劉麗君-臭氧-活性炭深度處理應(yīng)用中常見(jiàn)問(wèn)題與對(duì)策-第九屆城鎮(zhèn)水務(wù)大會(huì)

1、臭氧臭氧- -活性炭深度處理工藝應(yīng)用活性炭深度處理工藝應(yīng)用常見(jiàn)問(wèn)題與對(duì)策常見(jiàn)問(wèn)題與對(duì)策深圳市水務(wù)（集團(tuán)）有限公司深圳市水務(wù)（集團(tuán)）有限公司 劉麗君劉麗君20142014年年1111月月深度處理在深圳的應(yīng)用運(yùn)行管理問(wèn)題與對(duì)策結(jié)論與展望水質(zhì)問(wèn)題與對(duì)策12341 臭氧-活性炭工藝在深圳的應(yīng)用深圳市以東江水為水源，通過(guò)東深和東部?jī)蓚€(gè)引水工程，分別從東莞和惠州境內(nèi)引水。引入境內(nèi)的水首先進(jìn)入水庫(kù)，通過(guò)水庫(kù)向水廠提供原水水源水質(zhì)總體達(dá)到GB3838 -2002類水體要求，但存在季節(jié)性突變風(fēng)險(xiǎn)，包括氮、磷、藻類、嗅味、pH、錳、鋁等，存在深度處理的技術(shù)需求原水原水管網(wǎng)管網(wǎng)混混合合池池混凝劑、石灰混凝劑、石灰臭

2、氧臭氧氯氯臭氧臭氧反應(yīng)池反應(yīng)池氯氯格格柵柵預(yù)臭預(yù)臭氧接氧接觸池觸池沉淀池沉淀池砂濾池砂濾池主臭主臭氧接氧接觸池觸池活性活性炭池炭池清清水水池池二級(jí)二級(jí)泵站泵站氯氯1 臭氧-活性炭工藝在深圳的應(yīng)用梅林水廠和筆架山水廠深度處理工藝梅林水廠和筆架山水廠深度處理工藝 示意圖示意圖 深圳目前有3個(gè)水廠采用了深度處理工藝：梅林水廠、筆架山水廠和沙頭角水廠。其中梅林水廠采用臭氧-活性炭工藝；沙頭角水廠屬于改造工程，采用將砂濾池改為炭砂濾池，后接超濾膜工藝1 臭氧-活性炭工藝在深圳的應(yīng)用梅林水廠深度處理梅林水廠深度處理：2005年6月投入運(yùn)營(yíng)，總處理規(guī)模60萬(wàn)m3/d。常規(guī)處理：水力混合折板反應(yīng)平流沉淀均質(zhì)石

3、英砂濾料V型濾池液氯消毒；深度處理：預(yù)臭氧(常規(guī)工藝）-主臭氧V型活性炭池筆架山水廠深度處理筆架山水廠深度處理：2006年3月投入運(yùn)營(yíng)，總處理規(guī)模20萬(wàn)m3/d。常規(guī)處理：水力混合小網(wǎng)格反應(yīng)平流沉淀均質(zhì)石英砂濾料V型濾池液氯消毒；深度處理：預(yù)臭氧(常規(guī)工藝）-主臭氧翻板活性炭池深度處理目的：氨氮和TOC不高，應(yīng)對(duì)季節(jié)性和突發(fā)性的原水水質(zhì)變化，如：藻類、嗅味、有機(jī)物，改善水的口感1 臭氧-活性炭工藝在深圳的應(yīng)用 沙頭角水廠深度處理工藝沙頭角水廠深度處理工藝 示意圖示意圖原水格柵井穿孔旋流絮凝、斜管沉淀炭濾池超濾膜管網(wǎng)清水池加絮凝劑、石灰液氯 沙頭角水廠深度處理改造工程2013年7月投入運(yùn)行，規(guī)模

