1、1给水深度处理技术在城市水厂中的应用【摘要】：在全球范围内，人们对用水的安全需求正面临着挑战，本文概述了常见的深度水处理工艺，主要介绍了臭氧生物活性炭深度处理技术研究和应用现状，分析了深度处理技术对改善水质的实际效果。【关键词】：给谁深度处理技术；水厂；臭氧生物活性炭 中图分类号：TQ424.1 文献标识码：A 文章编号： 【 abstract 】 : in the global scope, the people to the safety of the water demand is facing challenges, this paper Outlines the depth of t
2、he common water treatment process, mainly introduced the ozone-biological activated carbon depth treatment technology research and application situation, analyzes on the depth of the quality of the water treatment technology to improve the actual effect. 【 key words 】 : to give who depth processing
3、technology; Water; Ozone-biological activated carbon 1 引言 深度处理工艺是为了去除某些微量污染物或增强原处理工艺的功能而设置，因为相对于传统处理而言，出现在净水处理的标准处理工艺之后，所以称之为深度处理工艺。包括：活性炭吸附、高级氧化、生物活2性炭及其与臭氧的组合程序等。 2 常见的深度水处理工艺 （1）活性炭吸附。活性炭吸附被视为能有效去除水体中溶解性物质的一种处理技术，活性炭最初被用来降低饮用水中的臭味。近年来，由于水中微量有机物对人体造成威胁，活性炭被更广泛的应用于给水工程上。影响活性炭吸附的因子大致分为活性炭本身性质、有机物特性及
4、水质条件影响。 （2）高级氧化。高级氧化法是指反应程序中能生成氢氧自由基等活性中间产物，以破坏有机、无机的毒性污染物及其中间产物者。除了光催化、异相催化、紫外线、臭氧、超音波等之外，尚包括上述两种或多种组合程序。在净水处理上，应用较广的属臭氧及紫外线。 净水处理上利用臭氧强氧化的性质来去除水中溶解性有机物与臭味，同时达到消毒的效果。臭氧可将大分子有机物氧化成微生物容易分解的小分子，增加生物的可分解性，因此通常和生物活性碳处理配合；但同时亦能提供配水系统中微生物生长的基质，造成配水系统中微生物的再生长，故多采其为预处理程序。pH 值愈高或温度愈低，臭氧在水中溶解度愈大，20蒸馏水，臭氧半衰期约
5、2030min，因此其处理效果较不稳定，易受现场环境影响。紫外线消毒在水厂工艺上也有较好的应用实例，处理能力 60 万 m3/d 的上海临江水厂就是采用紫外线消毒，并取得很好的效果。 （3）生物活性碳与臭氧的组合程序。以单纯吸附作用为主的活性碳在目前的净水程序中的应用已经颇为久远及广泛，原理及功能已于前所3述，其缺点为 GAC 需要定期再生以保持活性碳的“活性” 。而从 20 世纪70 年代开始，可同时利用吸附作用及微生物分解作用的生物活性碳，因可延长活性碳的操作时间及提供较大的操作量，并对于生物可分解性有机物有更好的去除效果，而逐渐受到净水工程所重视，因此相关的研究也逐渐多起来。但是，由于
6、BAC 兼具生物降解作用及物理化学吸附现象，使得要界定、分析实际的吸附量与生物作用量并不容易。 （4）薄膜处理程序。薄膜处理技术对某些高有机物的原水能有效、经济地控制消毒副产物。实际运行显示，利用 11 种不同的 NF 薄膜对于DBPs 操作结果显示，除了 C 和 D2 种薄膜外，其它薄膜对 DBPs 的去除效果都很好。该水厂经过 1 年的操作结果显示，对于消毒副产物的前驱体（DBPFP）的去除范围为 9498；总有机氯化物的前驱体（TOXFP）的去除范围为 92%98%。 3 深度处理技术研究和应用现状 深度处理在学术界目前还没有明确的定义。一般认为在常规处理工艺单元（混凝、沉淀、过滤和消毒
7、）以外增加的处理单元、而且新的处理单元去除的污染物是常规处理单元不能去除的部分即为深度处理单元。目前深度处理技术常用的是臭氧生物活性炭（O3-BAC） 。 深度处理技术出现的背景：自 20 世纪 60 年代后世界各国随工业的发展，水源水普遍受到有机物的污染，主要是小分子、溶解性的合成有机物、包括农药、杀虫剂、除草剂、各种添加剂、内分泌干扰素等。70年代又发现氯消毒时能与有机物反应生成对人体健康有害的消毒副产物，而常规处理工艺对这些有机物基本无去除能力，因此饮用水水质对人体4健康的影响受到极大的关注，迫使人们寻求新的饮用水净化技术，以弥补常规处理工艺的不足。在这种背景下，臭氧活性炭处理技术被开发
