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自来水消毒
发布时间:2010.06.24 新闻来源:臭氧发生器--泰兴高新环保设备有限公司专业生产 浏览次数:

关于臭氧-生物活性炭的联合应用

一、饮用水安全保证的有效技术―臭氧生物活性炭。

臭氧是强氧化剂,活性炭是吸附有机物最有效的吸附剂,这两个技术联用,还可在活性炭上浓缩氧气、有机物、微生物,也即在炭上凹洼处、大孔处由微生物结群与分泌物一起形成生物膜,活性炭的生物膜有降解水中有机物的作用,在活性炭吸附与脱附有机物过程中起着再生的作用。

(引自给水深度处理研究会理事长 王占生教授 《臭氧――活性炭深度处理》详见附录)

目前,我国大部分城市的水厂都是沿用→混凝→沉淀→过滤→加氯消毒的传统工艺 ,这种工艺对降低水的浊度,灭菌消毒卓有成效,但人们逐渐发现,随着水中有机污染物的增加,液氯与有机物生成三氯甲烷、溴亚氯甲烷、亚溴 氯甲烷等致突变的有机活性物质,其中三氯甲烷 由原水中的0 9μg/k g增加为27μg/k g(两次加氯后),前后三氯甲烷的含量增加为原来的百倍以上。实验结果证实。物质的致癌性与致突变性有一定的联系,长期饮用 ,必将带来严重的后果,因此必须改革传统的消毒工艺,有效地去除水中的有机污染物。

 臭氧―生物活性炭(O3―BAC)技术正是顺应了这个趋势。

二、臭氧―生物活性炭工艺

臭氧——生物活性炭工艺是将臭氧化学氧化、灭菌消毒、活性炭物理化学吸附、生物氧化降解四种技术合为一体的工艺。简单地说,它是以预臭氧氧化代替预氯化,在快滤池后设置生物活性炭滤池。利用臭氧的强氧化作用,初步氧化分解水中的有机物及其他还原性物质,同时臭氧氧化能使水中难以生物降解的有机物断链、开环、将大分子有机物氧化为小分子有机物,提高原水中有机物的可生化性和可吸附性。再由吸附在活性炭上的生物对吸附的有机物进行降解。另处,由臭氧在水中自行分解为氧,活性炭注进水含有较高浓度的溶解氧,因此促使好氧微生物在活性炭表面繁殖。好氧微生物以活性炭表面吸附的有机物为养料,将它们转化为二氧化碳和生物量,起到了生化降解作用,同时降低了活性炭滤池的有机负荷,去除了原水中的有机物,附着的硝化菌还可以转化水中的氨类化合物,降低水中氨-氮(NH3-N)的浓度。而且在一定程度上使活性炭再生,从而具有继续吸附有机物的能力,即大大地延长了活性炭的使用寿命和再生周期。表1为不同过程去除的有机物。

表1 不同处理过程去除的有机物。

有机物种类

美国环保局规定重点去除的污染物

CODMn(mg/kg)

原 水

120

5

4.08~4.40

常规方法

166

7

3.60~4.80

臭氧-活性炭-加氯

6

6

0.80~2.00

表2中试试验系统主要指标及对比评价。
表2中试系统稳定运行状态下主要水质指标及对比评价:


指 标

原 水

砂滤出水

碳滤出水

引用净水水质标准

美国饮用水标准

欧盟饮用水标准

CODMn(mg/L)

4

2.25

1.88

2

---

---

UV254(cm-1)

0.075

0.028

0.017

---

---

---

TOC(mg/L

3.25

1.86

1.23

4

---

---

NH3-N(mg/L)

1.509

1.266

0.417

---

---

0.5

NO2-N

0.13

0.014

0.009

---

0.1

0.1

浊度(NTU)

51.7

0.236

0.224

1

1

1

细菌总数(cfu/mL)

10

50

---

---

总大肠菌(cfu/100mL)

0

0

0

0

由上表可知,在水源水质较差的枯水期,常规处理出水CODMn不能满足《饮用净水水质标准》的要求,氨氯的去除率很低,只有10.7%;相比之下,臭氧-活性炭工艺出水主要污染物指标不仅能满足《引用净水水质标准》要求,还达到或优于《美国饮用水水质标准》(1996)或欧共体水质标准(2001),可见采用两级臭氧氧化和活性炭联用工艺,使臭氧和活性炭发挥协同效应,炭滤池的生物吸附和生物降解作用对有机物的去除效率大为提高,出水水质优良。未检验出总大肠菌群。

