從鵲華水廠改造工藝看制水深度處理應(yīng)用

1、中國(guó)水毎設(shè)備材科奏第四屆水廠凈化工藝設(shè)備暨水質(zhì)捻測(cè)設(shè)備應(yīng)用技術(shù)交流研討會(huì)從鵲華水廠改造工藝看制水深度處理應(yīng)用濟(jì)南泉城水務(wù)有限公司王權(quán)摘 要：介紹了鵲華水廠改建工藝流程，特別對(duì)潔度處理工藝一臭氧活性炭技術(shù)的 實(shí)施從原理上進(jìn)行了分析，并指出其在工藝處理上的針對(duì)性作用0關(guān)鍵詞：深度處理 臭氧活性炭 給水工藝 崢林一、鵲華水廠生產(chǎn)工藝流程框圖（如圖1） # *中國(guó)水毎設(shè)備材科奏第四屆水廠凈化工藝設(shè)備暨水質(zhì)捻測(cè)設(shè)備應(yīng)用技術(shù)交流研討會(huì) # *中國(guó)水毎設(shè)備材科奏第四屆水廠凈化工藝設(shè)備暨水質(zhì)捻測(cè)設(shè)備應(yīng)用技術(shù)交流研討會(huì)nunPAJ!礬;I li I理E耐?<t-E-. 261 *第四屆水廠凈化工藝設(shè)備暨水

2、質(zhì)檢測(cè)設(shè)備應(yīng)用技術(shù)交流研討會(huì)中EP水協(xié)備材料委鵲華水廠的老凈水工藝屬于混凝、沉淀、過(guò)濾、消毒這種老“四架馬車(chē)”。那么,鵲華水 廠改造的新工藝又有什么特點(diǎn)呢？這種工藝又如何針對(duì)水廠原水的嗅和味、微污染有機(jī) 物做岀相應(yīng)的針對(duì)處理方式呢？二、新工藝流程及工作原理簡(jiǎn)介（一）中JL式高密度沉淀池中置式高密度沉淀池所采取的主要技術(shù)是載體絮凝技術(shù)，這是一種快速沉淀技術(shù)，其 特點(diǎn)是在混凝階段回流投加高密度的不溶介質(zhì)顆粒（主要是生產(chǎn)產(chǎn)生的污泥），利用介質(zhì) 的重力沉降及載體的吸附作用加快絮體的“生長(zhǎng)”及沉淀。其工作原理是首先向水中投加 混凝劑（如聚合氯化鋁），使水中的懸浮物及膠體顆粒脫穩(wěn)，然后投加高分子助凝劑和回

3、 流密度較大的污泥顆粒，使脫穩(wěn)后的雜質(zhì)顆粒以污泥顆粒為絮核，通過(guò)高分子鏈的架橋吸 附作用以及污泥顆粒的沉積網(wǎng)捕作用,快速生成密度較大的磯花。從而大大縮短沉降時(shí) 間，提高沉淀池的處理能力。與傳統(tǒng)絮凝工藝相比，該技術(shù)具有占地面積小、工程造價(jià)低、 耐沖擊負(fù)荷等優(yōu)點(diǎn)。鵲華水廠每格沉淀池包括混合池1座、絮凝池2座，絮凝池設(shè)置在混合池兩側(cè)，呈對(duì)稱 布置。整個(gè)池體按功能可分為混合區(qū)、機(jī)械絮凝區(qū)、自然絮凝區(qū)、污泥濃縮區(qū)、斜骨分離區(qū) 5部分。；原水由2根DN1200管道分為4根DN900管道，分別接入快速混合池，混合池尺寸 3.4x3. 4m,采用機(jī)械混合，機(jī)械混合室設(shè)在池體中央，有效混合時(shí)間約308?；炷齽┩?/p>

4、加 在原水中，在快速攪拌器的作用下同原水中懸浮物快速混合,通過(guò)中和顆粒表面的負(fù)電荷 使顆?！懊摲€(wěn)”，形成小的絮體然后進(jìn)入機(jī)械絮凝池。絮凝劑促使進(jìn)入的小絮體通過(guò)吸附、 電性中和和相互問(wèn)的架橋作用形成更大的絮體，提升攪拌器的作用是既使藥劑和絮體能 夠充分混合又不會(huì)破壞已形成的大絮體。在絮凝池出口加入PAM助凝劑，幫助沉淀和協(xié) 助去除水體中有機(jī)物。絮凝反應(yīng)池尺寸4.4 x4.4m,反應(yīng)時(shí)間約4min。絮凝池采用機(jī)械 回流式提升攪拌絮凝方式,回流量7-10倍，使原水絮凝拉升、由導(dǎo)流墻導(dǎo)入2側(cè)沉淀區(qū)， 每側(cè)沉淀區(qū)尺寸為17. 2 x4. Orn,分上下二部分。上部分為自然絮凝區(qū)，下部分為污泥濃縮 區(qū)。沉

5、淀的污泥沿著斜管下滑然后跌落到池底，污泥在池底被濃縮。刮泥機(jī)上的柵條可 以提高污泥濃縮效果，慢速旋轉(zhuǎn)的刮泥機(jī)把污泥連續(xù)地刮進(jìn)中心集泥坑。一部分污泥經(jīng) 污泥循環(huán)泵回流到絮凝池中，其余部分則被通過(guò)排污泵直接排出至污泥池。斜管分離區(qū)上層為斜管區(qū)，斜管采用乙丙共聚塑料管，長(zhǎng)1000mm,安裝水平傾角60。, 內(nèi)切圓直徑25mm。高濃度泥水經(jīng)斜管快速沉淀后，清水經(jīng)上部的集水槽出水，清水區(qū)上 升流速43mm/8o斜管上部布置集水槽，沉后水經(jīng)集水槽匯集后通過(guò)連接管道接入下一 處理構(gòu)筑物一臭氧接觸池。263中國(guó)水處設(shè)備材料美第四屆水廠凈化工藝設(shè)備皆水質(zhì)檢測(cè)設(shè)備應(yīng)用技術(shù)交流研討會(huì)沉淀池中間設(shè)污泥回流泵房，內(nèi)設(shè)污

