淺談臭氧－生物活性炭微污染水處理技術(shù)

楊存莉

淺談臭氧－生物活性炭微污染水處理技術(shù)

楊存莉

通過介紹微污染水處理的常規(guī)方法和具體應(yīng)用，結(jié)合大同煤礦集團公司目前實際情況，詳細闡述了臭氧-生物活性炭聯(lián)用的微污染水處理技術(shù)。

微污染水；污水處理；臭氧；生物活性炭

微污染水，指微量和痕量有毒有害的有機污染物進入水體后被污染的水。有機污染物是近十幾年來出現(xiàn)在給水處理技術(shù)中的術(shù)語，也是一個沒有嚴格界限的術(shù)語，主要包括各類可溶性有機物、氮以及鐵、錳等重金屬。

大同市位于山西省北部，屬全國110座嚴重缺水城市之一，人均水資源占有量只占全國人均水平的1/5，特別是一些企事業(yè)單位，用水困難的問題更突出。如果把微污染水進行有效的處理，使其達到生活雜用水水質(zhì)標準，用在沖廁、道路清掃和消防、城市綠化、車輛沖洗、建筑施工等方面，可有效循環(huán)利用水資源，使用水問題得到一定程度上的緩解。

1 微污染水的處理方法

在我國，微污染水源的污染程度要比西方國家的高很多，處理難度也較大，處理方法分為常規(guī)處理和深度處理等。

1.1 微污染水的分段處理

1.1.1 常規(guī)處理

包括混凝、沉淀、過濾和消毒。這種方法可以較好地去除水中的濁度、色度、懸浮物、膠體及病原菌，比較適合處理有機物含量較少的原水，而對有機物含量較多的微污染水卻顯得力不從心。

1.1.2 深度處理

包括臭氧氧化和活性炭吸附等。我們應(yīng)根據(jù)不同的水源水質(zhì)和出水水質(zhì)要求結(jié)合經(jīng)濟因素確定合適的處理工藝。在此，主要討論微污染水深度處理技術(shù)中的一種：臭氧-生物活性炭技術(shù)。

臭氧-生物活性炭技術(shù)因氧化性強、副產(chǎn)物少、吸附與降解效果顯著等特點日益受到重視并迅速推廣。目前這一技術(shù)已被越來越多國家實際應(yīng)用于污染水源凈化、城市污水再生回用作生活雜用水等方面。

1.2 臭氧-生物活性炭技術(shù)工藝

臭氧-生物活性炭工藝是活性炭物理化學吸附、臭氧化學氧化、生物氧化降解及臭氧滅菌消毒4種技術(shù)合為一體的工藝。

該工藝一般設(shè)在砂濾之后。首先利用臭氧預(yù)氧化作用，初步氧化分解水中的有機物及其他還原性物質(zhì)，降低生物活性炭濾池的有機負荷，同時臭氧氧化能使水中難以生物降解的有機物斷鏈、開環(huán)，轉(zhuǎn)化成簡單的脂肪烴，改變其生化特性。臭氧本身的特性決定了臭氧化技術(shù)具有以下特點：①臭氧由于其氧化能力極強，可去除其他水處理工藝難以去除的物質(zhì)；②臭氧化的反應(yīng)速度較快，從而可以減小反應(yīng)設(shè)備或構(gòu)筑物的體積；③剩余臭氧會迅速轉(zhuǎn)化為氧氣，既不產(chǎn)生二次污染，又能增加水中溶解氧；④在殺菌和殺滅病毒的同時，可除嗅、除味；⑤臭氧化有助于絮凝，可以改善沉淀效果。

活性炭能夠迅速地吸附水中的溶解性有機物，同時也能富集微生物，使其表面能夠生長出良好的生物膜，靠本身的充氧作用，炭床中的微生物就能以有機物為養(yǎng)料大量生長繁殖好氣菌，致使活性炭吸附的小分子有機物充分生物降解。

臭氧-生物活性炭工藝主要針對微污染水中的有機物、氨氮、色度、濁度、嗅，能夠有效地去除水中的有機物和氨氮，使有機物濃度降低至700 μg/L～1 600 μg/L。氨氮濃度低于檢測限，對水中的無機還原性物質(zhì)、色度、濁度、嗅也有很好的去除效果，并且能有效降低出水致突變活性，保證再生水的安全。

2 臭氧-生物活性炭技術(shù)的特點

臭氧-生物活性炭工藝是在活性炭吸附的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，綜合了臭氧、活性炭兩者的優(yōu)點。臭氧具有極強的氧化能力，在水中氧化還原電位僅次于氟而居第二位。