8、并在欧洲和其他国家得到较多应用。各国水处理工作者一致发现，活性炭吸附是从水中去除多种有机物的“最佳实用技术” ，可有效地去除臭、味、色度、氯化有机物、农药、放射性污染物及其他人工合成有机物。用活性炭做吸附剂去除水中污染物，虽能取得良好的效果，但其价格较贵，对大部分极性短链含氧有机物，如甲醇、乙醇、甲醛、丙酮、甲酸等不能去除，而且再生后才能重新应用，因此单纯活性炭的应用受到很大局限。 臭氧（O3）是应用最广泛的新型氧化剂。作为深度处理臭氧与活性炭联用有以下优势：臭氧氧化能力较强，可以将大分子有机物分解成小分子有机物，从而增加后续活性炭对有机物的吸附能力和微生物的降解能力；臭氧分解为氧气后增加了水
9、中溶解氧浓度，加上臭氧氧化有机物后水中可生物利用有机物增加，有利于活性炭上微生物的生长，因此活性炭变成生物活性炭，利用活性炭上微生物对有机物的降解作用，提高了对有机物的去除效率和活性炭的使用周期；臭氧氧化在足够 CT值条件下还可以控制隐孢子虫和贾第虫；臭氧活性炭能够减少水中氯代消毒副产物的生成量。 另外从对污染物的去除机理上分析，臭氧和活性炭联用后主要利用活性炭上微生物的生物降解作用，将污染物转化为二氧化碳和水以及一些无害的中间产物。而常规处理、单纯的活性炭吸附和膜处理等只是将污染物从水中转移到吸附质或者污泥中，为避免二次污染，还需对浓缩5的污染物进一步处理。 我国饮用水处理中最早采用臭氧生物
10、活性炭的主要是 20 世纪 70年代在少数大型企业的自备生活饮用水厂。北京市田村山水厂最早在大型市政供水处理中采用臭氧生物活性炭处理工艺。其后研究较多，工程应用尽管陆续有开展，但一直进展不大。主要原因是费用较高，与我国 20 世纪八九十年代总体的经济实力不符。但自 21 世纪初以来，随着我国经济实力的显着增强、水源水质的持续恶化和对饮用水水质要求的不断提高，臭氧生物活性炭处理技术在市政供水工程中得到较多应用，并且对改善饮用水水质起到了较好作用。目前在北京、深圳、广州、杭州、嘉兴、昆山、上海、昆明等地区都有应用，据估计全国深度处理水量总体上达到每天 700 万800 万 m3。从发展趋势看，今后
11、当水源水质劣于类时，必须采用臭氧生物活性炭，才能满足水质标准中 CODMn的要求。 4 深度处理技术对改善水质的实际效果 从目前我国实际的深度处理工程运行结果看，臭氧生物活性炭对饮用水水质的改善主要有以下几个方面： （1）对耗氧量有较好的去除作用。尽管臭氧生物活性炭对有机物（耗氧量）的去除效果受原水有机物浓度、有机物特性、水温、PH 和运行工艺条件等因素的影响，但一般可以达到 20%30%，根据嘉兴地区的运行经验，在长期运行条件下，采用臭氧生物活性炭可使整个处理工艺对 CODMn 的去除率维持在 50%60%。平湖水厂已采用两级臭氧生物活性炭，实际运行中整个工艺的 CODMn 去除率在 70%
12、左右。 6（2）对臭、味物质有较好的去除作用。臭、味是公众最敏感的水质指标之一，特别是部分城市以前采用地下水源，因各种原因改用地表水源后，对饮用水的臭、味尤其敏感。引起臭、味的原因十分复杂，目前深度处理对臭、味物质去除的量化指标还不是很确切，但水厂和用户普遍反映采用深度处理后水质臭、味问题有显着好转。 （3）对生物稳定性指标的控制作用。众所周知，与发达国家相比，我国自来水最主要的问题是不能直饮。虽然原因比较复杂，但出厂水生物稳定性差，亦即指示水质生物稳定性的指标生物可同化有机物（AOC）浓度高是主要原因之一。发达国家出厂水 AOC 可以达到2050ug/L 或更低，达到国际公认的生物稳定性高的
13、标准，因此管网即使没有余氯，也能控制微生物再生长，如欧洲的荷兰、德国等。但我国由于原水水质问题，常规处理工艺出水最好的水平也在 100ug/L 以上，因此管网微生物生长活跃。根据部分城市的深度处理实践，出厂水 AOC可控制在 50ug/L 左右，因此对维持管网水质安全和稳定有较好作用。 另外深度处理对微量有机物、消毒副产物前体物和氨氮等都有效好去除作用，对提供水厂应对突发污染事件的能力也作用显着。 根据目前深度处理的实际工程核算，臭氧活性炭深度处理单元投资成本为 250300 元/m3，运行成本为 0.20.3 元/m3，在目前我国经济条件下，是完全可以接受的。 结束语 总之，随着试验研究的进度，对已有工程的认真总结，加上对国外7先进技术的学习和引进，相信深度处理技术将得到蓬勃发展，为提高我国饮用水水质、保障饮用水安全作出贡献。 参考文献： 1 陈艳丽，王如华，欧阳剑，等.紫外线消毒在上海临江水厂改扩建工程中的应用.给水排水，2009，35（1） 2 王晓云，付爱民，张启良.双膜深度处理技术在台湾某净水厂的应用.中国给水排水，2009，25（14） 3 黄为佳，杜成风.增强混凝去除原水有机物的试验研究.中国工程学刊，2006，25（3） 4 李景，孙飞，王晓云.薄膜技术在高级净水工艺中之应用研究.国立清华大学学报，2005，38（7）