6、泥回流泵、PAM投加裝置及H2O2投加裝置。PAM投加裝置按每格設(shè)2個(gè)投加點(diǎn)，即回流污泥管上設(shè)1點(diǎn)，混合池出水處設(shè)1點(diǎn)。H2O2 投加量按照臭氧設(shè)計(jì)最大投加量為1. 5mg/L和H2O2/ 03摩爾比0. 5設(shè)計(jì),出。？的有效濃 度30%，密度為1. llkg/L,H2O2投加量為14I7h。(二) 臭氧接觸池臭氧設(shè)計(jì)最大投加竄為3. Omg/L,平均1. 5mg/L0接觸池分三段，采用密閉對(duì)流接觸 方式,在接觸池下部采用微孔曝氣，臭氧上向流，水流下向流，以達(dá)到充分反應(yīng)。臭氧接觸池設(shè)計(jì)停留時(shí)間約1415mino在接觸池上設(shè)尾氣管，臭氧尾氣處理裝置設(shè) 于臭氧接觸池上，以防止臭氧尾氣散逸到大氣中產(chǎn)

7、生二次污染。臭氧接觸池后設(shè)跌水約0. 50m,出水采用渠道方式(三) 活性炭濾池.活性炭濾池采用上升流形式，設(shè)計(jì)規(guī)模為20萬(wàn)m'/d,分為12格，分雙排布置，設(shè)中間 管廊?；钚蕴繛V池進(jìn)水采用渠道方式，進(jìn)水總渠內(nèi)原水通過(guò)進(jìn)水堰板后進(jìn)入單格進(jìn)水渠， 再通過(guò)DN600管道引入濾池下部的配水配氣渠，原水在配水配氣渠向上出流通過(guò)配水管 配水，經(jīng)過(guò)0.45m厚的承托層后進(jìn)入活性炭濾層?；钚蕴繛V池單格有效面積60. 48卅,設(shè)計(jì)空床濾速12m/h,活性炭濾層厚3. 0叫接觸 時(shí)間15min；活性炭吸附池采用氣沖方式，強(qiáng)度為15L/(m2s)。活性炭選用顆?；钚蕴?炭粒為20 50目，水浸濕顆粒密度V

8、I. 4g/cm3。活性炭濾池出水通過(guò)500 X500集水槽匯集后流入出水總渠，渠道寬度為1.6mo濾池 兩側(cè)出水通過(guò)DN1200管道匯入DN1800出水總管。(四) V型濾丸V型濾池進(jìn)水由2條進(jìn)水總渠引入，每條渠道兩端各設(shè)混合池1座，平面尺寸1.8x1. 8m,有效混合時(shí)間約20s,在此投加助濾劑進(jìn)行微絮凝。濾池分為12格,采用雙排布置，單格濾池面積為91.26m2,濾速為8.0m/h,濾料采用 天然石英砂,濾層厚1.2«n,有效粒徑0. 85mm,不均勻系數(shù)=1.3,下設(shè)0.10m承托層。濾池反沖洗方式采用氣水反沖洗加表面掃洗，長(zhǎng)柄濾頭布水布?xì)夥绞?。設(shè)計(jì)參數(shù)為： 氣沖方式采用強(qiáng)度

9、為15.3iy(m2 s),小水沖強(qiáng)度為2.5L/(m2s),大水沖強(qiáng)度為4. 7L/ (m2 -8)；表面掃洗強(qiáng)度為2. 2217(m2s)。濾池進(jìn)水、反沖洗進(jìn)水、反沖洗排水、反沖洗進(jìn)氣和初濾水排放閥均采用氣動(dòng)蝶閥，口 徑分別為閘板閥500 x 500.蝶閥DN500、閘板閥800 x800、DN400及DN200,清水岀水閥采 用氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，口徑為DN450,保證濾池運(yùn)行基本處于恒水位過(guò)濾狀態(tài)。本濾池在反沖洗結(jié)束濾池運(yùn)行初期，實(shí)行排放初濾水措施，通過(guò)DN400管道排放至V 262 -第四屆水廠凈化工藝設(shè)備暨水質(zhì)檢測(cè)設(shè)備應(yīng)用技術(shù)交流研討會(huì)中國(guó)水協(xié)設(shè)備材科委型濾池前以再利用。反沖洗氣源、氣動(dòng)閥

10、門(mén)氣源及反沖洗水源由鼓風(fēng)機(jī)房的羅茨鼓風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)和反沖洗 水塔提供。反沖洗過(guò)程控制由PLC來(lái)自動(dòng)完成。三、新工藝的針對(duì)性處理措施(_)針對(duì)原水的異嗅異味1、飲用水中嗅味的種類(lèi)及其代表性的化合物(1) 土味、霉味、腐嗅味的化合物飲用水中的土臭素(反二甲基反蔡烷醇)、2 -甲基異茨醇(2 - MIB)和2,4,6 三 氯茴香醛(TCA)是已經(jīng)確認(rèn)的一組嗅味物質(zhì)，研究證明土臭素是飲用水產(chǎn)生土味的原因 之一,2 - MIB能產(chǎn)生霉味,TCA可以在給水供水管網(wǎng)中產(chǎn)生，是三氯苯酚通過(guò)生物甲基 化過(guò)程轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。此外，苯酚濃度在O.lg/L時(shí)也產(chǎn)生每味。(2) 氯味、臭氧味化合物次氯酸和次氯酸鹽離子有相同的

