（１．天津城市建设学院，天津３００３８４；２．北京远中房地产开发有限公司，北京１０００２０）　

摘要：臭氧一生物活性炭是当前国内外饮用水深度处理的主流工艺之一，以某居住区直饮水　

工程为例，探讨了臭氧一生物活性炭工艺对饮用水中主要污染物的去除效果，并介绍了该水　

厂主要处理单元的设计尺寸及运行参数，对出水水质的检测结果表明：该水厂出水水质符合　国家饮用净水水质标准．　

关键词：直饮水；臭氧一生物活性炭；二氧化氯；深度处理　

中图分类号：ＴＵ９９１．２５　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６－６８５３（２００６）０３－０２１１＿ｏ４　

当前，我国城市饮用水水源的污染较为严重，大量　

含有各种有毒有害物质的工业废水、生活污水未经处　

理或只经部分处理便排入水体．国家环保总局发布的　

２００４年中国环境公报中指出：在４７个重点城市中，饮　

用水源水质达标率为１００％、９９．９％～８０．０％、７９．９％～　

６０．０％、５９．９％～０．１％和０的城市分别为２５个、８个、３　

个、ｌ０个和１个，其中水源污染主要是以ＣＯＤ　和　

ＢＯＤ　为主的有机污染．　

以混凝、过滤、沉淀、消毒为代表的常规水处理工　

艺，主要是去除水中悬浮物质、胶体物质和细菌，很难　

去除溶解的有机物等有害物质．此外，我国城市水厂　

中，基本上采用液氯杀菌消毒，而水中大分子的腐殖　

酸、富里酸等天然有机物与活性氯反应后，可能会生成　

多种有机氯化物，其中主要的污染物质是三氯甲烷　

（ＴＨＭｓ）和卤代乙酸（ＨＡＡ）¨Ｊ，卤代有机物属于致癌、　

致突变、致畸的“三致”物质，将会严重危害人体健康．　

综合上述各种因素，再考虑城市供水管网的二次污染　

ＴＥｃＨＮｏＬｏＧ　利用臭氧一生物活性炭深度处理　原水制取直饮水的试验研究　李小娟’　梁学杰’　赵芳　１．黄淮学院建筑工程系河南驻马店４６３０００　２．镇江水业总公司　江苏镇江２１２０００　摘要：在自来水厂处理原水工艺中，常规工艺的供水水质不能每一项都达到可生饮水质的标准。本试验采用常规工　艺处理长江原水，在常规工艺之后施加臭氧一生物活性炭深度处理水厂出水得到直饮水，结果证明，使用该工艺流程，可使　自来水厂的出厂水质每一项达到可直饮水质的标准。　关键词：臭氧一生物活性碳深度处理直供水水质达标指标　城市自来水厂传统的常规处理工艺不能有效去除水中的　有毒、有害有机物、氨氮、藻毒素和微生物等污染物质，二次污　染问题尚未解决，水质安全性缺乏保证。供水水质不能每一项　指标都达到２００５年颁布执行的《生活饮用水水质卫生规范》。镇　江市某自来水厂的原水来自长江，该厂净水采用常规工艺。在　各种因素影响下，产生了种种环境污染问题，严重影响到长江　水质。本试验在现有处理设施基础上，采用臭氧一生物活性炭　工艺，使镇江市自来水厂的出厂水达到可生饮水质的标准。　１．臭氧一生物活性炭深度处理的作用与原理　活性炭是微生物生长繁殖的良好载体，粘附的微生物能提　高水处理效果，延长活性炭使用周期，这种协同作用技术称为　生物活性炭（ＢＡＣ）。生物活性炭滤池能去除水中的有机物，通　常置于普通滤池之后，并与预加臭氧结合使用，形成Ｏ　一ＢＡｃ工　艺。该工艺采取先臭氧化后吸附，在吸附中又继续氧化，臭氧　能使难降解的高分子有机物被氧化成易生物降解的低分子有　机物，这不仅为炭柱降解有机物创造了条件，也减轻了吸附负　荷。同时，臭氧使水中有充足的溶解氧，反过来又为好氧微生物　的生命活动提供了良好的条件。　２．饮用水深度处理一臭氧一生物活性炭试验研究　２．１　试验工艺流程及技术路线　工艺流程见图１。虚线内代表的是水厂现有工艺，虚线外为　本试验新增的臭氧生物活性炭深度处理中试工艺设备，不计消　毒工艺。原水进入折板反应池前，投加氯气作预氯化，同时投加　混凝剂聚合硫酸铁，在反应池充分反应后进入平流式沉淀池，　在沉淀池中去除水中悬浮物和大部分胶体杂质后进入普通快　滤池进行过滤。从普通快滤池出水总管取ｌｍ　／ｈ滤后水进入臭　氧生物活性碳深度处理中试设备，中试试验现场设在滤池的管　廊中，规模为１ｎｌ　／ｈ左右。试验以镇江市某自来水厂常规处理