4、4萬(wàn)噸/日，改造目的是應(yīng)對(duì)水質(zhì)突變和季節(jié)性變化，同時(shí)降低生物風(fēng)險(xiǎn)，是國(guó)家十一五水專項(xiàng)的示范工程深度處理在深圳的應(yīng)用運(yùn)行管理問(wèn)題與對(duì)策結(jié)論與展望水質(zhì)問(wèn)題與對(duì)策12342 常見(jiàn)水質(zhì)問(wèn)題與對(duì)策 臭氧化副產(chǎn)物問(wèn)題A 臭氧化副產(chǎn)物主要有三類： u 溴酸鹽：當(dāng)原水溴離子濃度高時(shí)，會(huì)被臭氧氧化為溴酸鹽。溴酸鹽是可能的致癌物質(zhì)，飲用水中的限值為0.1微克/Lu 甲醛：當(dāng)原水中天然有機(jī)物濃度高時(shí)，臭氧化過(guò)程會(huì)導(dǎo)致以甲醛為代表的醛類副產(chǎn)物含量增加。甲醛是確認(rèn)的致癌、致畸性物質(zhì)，飲用水中限值為0.9mg/Lu 消毒副產(chǎn)物前體物：原水中的大分子有機(jī)物被臭氧分解為小分子有機(jī)物，在氯消毒過(guò)程中轉(zhuǎn)化為鹵代消毒副產(chǎn)物，增加副

5、產(chǎn)物風(fēng)險(xiǎn) 2 常見(jiàn)水質(zhì)問(wèn)題與對(duì)策 臭氧化副產(chǎn)物問(wèn)題A u 溴酸鹽問(wèn)題主要出現(xiàn)在沿海地區(qū)的咸潮期，或者氯離子高的鹽堿地區(qū)（Cl-50mg/L以上）u 研究表明，當(dāng)原水中Br-的濃度低于45g/L時(shí)，在正常的臭氧投加量下，沒(méi)有溴酸鹽超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)u 深圳原水溴離子濃度一般在30g/L以下，水廠出廠水中BrO3-的濃度一般在檢出限2.0g/L以下，沒(méi)有超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn) n 溴酸鹽風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題BrO3-濃度隨接觸時(shí)間和臭氧濃度變化關(guān)系資料來(lái)源：十一五水專項(xiàng)成果2 常見(jiàn)水質(zhì)問(wèn)題與對(duì)策 臭氧化副產(chǎn)物問(wèn)題An 溴酸鹽風(fēng)險(xiǎn)控制溴離子濃度溴離子濃度0-700-70g/Lg/L溴離子濃度溴離子濃度70-12070-120g/Lg/

6、L溴離子濃度溴離子濃度120-170120-170g/Lg/L溴離子濃度溴離子濃度170170g/Lg/L臭氧接觸池優(yōu)化臭氧接觸池優(yōu)化高堿加氨低堿高堿加氨低堿CO2臭氧接觸池優(yōu)化臭氧接觸池優(yōu)化加氨或降低加氨或降低pH值值高錳酸鉀復(fù)合氧化高錳酸鉀復(fù)合氧化過(guò)氧化氫高級(jí)氧化過(guò)氧化氫高級(jí)氧化選擇其他處理工藝選擇其他處理工藝或換水源或換水源4545g/Lg/L降低溴酸鹽生成量降低溴酸鹽生成量20%降低溴酸鹽生成量降低溴酸鹽生成量65%降低溴酸鹽生成量降低溴酸鹽生成量23%降低溴酸鹽生成量降低溴酸鹽生成量32%臭氧接觸氧化臭氧接觸氧化降低溴酸鹽生成量降低溴酸鹽生成量45%降低溴酸鹽生成量降低溴酸鹽生成量4

7、7%資料來(lái)源：十一五水專項(xiàng)成果4545g/Lg/L可以不采取控制可以不采取控制2 常見(jiàn)水質(zhì)問(wèn)題與對(duì)策 臭氧化副產(chǎn)物問(wèn)題Au 臭氧化過(guò)程中甲醛的生成量與原水中有機(jī)物的種類和含量密切相關(guān)u 有機(jī)物含量越高，臭氧投加量越大，甲醛濃度越高u 深圳的2個(gè)臭氧活性炭水廠運(yùn)行近10年，出廠水甲醛濃度一直0.05mg/L的檢測(cè)限，遠(yuǎn)低于水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)0.9mg/L，說(shuō)明這樣的水質(zhì)和工藝條件下沒(méi)有甲醛超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)n 甲醛風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題資料來(lái)源：十一五水專項(xiàng)成果甲醛生成量與有機(jī)物濃度關(guān)系甲醛生成量與臭氧投加量的關(guān)系2 常見(jiàn)水質(zhì)問(wèn)題與對(duì)策 臭氧化副產(chǎn)物問(wèn)題Au 臭氧化導(dǎo)致三氯乙醛生成勢(shì)升高，臭氧濃度越高，增加量越大u 7d生成勢(shì)增