11、漂白劑味嗅描述。當(dāng)一氯胺的濃度是0. 5 1. 5mg/L 時(shí)，它的強(qiáng)度級(jí)別是2.0(很輕)。除非一氯胺的濃度超過(guò)5mg/L,在飲用水中很少引起嗅 味問(wèn)題。當(dāng)二氯胺的濃度在0. 1 05mg/L之間時(shí)，它的嗅味強(qiáng)度級(jí)別是4(輕的)至8(適 中)。然而當(dāng)二氯胺的濃度達(dá)到09l3mg/L,嗅味為適中到非常強(qiáng)烈，或是非常討厭、 難以忍受。(3) 芬香味、蔬菜香味、果味、花香味的化合物用臭氧氧化時(shí)產(chǎn)生碳鏈中碳原子數(shù)大于7的高分子醛(庚醛)，具有果味的嗅味。在 這些直鏈醛中，癸醛具有果味/橘子味的嗅味，可以作為這類(lèi)醛的代表化合物。(4) 藥味的化合物嗅味物質(zhì)中漠酚是產(chǎn)生藥味的化合物。已經(jīng)確定供水管網(wǎng)中存

12、在的澳酚是由于從涂 層物質(zhì)上淋溶下來(lái)的苯酚與水中存在的澳離子和氯發(fā)生反應(yīng)的產(chǎn)物。(5) 草味、干草味、稻草味的化合物在給水中，到目前為止只對(duì)兩種干草味的化合物進(jìn)行了定性，即順3 已烯亠醇和乙酸 順3已烯1 醇酯。在藻類(lèi)繁殖的湖水和經(jīng)過(guò)處理的水中還發(fā)現(xiàn)了環(huán)檸檬醛，已經(jīng)定性為 引起干草味、木頭味的嗅味物質(zhì)。(6) 腥嗅味和腐嗅味的化合物在早期的嗅味物質(zhì)年輪中腥嗅味和腐嗅味的化合物統(tǒng)稱為腥嗅味化合物。通過(guò)最近 研究，腥嗅味的化合物已經(jīng)改成腥嗅味和腐嗅味化合物。在臭氧處理的飲用水中存在腐 嗅、油味和肥皂味的嗅味。腥味的嗅味有可能是自然產(chǎn)生的。沼澤味、腐敗味、硫磺味的化合物263中 國(guó)水協(xié)設(shè)備材料委第四

13、屆水廠凈化工藝設(shè)備疊水質(zhì)檢測(cè)設(shè)備應(yīng)用技術(shù)交流研討會(huì)二甲基二硫化物是一種已經(jīng)定性為具有腐敗蔬菜嗅味的化合物，已經(jīng)定性的其它具 有腐爛蔬菜味的嗅味化合物是2 異丁基3 甲氧基毗嗪和2 異丙基3 甲氧基毗嗪。（8）化學(xué)品味32味、混雜味的化合物飲用水和湖水中的甲基叔丁基K（MTBE）是地下儲(chǔ)罐泄露和作為外置馬達(dá)的燃料使 用中產(chǎn)生的一種嗅味物質(zhì)。MTBE用在氧化燃料中以減少煙霧。其嗅味描述為煤油味和繪味。以上介紹了嗅味年輪中所列舉的飲用水中致嗅物質(zhì)種類(lèi)，主要依據(jù)的是歐美等一些 發(fā)達(dá)國(guó)家研究人員針對(duì)本國(guó)實(shí)際問(wèn)題研究的結(jié)果。不良嗅味是國(guó)內(nèi)外飲用水處理中常見(jiàn)的問(wèn)題，雖然其對(duì)人體健康的影響尚不明確，但 它降低

14、了飲用水的質(zhì)量，引起了用戶的抱怨及對(duì)水質(zhì)的懷疑。2、去除水中異味的方法飲用水的嗅味主要包括土霉味、魚(yú)腥味、芳香臭和青草味等，嗅味物質(zhì)以引起土霉味 的土臭素（GSM）和二甲基異冰片（MIB）最為常見(jiàn)。土臭素（GSM）和二甲基異冰片（MIB） 均為飽和環(huán)叔醇類(lèi)物質(zhì)，是放線菌和藍(lán)綠藻的二級(jí)代謝物，具有揮發(fā)性。因土臭素而引 起的氣味問(wèn)題幾乎遍及世界各地，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)有22種放線菌、15種藍(lán)藻、2種真菌、1種粘 液性細(xì)菌可生成GSM,在含有土霉味的魚(yú)肉中也可得到GSMO二甲基異冰片具有樟腦/土 霉味，可由幾種鏈霉菌,16種放線菌、4種藍(lán)藻所產(chǎn)生，是一種白色固體結(jié)晶。當(dāng)這兩種 半揮發(fā)物質(zhì)在水中濃度超過(guò)其嗅閾值