三、与常规工艺的比较

目前主要采用的常规消毒处理方法主要有:液氯、银铜等金属离子、紫外线二氧化氯等。

1.液氯

液氯是世界范围内城市自来水厂最为广泛应用的消毒方法,也是在其游泳池水消毒主要采用消毒剂.国内大多数自来水厂和游泳池是直接将氯注入水中,利用氯对自来水进行消毒。随着水源污染的加重。氯的注入量逐年增加,氯与水中的有机物反应生成的有机氯化合物(THM)已开始严重威胁人类的健康。
缺点: 

  1. 氯的毒性很大,一旦泄漏或投加量过大会使人中毒,造成周围动植物死亡。
  2. 溶解氯在水中与有机物反应生成有机氯化物,对人体有致癌作用。
  3. 会产生氯胺,随氯量的增加而产生二氯胺、三氯胺、对鱼和其他水生物有毒。
  4. 对病毒无效,其氧化产物对人体有和大危害,并有刺激气味。

2.银铜等金属离子

从理论上讲,银铜金属离子消毒的造价及运行费用都非常昂贵,特别是这些金属离子多是重金属,在世界范围内都水中金属离子的浓度进行了严格的限制。长期处于金属离子水中的生物会在体内累积可能超过安全指标的重金属离子,从而对生物体及生态环境产生危害。
缺点:

  1. 杀菌速度太慢,而且运行费用太贵,胺和其他的污染物质干扰消毒。
  2. 高浓度的银铜离子对人体有害,危害人类健康。

3.紫外线

缺点:
(1) 价格昂贵运行成本高,没有持续杀菌能力。
(2) 对水的前期处理要求高,其穿透力比较弱。只有杀菌功能,不具备水处理工艺的其他功能。

4.二氧化氯
缺点:

  1. 对水中含有的病毒没有杀灭作用。

    2.   气态的二氧化氯是剧毒的化合物,对人体有害,且与液氯一样会有致癌的二次污染物产生。
常规工艺中会产生大量的氯化消毒副产物,如卤乙酸,它是具有比三卤甲烷更高的致癌风险的氯化副产物。臭氧可以有效地去除二氯乙酸,在2mg/L的臭氧投加量时,臭氧化可以去除57%的二氯乙酸。活性炭出水无卤乙酸被检测出来。

(引用 清华大学环境科学与工程系 孔令宇 王占生 《臭氧—活性炭对饮用水中卤乙酸的去除》详细资料可向我公司索取)

总之,臭氧-生物活性炭处理饮用水将臭氧的化学氧化作用、杀菌消毒作用与活性炭的物理化学吸附、生物降解作用紧密结合在一起,互相促进,取得了多重效应。

四、应用臭氧―生物活性炭深度处理技术的必要性

1水质问题
在我国以往一直为解决水量问题而努力,现在由于工业结构调整,对一些城市,水量的矛盾基本解决,而水质问题比较突出,过去在计划经济时代臭氧-活性炭技术被认为是“高不可攀”的,而现在按照市场经济规律,水价已经涨到1∽2元。水源水质又遭到污染,因此在当前条件下,原有的水厂采用臭氧——活性炭进行改造的时代已经到来。

2水质标准的提高
随着经济的发展,污染在不断的上升,使我们对水质的要求不断的提高,因此水质标准也在不断的上升。
根据2001年生活饮用水规范”有机物综合性指标CODMn<3mg/L。Ⅱ类水(水源地一级保护区)[大江、大河干流] CODMn<4mg/L。Ⅲ类水:(水源地二级保护区)CODMn<6mg/L。采用传统处理混凝—沉绽—过滤—消毒工艺。Ⅱ类水能达到2001年生活饮用水规范CODMn 指标。Ⅲ类水不能达到2001年生活饮用水规范CODMn<4mg/L,不符合指标。原有的水处理方法不能再满足水处理的需求。只有增加臭氧—活性炭处理才能使之达到CODMn<3mg/L的标准。
?2005年5月起又将要执行建设部新版《城市供水水质标准》,所有检测项目的标准都相应的提高了,而原有的处理方法已不能满足这些要求。所以臭氧―生物活性炭深度处理技术就成了首选技术。

3、国内行业动向
由于水价的不断提高,也是该项技术得到了宽阔的推广空间,使之广泛应用成为可能。国内一些发达城市的自来水厂已经开始此项技术。据可靠消息:上海在2010年前,将完成1050万m3/d饮用水的臭氧——活性炭处理;深圳已经着手全面改造原有水厂,增加臭氧—生物活性炭工艺,杭州决定水质量好上加好,准备在2010年前主要水厂采用臭氧—生物活性炭工艺;广州市拟定2010年前的臭氧改造400万m3/d的量。在江浙水网如桐乡已完成改造;嘉兴将新建水厂,海宁、平湖正在改造当中。

 
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