8、加的比例高于1d生成勢(shì)，但當(dāng)臭氧濃度提高到2.5mg/L 時(shí)，1d生成勢(shì)會(huì)大幅升高u 采用臭氧氧化時(shí)，其投加量應(yīng)綜合考慮目標(biāo)污染物的去除效果和氯副產(chǎn)物風(fēng)險(xiǎn)n 消毒副產(chǎn)物前體物風(fēng)險(xiǎn)臭氧投加量（mg/L）00.511.522.5CODMn（mg/L)4.91 4.05 3.93 3.44 3.48 3.66 UV254（cm-1）0.07260.0520.04220.03720.04010.0331TOC（mg/L）3.122.93.343.583.463.771dCH勢(shì)41.2549.4244.9938.8147.2460.555dCH勢(shì)100.2121.6115.8123.8133.9138.

9、61d去除率（%）0-19.81 -9.07 5.92 -14.52 -46.79 5d去除率（%）0-21.36 -15.57 -23.55 -33.63 -38.32 不同臭氧濃度下有機(jī)物指標(biāo)及三氯乙醛不同臭氧濃度下有機(jī)物指標(biāo)及三氯乙醛生成勢(shì)的變化趨勢(shì)生成勢(shì)的變化趨勢(shì)2 常見(jiàn)水質(zhì)問(wèn)題與對(duì)策 臭氧化副產(chǎn)物問(wèn)題Au 研究表明，深圳原水中能轉(zhuǎn)化為三氯乙醛的有機(jī)物20-45%存在于可以通過(guò)混凝沉淀和過(guò)濾去除的顆粒物中，對(duì)于氯消毒副產(chǎn)物風(fēng)險(xiǎn)高的水體或季節(jié)，應(yīng)減少或取消預(yù)臭氧的投加，以降低副產(chǎn)物超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)u 采用高錳酸鉀等氧化性較弱的氧化劑，替代臭氧預(yù)氧化有利于降低深度處理工藝的氯化副產(chǎn)物風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)可

10、通過(guò)適當(dāng)降低主臭氧投加量控制前體物的形成n 消毒副產(chǎn)物前體物控制2 常見(jiàn)水質(zhì)問(wèn)題 生物膜脫落和微生物泄露問(wèn)題Bn 炭池出水微生物風(fēng)險(xiǎn)3個(gè)不同水溫，運(yùn)行7天期間細(xì)菌總數(shù)變化（1）15最高細(xì)菌總數(shù)1.03104，20 時(shí)為2.47104，25時(shí)為2.94104。（2）15沒(méi)有明顯周期性峰值，變化負(fù)的小，20 時(shí)運(yùn)行3天左右出現(xiàn)明顯峰值，7天時(shí)急劇升高，25時(shí)2天出現(xiàn)峰值，7天時(shí)急劇升高。2 常見(jiàn)水質(zhì)問(wèn)題 生物膜脫落和微生物泄露問(wèn)題Bn 炭池出水微生物風(fēng)險(xiǎn)運(yùn)行運(yùn)行1年的中式炭柱進(jìn)出水細(xì)菌總數(shù)年的中式炭柱進(jìn)出水細(xì)菌總數(shù)變化趨勢(shì)變化趨勢(shì)臭氧活性炭水廠細(xì)菌臭氧活性炭水廠細(xì)菌DGGE圖圖2 常見(jiàn)水質(zhì)問(wèn)題 生

11、物膜脫落和微生物泄露問(wèn)題Bn 炭池出水微生物控制控制不同水溫下反沖洗前后炭池出水細(xì)菌總數(shù)不同水溫下反沖洗前后炭池出水細(xì)菌總數(shù)u 根據(jù)氣候條件控制適宜的反沖洗周期和反沖洗程序u 排放反沖洗后的初濾水u 建立預(yù)警方法。跟蹤監(jiān)測(cè)炭后水的細(xì)菌總數(shù)和顆粒數(shù)，根據(jù)水廠的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，設(shè)定反沖洗和強(qiáng)化消毒的細(xì)菌預(yù)警值2 常見(jiàn)水質(zhì)問(wèn)題 微型動(dòng)物穿透問(wèn)題Cn 炭池中常見(jiàn)的微型動(dòng)物炭池中常見(jiàn)微型動(dòng)物種類：（1）輪蟲(chóng)類：占生物量和種類最多。如：腔輪蟲(chóng)、鞍甲輪蟲(chóng)、多肢輪蟲(chóng)等（2）甲殼類浮游動(dòng)物：如橈足類的劍水蚤、猛水蚤、哲水蚤。枝角類的象鼻溞、秀體溞等（3）其他水生昆蟲(chóng)：水螨、搖蚊幼蟲(chóng)、線蟲(chóng)、仙女蟲(chóng)、等完美美麗猛水蚤完美