15、時(shí)，人們就會(huì)聞到土味、霉味。國(guó)內(nèi)有關(guān)異嗅物質(zhì)的研究較少，中科院曾對(duì)我國(guó)武漢東湖水體中GSM和MIB進(jìn)行了 調(diào)査，結(jié)果GSM為0 313 ng/L, MIB為10 317 ng/L,且MIB為東湖水體產(chǎn)生土霉味的 主要成分，在嗅味發(fā)生的高峰期其濃度高出其嗅味閾值的十幾倍。我公司水庫(kù)原水中存 在一定濃度的GSM和MIB,且GSM的含量高于MIB的含量。隨著人民生活水平的提高，改善飲用水水質(zhì),控制和去除飲用水中GSM和MIB已成 為目前水處理領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，同時(shí)也是為確保飲用水安全而亟待解決的問(wèn)題之一。（1）常規(guī)水處理工藝采用常規(guī)的給水處理工藝很難去除水中的霉臭味。中試研究表明，原水經(jīng)混凝一沉 淀一

16、過(guò)濾后，出水GSM去除率為11.5% , MIB去除率為20.7%。采用過(guò)濾工藝的去除 率較低，而氣浮工藝去除率相對(duì)較高。但常規(guī)的給水處理工藝難以使出廠水中GSM和MIB含量降至10 ng/L以下。（2）吸附處理A、粉末活性歩（PAC）吸附在澳大利亞，PAC是用于去除嗅味物質(zhì)的主要方法。因?yàn)槠湎鄬?duì)廉價(jià),可根據(jù)需要靈264第四屆水廠凈化工藝設(shè)備暨水質(zhì)檢測(cè)設(shè)備應(yīng)用技術(shù)交流研討會(huì)中GB水協(xié)飲備材料委活應(yīng)用，并可在水廠處理流程的不同點(diǎn)使用。PAC用于緩解嗅味問(wèn)題，受活性炭種類(lèi)、PAC 投加位置和投加量、混凝劑投加量、原水水質(zhì)如渾濁度、水中天然有機(jī)物(NOM)的濃度和 性質(zhì)的影響，(a) 活性炭種類(lèi)的影

17、響.有研究發(fā)現(xiàn)木質(zhì)活性炭對(duì)MIB的吸附不如椰殼炭和煤質(zhì)炭，這與活性炭的孔結(jié)構(gòu)、 孔徑分布、表面化學(xué)性質(zhì)有關(guān);(b) PAC投加位置和投加量的影響PAC最普遍的投加位置是在混凝的快速混合階段，因?yàn)檫@可使PAC與剩余污泥一起 處置。但PAC的最佳投加點(diǎn)是在沉淀池進(jìn)口，因?yàn)檫@時(shí)水中的膠體顆粒已形成小磯花，減 少了粉末活性炭被磯花包裹的可能性，此時(shí)水中大分子有機(jī)物大部分被絮凝或被絮體吸 附，有利于粉末活性炭和水中剩余有機(jī)物的接觸吸附，充分發(fā)揮粉末活性炭的效能。PAC 投加量越大,GSM和MIB的去除率越高，一定濃度的PAC對(duì)二者的去除率與原水中二者 的初始濃度不甚相關(guān)。GSM初始濃度為106 -220

18、 ng/L時(shí)，30 mg/L的PAC對(duì)GSM去除 率為87.3% -70. 4%。只有初始濃度為44 ng/L時(shí)，5 mg/L的PAC對(duì)GSM的去除率明 顯高于其他初始濃度的去除率。MIB濃度為112 - 158 ng/L時(shí)，30 mg/L的PAC對(duì)MIB 的去除率為61.5% -48.8% ,50 mg/L的PAC對(duì)MIB的去除還不到70%；(c) 混疑劑投加量、渾濁度的影響當(dāng)鋁鹽和量增加時(shí)，MIB的去除量下降。同時(shí)，渾濁度的存在也會(huì)降低MIB的去除 量。去除效果與絮體的尺寸和密實(shí)度有關(guān)，在渾濁度存在和鋁鹽劑量增加的情況下絮體 尺寸和密實(shí)度隨之增加。PAC顆粒結(jié)合到大絮體中，減少了與水的混合

19、效率和MIB分子 的擴(kuò)散動(dòng)力；(d) 天然有機(jī)物(NOM)濃度和性質(zhì)的影響在天然水體中，從ng/L到j(luò)ig/L的溶解性低分子量憎水型有機(jī)物(V 400 Da)和mg/ L的天然有機(jī)物(>400 Da)都會(huì)改變吸附等溫線，降低MIB的吸附容量。尤其是與MIB 有相似性質(zhì)和結(jié)構(gòu),均為低分子量、低UV吸光值和色度、高脂肪族的性質(zhì)、相對(duì)低的敖基 和氧含量的物質(zhì)，可直接與MIB競(jìng)爭(zhēng)活性炭中的吸附位。B、PAC和高鏈酸鉀聯(lián)用用高鐳酸鉀和粉末活性炭聯(lián)用處理有土腥味和爲(wèi)爛味的原水時(shí)，高鏈酸鉀的氧化作 用和高錯(cuò)酸鉀被還原后的新生態(tài)二氧化鏈的吸附作用對(duì)去除GSM和MIB有主要貢獻(xiàn)。 高錯(cuò)酸鉀和PAC對(duì)二者的

20、去除有協(xié)同作用。lmg/L的高鏈酸鉀和10 mg/L的粉末活性炭 聯(lián)用時(shí)平均去除率可以達(dá)到92%以上。C、顆?；钚蕴?GAC)的吸附當(dāng)為解決嗅味問(wèn)題須長(zhǎng)期持續(xù)使用PAC時(shí),PAC的投加量必須隨GSM和MIB濃度的265 變化而變化，因此供給速率不易控制，這時(shí)使用GAC較為經(jīng)濟(jì)。在合理的設(shè)計(jì)和維護(hù)之 下，GAC吸附劑可在嗅味物質(zhì)濃度較低的情況下運(yùn)行幾年后再更換?；钚蕴康牡庵档鹊?大小，與活性炭對(duì)GSM和MIB的吸附容量大小并不一一對(duì)應(yīng)。因此，用常規(guī)活性炭物化 指標(biāo)不能表征活性炭對(duì)GSM和MIB的吸附特征。GAC±附著了生物膜形成生物活性炭(BAC),與臭氧聯(lián)用后，通過(guò)臭氧的氧化、活性