單獨使用臭氧，成本高，且水中可生物同化有機碳 (AOC)增加，導致水的生物穩(wěn)定性變差；單獨使用活性炭，其吸附及微生物降解協(xié)同作用效果減弱，吸附的飽和周期縮短，為保持水質(zhì)目標，必須經(jīng)常再生。臭氧-活性炭聯(lián)用工藝有效地克服了兩者單獨使用的局限性，又充分發(fā)揮了兩者的優(yōu)點，使水質(zhì)處理效果大為改善。此外，采用臭氧-活性炭聯(lián)用工藝還能有效地降低AOC（生物可同化有機碳）值，使出水的生物穩(wěn)定性大為提高，活性炭上附著的微生物使其能長期保持活性，有效延長活性炭的再生周期。

臭氧-活性炭的組合，使得水中溶解和膠體狀的有機物轉(zhuǎn)化為較易生物降解的有機物，將某些分子量較高的腐殖質(zhì)氧化為分子量較低、易生物降解的物質(zhì)并成為炭床中微生物的養(yǎng)料來源。在炭床內(nèi)，有機物吸附在炭粒的表面和小孔隙中，微生物生長在炭粒表面的大孔中，通過細胞酶的作用將某些有機物降解，在吸附和生物降解的雙重作用下去除水中有機物。

表1是微污染水與用臭氧-生物活性炭技術(shù)處理后水各項數(shù)據(jù)的對比（見表1）。

表1 微污染水與用臭氧-生物活性炭技術(shù)處理后水的各項數(shù)據(jù)

大同煤礦集團公司現(xiàn)有微污染水中氨氮含量15 mg/L～30 mg/L，使用臭氧-生物活性炭技術(shù)可使其降低到10 mg/L～20 mg/L，處理效果提高了30%以上，同時其他指標亦可得到大大改善，提高其使用效率。

3 結(jié)論

目前我國大部分城市屬于缺水城市，如果能有效利用再生水，將會很大程度減少水資源浪費，有利于我國節(jié)水型城市建設(shè)和城鎮(zhèn)水務(wù)市場化進程的開展。我國部分城市受到不同程度污染的水源，在常規(guī)處理工藝技術(shù)不能有效解決的情況下，活性炭可作為飲用水深度處理、預(yù)處理的有效手段，對去除飲用水中有機物質(zhì)、改善水質(zhì)具有很大意義。在預(yù)處理方面，因新型吸附材料的發(fā)展，使吸附預(yù)處理具有較好的應(yīng)用前景；在深度處理方面，臭氧-生物活性炭技術(shù)已成為微污染水處理的主流工藝之一。

水處理技術(shù)應(yīng)強調(diào)將物理、化學、生物等方法有機結(jié)合起來，充分發(fā)揮各自的技術(shù)特點和優(yōu)勢進行水環(huán)境的綜合治理，以達到最低成本下的最佳去除效果。此外，要真正解決城市缺水問題，除加強水處理工藝技術(shù)的發(fā)展外，還應(yīng)加強源頭控制，并加強環(huán)境保護的宣傳，提高全民的環(huán)境保護意識。

[1] 劉春芳.臭氧高級氧化技術(shù)在廢水處理中的研究進展 [J].石油技術(shù)與應(yīng)用，2002，6(4)：278-281.

[2] 許建華，劉輝，張東.微污染水源水生物預(yù)處理及后續(xù)工藝的生化延續(xù)效應(yīng)除污染研究 [J].給水排水，2002，8(7)：1-5.

[3] 馬放，李偉光，王寶貞.固定化生物活性炭除微量有機物的運行效果.哈爾濱建筑大學學報，1998，31(6)：56-62.

[4] 聶梅生，王占生，劉文君.微污染水源飲用水處理.中國建筑工業(yè)出版社，北京：1999：48-63.

Technology of Less-polluted Water Treatment by Biological Active Carbon (O3)

Yang Cunli

This article introduces the traditional principles and specific applications that dealing with the lesspolluted water by illustrating the current reality of Datong Coal Mine Group,and specifing the technology of lesspolluted water treatment by using ozone-biological active carbon.

less-polluted water;wastewater treatment;ozone;biological active carbon

X703

A

1000-4866（2010）01-0012-02

楊存莉，女，1980年9月出生，北京林業(yè)大學（環(huán)境工程專業(yè))畢業(yè)，現(xiàn)就職于大同煤礦集團公司環(huán)境保護處，助理工程師。

2010-01-14

收稿日期：2010-01-27