12、美麗猛水蚤 溫中劍水蚤溫中劍水蚤 仙仙女女蟲(chóng)蟲(chóng) 搖搖蚊蚊幼幼蟲(chóng)蟲(chóng) 輪蟲(chóng)輪蟲(chóng)2 常見(jiàn)水質(zhì)問(wèn)題 微型動(dòng)物穿透問(wèn)題Cn 炭池中微型動(dòng)物來(lái)源 炭池微型動(dòng)物來(lái)源：（1）原水中密度太高，穿透前端凈水構(gòu)筑物（2）能夠適應(yīng)凈水系統(tǒng)的環(huán)境，幼蟲(chóng)、卵和成體在炭池中繼續(xù)生長(zhǎng)繁殖2 常見(jiàn)水質(zhì)問(wèn)題 微型動(dòng)物穿透問(wèn)題Cn 微型動(dòng)物控制措施全流程多級(jí)屏障原水活體原水活體生物滅活生物滅活高效沉高效沉淀去除淀去除炭池和砂濾池二次繁殖抑制炭池和砂濾池二次繁殖抑制深度處理在深圳的應(yīng)用運(yùn)行管理問(wèn)題與對(duì)策結(jié)論與展望水質(zhì)問(wèn)題與對(duì)策12342 常見(jiàn)水質(zhì)問(wèn)題與對(duì)策pH調(diào)控問(wèn)題A 生物活性炭工藝運(yùn)行中的pH值問(wèn)題來(lái)自兩個(gè)方面： 活性炭池運(yùn)行初

13、期，出水的pH大幅升高問(wèn)題：A. 活性炭池運(yùn)行穩(wěn)定期，出水pH值大幅降低問(wèn)題。p pH升高：由于目前市場(chǎng)上購(gòu)買(mǎi)的生物活性炭一般經(jīng)堿處理后呈堿性；p pH降低：由于生物活性炭中的生化反應(yīng)釋放H+，以及水體堿度硬度低，對(duì)酸堿度變化的耐沖擊能力低問(wèn)題原因n pH變化的原因沙頭角水廠活性炭池出水pH變化趨勢(shì)圖2 常見(jiàn)水質(zhì)問(wèn)題與對(duì)策pH調(diào)控問(wèn)題An 高pH的控制7.07.58.08.59.09.510.010.511.012345678910換水次數(shù)pH7.07.58.08.59.09.510.010.511.01234567換水次數(shù)pH連續(xù)浸泡連續(xù)浸泡6 6次次間歇浸泡間歇浸泡3 3次次（1 1） 浸

14、泡法：時(shí)間允許的話，推薦采用浸泡法：時(shí)間允許的話，推薦采用間歇浸泡間歇浸泡，間歇浸泡的放空時(shí)間，間歇浸泡的放空時(shí)間8-108-10h h2 常見(jiàn)水質(zhì)問(wèn)題與對(duì)策pH調(diào)控問(wèn)題An 高pH的控制（2 2） 稀釋法：根據(jù)炭池出水的稀釋法：根據(jù)炭池出水的PHPH值，將炭池出水與砂濾池出水按照合適的比值，將炭池出水與砂濾池出水按照合適的比例混合，達(dá)到降低例混合，達(dá)到降低PHPH值的目的值的目的6.06.57.07.58.08.59.09.510.0020040060080010001200時(shí)間(min)pH砂濾水GAC出水1:1稀釋1:3稀釋1:5稀釋2 常見(jiàn)水質(zhì)問(wèn)題與對(duì)策pH調(diào)控問(wèn)題AnpH降低問(wèn)題0.