21、炭的吸附和微生物的代謝作用強(qiáng)化了對(duì)CSM和MIB的去除。傳統(tǒng)工藝(混凝一沉淀一過(guò)濾)后分別用GAC和BAC對(duì)GSM和MIB進(jìn)行去除，運(yùn)行 GAC時(shí)對(duì)原水中初始濃度為15. 6 ng/L的GSM的總?cè)コ蕿?7.0% 713% ,對(duì)初始 濃度為82ng/L的MB的總?cè)コ蕿?4. 9% 71. 9%。運(yùn)行BAC時(shí)對(duì)GSM的總?cè)コ蕿?67. 3% -82. 7% ,對(duì) MIB 的總?cè)コ蕿?62. 2% -74. 4%。日本的某水廠在傳統(tǒng)工藝沉淀和過(guò)濾中間加入了臭氧-生物活性炭除嗅味系統(tǒng)。盡 管原水中MIB的濃度變化很大，但經(jīng)臭氧-活性炭處理后MIB可基本被全部去除。E、沸石吸附用高硅沸石(Si

22、O2/Al2O3 =80)作為去除GSM和MIB的吸附劑。10 mg/L的粉末沸石 對(duì)蒸tS水中GSM去除率為84% , MIB去除率為26%。沸石是一種獨(dú)特的吸附劑,它的吸 附性質(zhì)對(duì)某種大小和形狀的吸附物有針對(duì)性。沸石的孔徑幾乎相同，那些直徑大于孔徑 的分子不能吸附于其上。而當(dāng)吸附物分子比孔稍小時(shí)，它在孔上的吸附和擴(kuò)散就很迅速。 與GSM和MIB極性相似但分子較小的物質(zhì)不如GSM和MIB的吸附性強(qiáng),極性稍大的物 質(zhì)往往保留在水中，分子比孔徑大的物質(zhì)全部被排斥。這種高選擇性使得高硅沸石對(duì) GSM和MIB的吸附效率不會(huì)因水中腐殖酸和硬度的存在而降低，同時(shí)沸石吸附的工作周 期也因此增長(zhǎng)。臭氧和沸石

23、的聯(lián)合使用可加強(qiáng)MIB的降解。用臭氧吸附氧化工藝降解MIB,采用高 硅鋁比(SiO2 /A12O3 =70) USY沸石作吸附劑，憎水型有機(jī)物MIB吸附在其上并在微孔 中富集。MIB的濃縮能夠提高它與臭氧反應(yīng)的速率。臭氧對(duì)MIB的降解系數(shù)在USY (5>02/03=70)做吸附的條件下是無(wú)吸附劑時(shí)的11000倍，高硅沸石的吸附顯著加強(qiáng) 了 MIB的降解速率。在沒(méi)有USY沸石存在的情況下，停留時(shí)間4 min,臭氧濃度為7 mg/L 時(shí)，只有20%的MIB被降解。而在USY (Si02/Al203=70)存在的情況下，臭氧濃度僅為 0. 07 mg/L時(shí)就在12s內(nèi)降解了 75%的MIB。粉

24、末沸石可直接投加在反應(yīng)池中，也可制成顆粒沸石作為濾池的濾料對(duì)GSM和MIB 進(jìn)行去除。沸石工藝與活性碳工藝相比有更多優(yōu)越性，但其高成本和高運(yùn)行費(fèi)用使之得 不到廣泛應(yīng)用。綜上所述，發(fā)現(xiàn)GSM比MIB有更好的被吸附性。這種差別可能是由于其結(jié)構(gòu)的不同 266 第四屆水廠凈化工藝設(shè)備暨水質(zhì)檢測(cè)設(shè)備應(yīng)用技術(shù)交流研討會(huì)中B0水協(xié)設(shè)備材料妾導(dǎo)致的。GSM有較低的溶解度和分子量并有更平直的結(jié)構(gòu),所以較容易吸附到活性炭和 沸石縫隙狀的小孔中。3、氧化劑氧化專家研究表明，GSM和MIB具有抗氧化作用。20mg/L的在16 h的接觸時(shí)間內(nèi)對(duì) 120 ng/L的GSM有25%的去除率。4 mg/L的C1O2在相同的接

25、觸時(shí)間內(nèi)有60%的去除 率。高達(dá)50mg/L的高猛酸鉀在2 h的接觸時(shí)間內(nèi)不能氧化GSM；5 mg/L的Cl?和115 mg/ L的CIO?對(duì)MIB的去除率在72h內(nèi)還不到50%。相對(duì)于其他氧化劑來(lái)說(shuō)，臭氧對(duì)GSM和MIB的氧化較為有效。臭氧能破壞嗅味物質(zhì) 的雙鍵使其斷裂形成酮、酸、醛，同時(shí)破壞藻類(lèi)的代謝來(lái)去除它們。在臭氧工藝中，有機(jī)物 被分子臭氧和水中的氧自由基所氧化。研究證明MIB和GSM的臭氧氧化主要通過(guò)氧自由基起作用，并且水中天然有機(jī)物 (N0M)的存在對(duì)兩種物質(zhì)的氧化可起重要作用。在有機(jī)純水中，高達(dá)8 mg/L的臭氧只 能氧化不到30%的MIB和GSM ；2 5 mg/L的臭氧可降解

26、天然水體中75% 100%的MIB 和 GSM。4、光催化氧化在合適的反應(yīng)條件下，有機(jī)物經(jīng)光催化氧化的最終產(chǎn)物是二氧化碳和水等無(wú)機(jī)物, 所以該方法可能會(huì)使GSM和MB完全氧化。5、生物方法比較廣泛采用的主要是地下滲濾和生物膜法。地下滲濾是指水通過(guò)地下沙層，嗅味物質(zhì)與其中含有的各種微生物進(jìn)行反應(yīng)，此外 還有過(guò)濾、吸附作用和化學(xué)反應(yīng)等，此工藝常作為傳統(tǒng)處理的預(yù)處理或者后處理。生物膜 是在反應(yīng)器內(nèi)填充顆粒填料，常用的填料包括顆?；钚蕴俊⑻樟?、砂和沸石。經(jīng)過(guò)充氧的 水以一定的速度流經(jīng)填料層，水流中的微生物不斷附著在填料表面，逐漸生長(zhǎng)覆蓋填料 表面，形成生物膜，生物膜以水流中的有機(jī)物和無(wú)機(jī)物為基質(zhì)，通過(guò)

27、微生物的自身生命活 動(dòng)氧化、還原、合成等過(guò)程，使水中嗅味污染物得到降解和去除。綜上所述，飲用水中典型的嗅味物質(zhì)GSM和MIB,由于它們?cè)谒袧舛群托衢撝刀己?低，造成了處理難度的增加。傳統(tǒng)工藝對(duì)其去除極其有限，因此需要根據(jù)水源的實(shí)際情況 選擇適合的工藝。PAC和GAC是普遍使用的較為經(jīng)濟(jì)有效的方法，但原水水質(zhì)對(duì)吸附影 響復(fù)雜。沸石吸附有諸多優(yōu)點(diǎn)，但成本昂貴。GSM和MIB的結(jié)構(gòu)決定了它們不易被一般 氧化劑所氧化，而臭氧對(duì)其氧化有一定效用，如果和吸附劑GAC或沸石結(jié)合則會(huì)有更好 的效果。光催化氧化是一種高效、有潛力的方法，但因其去除機(jī)理、反應(yīng)條件和中間產(chǎn)物 等有待于進(jìn)一步研究，從而影響了其應(yīng)用前

28、景。生物方法需控制好適應(yīng)菌落的生長(zhǎng)的穩(wěn) 267 定性，否則收效甚微。吸附法對(duì)GSM去除效果較好，生物法對(duì)MIB去除效果較好。各種 方法單獨(dú)使用的效果不及有協(xié)同作用的兩種或多種方法聯(lián)用的效果好，若要獲得更高的 去除率，則優(yōu)先采用諸如臭氧生物活性炭等方法的聯(lián)用。我廠新工藝采用了臭氧活性炭的深度處理方式,那么我們來(lái)了解一下這種工藝的特 點(diǎn)。一、活性炭吸附凈水原理活性炭是一種非極性吸附劑。外觀為暗黑色，有粒狀和粉狀兩種。近幾年又發(fā)展了 球狀活性炭、浸透型活性炭和高分子涂層活性炭等新的品種。主要成分除炭以外還含少 量的氧、氫、硫等元素，以及水分、灰分。其具有巨大的比表面積（通常比表面積高達(dá)500 170

29、0亦允,即每克活性炭的表面積為500 1700m2）和特別發(fā)達(dá)的微孔。吸附性能和化學(xué) 穩(wěn)定性良好，可以耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿，能經(jīng)受水浸、高溫、高壓作用，不易破碎?；钚蕴课剿?溶質(zhì)分子是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，是幾種力綜合作用的結(jié)果，包括離子吸引力、范德華力、化學(xué) 親合力。根據(jù)吸附的雙速率擴(kuò)散理論認(rèn)為，吸附是一個(gè)由迅速擴(kuò)散和緩慢擴(kuò)散兩階段構(gòu) 成的雙速過(guò)程，迅速擴(kuò)散在數(shù)小時(shí)內(nèi)即完成，發(fā)揮了 60% 80%活性炭的吸附容量。迅速 擴(kuò)散是溶質(zhì)分子在碳粒內(nèi)沿徑向均勻分布的阻力小的大孔隙中擴(kuò)散的過(guò)程。這些大孔隙 產(chǎn)生徑向的擴(kuò)散阻力。當(dāng)分子從大孔進(jìn)一步進(jìn)入與大孔相通的微孔中擴(kuò)散時(shí)，由于受到 狹窄孔徑所產(chǎn)生的很大阻力，從

30、而極為緩慢。微孔也是在碳粒內(nèi)均勻分布，但不構(gòu)成徑向 的擴(kuò)散阻力。影響粉末活性炭吸附的因素涉及溶質(zhì)分子扱性、分子量大小、空間結(jié)構(gòu)，這 一點(diǎn)取決于水源水質(zhì)的特征。活性炭對(duì)不同的物質(zhì)分子具有選擇吸附性。投加粉末活性碳后，水體相當(dāng)部分有機(jī) 物得到去除，水體中膠狀物質(zhì)含量減少，表面粘度下降。粉末活性碳吸附在絮凝物上，有 利于絮體的架橋,能改善絮體的結(jié)構(gòu)。除有良好的去除有機(jī)污染能力，同時(shí)還具有良好的 助凝作用,使出水COD"色度、濁度大幅度下降。同時(shí)活性炭對(duì)水中的致癌物與致突變物 及其含酚化合物均有良好的去除效果。粉末活性炭對(duì)人工合成化學(xué)物的吸附去除主要取 決于該化合物的類(lèi)型。在選擇投加點(diǎn)吋,要