15、730.310.422 常見(jiàn)水質(zhì)問(wèn)題與對(duì)策pH調(diào)控問(wèn)題AnpH降低的控制措施 提高炭池進(jìn)水堿度：在混凝沉淀階段投加堿石灰或石灰提高炭池進(jìn)水堿度：在混凝沉淀階段投加堿石灰或石灰 提高炭池出水堿度：在炭濾后水中投加氫氧化鈉或碳酸鈉提高炭池出水堿度：在炭濾后水中投加氫氧化鈉或碳酸鈉提高炭池進(jìn)出水提高炭池進(jìn)出水pHpH濁濁度度和和鋁鋁隨隨堿堿石石灰灰劑劑量量變變化化2 常見(jiàn)水質(zhì)問(wèn)題與對(duì)策pH調(diào)控問(wèn)題AnpH降低的控制措施沉后水加氯和炭池含氯水反沖洗沉后水加氯和炭池含氯水反沖洗u 水廠 B：pH8.067.81 水廠 A：pH8.477.67 u 氯對(duì)濾池pH下降的現(xiàn)象有很好的控制效果2 常見(jiàn)水質(zhì)問(wèn)題與

16、對(duì)策 活性炭性能評(píng)估與換炭問(wèn)題Bn深圳水廠的活性炭性能指標(biāo)深圳水廠的活性炭性能指標(biāo)p 深圳的梅林、筆架山、沙頭角三個(gè)深度處理水廠的活性炭分別使用了9年、8年、2年，是否需要換炭是個(gè)困擾的問(wèn)題p 根據(jù)生活飲用水凈化處理用煤制活性炭選用指南，碘值和亞甲藍(lán)值是主要的評(píng)價(jià)指標(biāo)，碘吸附值950，亞甲藍(lán)吸附值180 水廠名稱水廠名稱新炭新炭使用使用1 1年年使用使用2 2年年碘值碘值亞甲藍(lán)值亞甲藍(lán)值碘值碘值亞甲藍(lán)值亞甲藍(lán)值碘值碘值亞甲藍(lán)值亞甲藍(lán)值梅林水廠梅林水廠9529521881886326321051053493496060筆架山筆架山90790717917955455475753193195050沙

17、頭角沙頭角7107101581582 常見(jiàn)水質(zhì)問(wèn)題與對(duì)策 活性炭性能評(píng)估與換炭問(wèn)題Bn深度處理廠對(duì)有機(jī)物的去除能力水廠水廠CODCODMnMn去除率去除率TOCTOC去除率去除率UV254UV254去除率去除率氨氮氨氮去除率去除率梅林梅林(7(7年年) )39.629.157.5100筆架山筆架山(5(5年年) )37.526.849.8100常規(guī)水廠常規(guī)水廠33.625.941.087.2說(shuō)明：深度處理水廠在有機(jī)物的去除效果方面仍說(shuō)明：深度處理水廠在有機(jī)物的去除效果方面仍優(yōu)于優(yōu)于常規(guī)處理水廠常規(guī)處理水廠2 常見(jiàn)水質(zhì)問(wèn)題與對(duì)策 活性炭性能評(píng)估與換炭問(wèn)題Bn深度處理廠對(duì)有機(jī)物的去除能力 筆架山水

18、廠活性炭池對(duì)筆架山水廠活性炭池對(duì)TOCTOC的去除率在的去除率在10-30%10-30%，對(duì)，對(duì)UV254UV254的去除在的去除在5-60%5-60%，對(duì)，對(duì)三氯乙醛前體物三氯乙醛前體物的去除率在的去除率在40-70%40-70%，對(duì)嗅味物質(zhì)，對(duì)嗅味物質(zhì)2-MIB2-MIB的去除的去除率在率在35-45%35-45% 總結(jié)：目前的活性炭仍然能滿足去除季節(jié)性嗅總結(jié)：目前的活性炭仍然能滿足去除季節(jié)性嗅味和消毒副產(chǎn)物前體物的需求味和消毒副產(chǎn)物前體物的需求2 常見(jiàn)水質(zhì)問(wèn)題與對(duì)策 活性炭性能評(píng)估與換炭問(wèn)題Bn換炭的判斷指標(biāo)及方法（1）形成穩(wěn)定的生物活性炭之后，不能單純以代表吸附性能的碘值、亞甲藍(lán)值等指標(biāo)作為活性炭性能的主要指標(biāo)（2）可以以對(duì)目標(biāo)污染物的去除能力和去除效果作為主要判斷指標(biāo)，比如，需要生物活性炭解決嗅味問(wèn)題，看對(duì)嗅味物質(zhì)的去除率及處理后濃度，需要解決氨氮問(wèn)題，則看處理后的氨氮是否能