31、有充足的攪拌條件，使粉末活性炭能快速與處理水有良好的混合 接觸;盡量延長(zhǎng)粉末活性炭與水體接觸吸附時(shí)間，充分利用粉末活性炭的吸附能力，提高 吸附率;選取粒徑小和中孔較發(fā)達(dá)的木質(zhì)粉末活性炭,使同等重量的活性炭吸附面積相對(duì) 大,提高活性炭對(duì)有機(jī)物的吸附效能;盡量減少水處理藥劑對(duì)吸附的干擾（如氯、高錯(cuò)酸 鉀、混凝劑等）；根據(jù)投加量的多少、場(chǎng)地條件選取干式或濕式投加。二、生物活性炭的作用機(jī)理生物活性炭?jī)?nèi)吸附與生物降解協(xié)同去除有機(jī)污染物。生物活性炭法處理水的過(guò)程, 268第四屆水廠凈化工藝設(shè)備瓷水質(zhì)檢測(cè)設(shè)備應(yīng)用技術(shù)交流研討會(huì)中國(guó)水協(xié)設(shè)備材料委涉及活性炭顆粒、微生物、水中污染物（基質(zhì)）及溶解氧等4個(gè)因素在水

32、溶液中的相互作 用。1、活性炭對(duì)污染物和溶解氧有著吸附作用前面已經(jīng)詳細(xì)解釋了活性炭吸附凈水的原理。2、微生物對(duì)污染物質(zhì)和溶解氧有著利用作用生物膜上的微生物可以利用水中的溶解氧或化合氧（如NO2>NO3.SO4等）降解污染 物并從中獲得能量和營(yíng)養(yǎng)進(jìn)行增殖。3、微生物與活性炭顆粒之間存在著協(xié)同降解作用活性炭表面生長(zhǎng)的微生物主要在活性炭外表面及大孔內(nèi)，不影響過(guò)渡孔（即中孔）及 微孔的吸險(xiǎn)作用。微生物可以通過(guò)對(duì)有機(jī)物的降解提髙活性炭的吸附容量，延長(zhǎng)活性炭 的使用壽命。對(duì)此有兩種觀點(diǎn)。.一種觀點(diǎn)是生物活性炭胞外酶再生假說(shuō)，認(rèn)為在生物活性炭表面生長(zhǎng)的微生物個(gè)體 大約是大小，不能進(jìn)入活性炭的主要吸附區(qū)

33、一微孔區(qū)（直徑<4 nm）,而微生物分 泌的細(xì)胞外酶直徑是lnm數(shù)量級(jí)，所以有一部分酶主要是水解酶可以擴(kuò)散進(jìn)入活性炭的 微孔內(nèi)，與吸附質(zhì)進(jìn)行生物反應(yīng),形成酶-基質(zhì)復(fù)合體，使活性炭的吸附能力得以恢復(fù)。 國(guó)內(nèi)20世紀(jì)80年代末，有人對(duì)生物活性炭胞外酶再生假說(shuō)進(jìn)行試驗(yàn)與分析，認(rèn)為胞外酶 假說(shuō)不適合美國(guó)環(huán)保署于1997年發(fā)布的129種重點(diǎn)污染物，因此，也就不適用于水質(zhì)凈 化。也有人進(jìn)行了吸酚飽和炭的生物再生試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果分析認(rèn)為:生物活性炭再生 系統(tǒng)中，可能發(fā)生細(xì)胞自溶現(xiàn)象,細(xì)胞內(nèi)的氧化還原酶仍有可能通過(guò)某些生物現(xiàn)象進(jìn)入溶 液中，與活性炭表面被吸附的物質(zhì)直接反應(yīng)。另一種觀點(diǎn)認(rèn)為微生物的降解作

34、用改變了活性炭的物理吸附平衡，使生物活性炭得 以再生。人們從活性炭的物理吸附特性及微生物氧化作用分析:活性炭表面生長(zhǎng)的微生 物群，不但可以降解水中的有機(jī)物質(zhì),同時(shí)也降解活性炭?jī)?nèi)已吸附的有機(jī)物質(zhì)。由于活性 炭表面微生物膜內(nèi)的有機(jī)污染物濃度最低，所以引起水中有機(jī)物借助液相中的濃差推動(dòng) 力和活性炭對(duì)有機(jī)物的吸附勢(shì)能，向活性炭表面微生物膜擴(kuò)散。同時(shí)，活性炭?jī)?nèi)已吸附的 有機(jī)物則由于其表面的濃度差，而獲得保持吸附平衡的解吸力，也向活性炭表面微生物膜 擴(kuò)散。此時(shí)微生物在水和活性炭?jī)蓚€(gè)方向的有機(jī)物擴(kuò)散供給下，得到充足的營(yíng)養(yǎng),生物活 性高、繁殖快，在適宜的環(huán)境下提高了活性炭的吸附容董。在常規(guī)的顆粒生物活性炭反應(yīng)

35、 器中，由于載體外觀形狀的不規(guī)則性，活性炭顆粒上不同位點(diǎn)在循環(huán)流化體系中受到流體 剪切的程度也相應(yīng)表現(xiàn)出不均勻性，導(dǎo)致微生物在載體上的分布表現(xiàn)出獨(dú)特的空間和微 生物生理分布特征。即在載體表面某些部位生物膜始終較厚，該部位微生物在載體上生 長(zhǎng)代謝周期較長(zhǎng)，體型較大;反之，在生物膜相對(duì)較薄部位的微生物則處在旺盛的分裂生 殖階段，不斷吸收水中養(yǎng)分而以生物群的形式在載體上擴(kuò)張。同時(shí),生物膜在活性炭表面 的覆蓋并不完整，而在這些活性炭表面生物膜裸露的位點(diǎn)上,基質(zhì)可以更容易地滲入顆粒 內(nèi)部并發(fā)生粒子內(nèi)的擴(kuò)散和解吸作用，導(dǎo)致該位點(diǎn)上活性炭仍保持良好的吸附性能，這恰 好可以解釋生物活性碳反應(yīng)器具有較高生物膜活

36、性的機(jī)理。相關(guān)資料也表明，在適當(dāng)?shù)?溫度和營(yíng)養(yǎng)條件下，生物活性碳可以同時(shí)發(fā)揮活性炭的物理吸附和微生物降解作用。在飲用水處理上,臭氧-生物活性炭技術(shù)是二十世紀(jì)6、70年代首先從歐洲、北美應(yīng) 用與推廣的一種飲用水深度處理工藝，它運(yùn)用臭氧氧化和生物活性炭濾池聯(lián)用方式，將臭 氧化學(xué)氧化,活性炭物理化學(xué)吸附、生物氧化降解及臭氧滅菌消毒四種技術(shù)集合于一體, 對(duì)消除原水中微量有機(jī)物和氯消毒副產(chǎn)物的前驅(qū)物等有機(jī)指標(biāo)，提高飲用水的安全性具 有良好的效果。三、主要運(yùn)行參數(shù)范圍及各種要點(diǎn)1、生物活性碳主要運(yùn)行參數(shù)活性炭粒徑：20-50目(0.3 0.8mm),運(yùn)行周期：3 4年，空床停留時(shí)間：2030 min,預(yù)臭

37、氧投加量：15 2.5 mg/L (當(dāng)水中有酚、有機(jī)磷農(nóng)藥等污染物時(shí)，投加量在4 mg/L以上)，水力負(fù)荷：810 m3/(m2h),床高：3 m 2、生物活性炭法的應(yīng)用條件和操作要點(diǎn)正確的應(yīng)用方法和嚴(yán)格的操作管理，是發(fā)揮生物活性碳技術(shù)優(yōu)勢(shì)的重要前提。生物 活性炭處理前需要充分截留來(lái)水中的懸浮物,使進(jìn)入生物活性炭裝置的濁度達(dá)到規(guī)定的 要求，保證生物活性炭作用的正常發(fā)揮，一定不能將生物活性炭作為過(guò)濾器來(lái)運(yùn)行。炭層 定期反沖是運(yùn)行操作的重要內(nèi)容，而且要求每次反沖進(jìn)行徹底。生物活性炭較單純的活 性炭吸附大大延長(zhǎng)了再生(使用)周期,但并不是不需要換炭再生。使用一定時(shí)間后必須 更換新活性炭，飽和活性炭進(jìn)

38、行就地再生或是外運(yùn)委托再生，否則將影響出水水質(zhì)。3、生物活性碳工藝的局限性生物活性碳技術(shù)被認(rèn)為是給排水深度處理中去除有機(jī)物的有效方法,在歐洲以得到 普遍應(yīng)用。但是，由于活性炭的價(jià)格昂貴,并非任何水廠都有經(jīng)濟(jì)能力采用這種方法，因 而妨礙了生物活性碳技術(shù)的推廣使用。另外,生長(zhǎng)有細(xì)菌的細(xì)小活性炭顆粒會(huì)在水力的 沖刷下，流入最后的氯化處理單元。由于附著在活性炭顆粒上的細(xì)菌聚體比單個(gè)細(xì)菌細(xì) 胞對(duì)消毒劑有更強(qiáng)的抵抗性，一般的氯化消毒往往難以殺滅這些細(xì)菌。有專家在經(jīng)過(guò)生 物活性碳處理后的氯化水中發(fā)現(xiàn)含有大腸桿菌，甚至高達(dá)7300個(gè)/L。因此，生物活性碳 濾池作為氯化消毒前的一道工藝,其衛(wèi)生安全性問(wèn)題應(yīng)該引起

39、人們的重視。研究指出，活 性炭濾池在運(yùn)行初期能夠有效地去除氯仿，但運(yùn)行時(shí)間短，很快就發(fā)生穿透。臭氧生物活 性碳濾池的運(yùn)行時(shí)間比普通的濾池長(zhǎng)3 30倍,但穿透后其出水氯仿濃度比進(jìn)水高1倍 左右,這種現(xiàn)象主要是生物作用造成的。因此,在采用生物活性碳深度處理工藝時(shí)，應(yīng)盡 量避免對(duì)原水進(jìn)行氯化，以防止在后面的炭濾池出水中出現(xiàn)氯仿含量增高的現(xiàn)象。4、生物活性炭工藝對(duì)有機(jī)物去除的影響 生物活性碳工藝兼有吸附、觸媒和化學(xué)反應(yīng)活性的多功能載體,微生物附著其上形成 生物活性炭以后，活性炭的吸附催化作用提高了微生物的活性，增進(jìn)了微生物的代謝活 動(dòng);而活性炭、微生物和基質(zhì)之間互相作用也可以發(fā)揮生化和物化處理的協(xié)同作用，優(yōu)化 和強(qiáng)化處理效果。生物活性碳工藝對(duì)有機(jī)物的去除所獨(dú)有的優(yōu)越性主要有以下幾個(gè)方 面：(1) 活性炭表面對(duì)有機(jī)物的富集。常規(guī)工藝出水