淺談臭氧-生物活性炭深度水處理工藝在第二水源水廠的應(yīng)用

李剛

摘要：簡要探討臭氧—生物活性炭深度水處理工藝，介紹了國內(nèi)外凈水廠的一些 運(yùn)用實(shí)例，為臭氧—生物活性炭深度水處理工藝在第二水源水廠的應(yīng)用提供參考 和決策依據(jù)。

關(guān)鍵詞：臭氧;活性炭;城市供水

一、臨沂城第二水源水廠工藝簡介

臨沂城第二水源水廠工藝主線為：自許家崖水庫取水，進(jìn)廠后經(jīng)調(diào)流調(diào)壓井進(jìn)入穩(wěn)壓配水井及預(yù)臭氧接觸池，預(yù)臭氧處理后進(jìn)入機(jī)械混合池對(duì)混凝劑和絮凝劑做初步混合，后經(jīng)網(wǎng)格反應(yīng)池促進(jìn)混凝劑（聚合氯化鋁）和絮凝劑（聚丙烯酰胺）的反應(yīng)形成礬花促進(jìn)沉底，水流進(jìn)入平流沉淀池后流速驟降，礬花會(huì)在此過程中吸附水中雜質(zhì)并逐步沉淀，至沉淀池出水總管進(jìn)入V型濾池配水渠分配至各濾格內(nèi)進(jìn)行過濾（此處濾料為石英砂濾料），濾后水進(jìn)入后臭氧接觸池反應(yīng)后經(jīng)活性炭吸附池配水渠分配至各活性炭吸附池（此處濾料為包含柱狀活性炭濾料與石英砂濾料的混合濾料），在活性炭吸附池出水總管處加次氯酸鈉消毒劑后進(jìn)入1#清水池，經(jīng)30分鐘消毒接觸后分別接入2#和3#清水池，2#清水池和3#清水池出水分別接入吸水井，在吸水井補(bǔ)氯后經(jīng)送水泵送至廠外清水輸送管道。

二、 臭氧-生物活性炭技術(shù)概況

臭氧-生物活性炭深度水處理技術(shù)被稱為飲用水凈化的第二代凈水技術(shù)，臭 氧-生物活性炭技術(shù)采用臭氧氧化和生物活性炭濾池聯(lián)用的方法，將臭氧化學(xué)氧 化、臭氧滅菌消毒、活性炭物理化學(xué)吸附和生物氧化降解四種技術(shù)合為一體。其 主要目的是在常規(guī)處理之后進(jìn)一步去除水中有機(jī)污染物、氯消毒副產(chǎn)物的前體物 以及氨氮，降低出水中的COD，保證凈水工藝出水的化學(xué)穩(wěn)定性和生物穩(wěn)定性。 （一） 臭氧的消毒原理

臭氧的分子表達(dá)式為03，通常狀態(tài)下是淺藍(lán)色氣體，并具有劇毒性。由于有一種魚腥臭味變得了這個(gè)不雅的稱謂。在-112℃凝聚為深藍(lán)色液體，在-192℃凝 結(jié)為黑紫色固體。臭氧在水中的溶解能力很小，但比氧易溶入水。液態(tài)臭氧與液 氧不能互溶。與氧氣相反，臭氧是非常不穩(wěn)定的，在常溫下緩慢分解，200℃以 上分解較快，且分解時(shí)釋放大量熱量。純的臭氧還容易爆炸。

臭氧溶入水后會(huì)發(fā)生兩種反應(yīng)：一種是直接氧化，反應(yīng)速率慢，選擇性高， ?易與苯酚等芳香族化合物及乙醇、胺等反應(yīng);另一種是臭氧分解產(chǎn)生羥基自由基 ?從而引發(fā)的鏈反應(yīng)，此反應(yīng)還會(huì)產(chǎn)生十分活躍的、具有強(qiáng)氧化能力的單原子氧（O）， 可瞬時(shí)分解水中有機(jī)物、細(xì)菌、微生物。臭氧最為高效的無二次污染的氧化劑，是常用氧化劑中氧化能力最強(qiáng)的（臭氧>二氧化氯>氯>氯胺），其氧化能力是氯的2倍，殺菌能力是氯的數(shù)百倍，能夠極迅速的殺滅水中的病菌、藻類、病原體等。

（二） 臭氧預(yù)氧化

臭氧預(yù)臭氧化的作用是去除懸浮物質(zhì)，大顆粒物質(zhì)和水體的色、味、嗅等，并把較大的天然有機(jī)物質(zhì)分解成較小的有機(jī)物質(zhì)以提高后序絮凝、沉淀等步驟的 效率。

（三） 臭氧后氧化

臭氧后氧化主要與生物活性炭聯(lián)用，即臭氧-生物活性炭技術(shù)。臭氧投加在水中以后，主要有三個(gè)作用，一方面直接降解有機(jī)物，減少進(jìn)入活性炭池中的有機(jī)負(fù)荷;一方面把大分子有機(jī)物降解為小分子有機(jī)物，改變水中有機(jī)物的分子量分布，提高水中有機(jī)物的可生化性，從而有利于強(qiáng)化后續(xù)活性炭工藝對(duì)于中小分子量有機(jī)物的吸附降解。

（四） 活性炭

活性炭幾乎可以用含有碳的任何物質(zhì)做原材料來制造，這包括木材、鋸末、煤、泥炭、果殼、果核、蔗渣、骨、石油腳、皮革廢物、紙廠廢物等等。活性炭的主要特征是比表面積大和帶孔隙的構(gòu)造，因而顯示出良好的吸附性能。

活性炭分粉末活性炭和顆?；钚蕴績煞N，兩者不同之處是顆粒大小不同，其 吸附性能沒有本質(zhì)上的區(qū)別?；钚蕴孔鳛橐环N多孔物質(zhì)，能夠吸附水中濃度較低、其它方法難以去除的物質(zhì)，同時(shí)，還可以去除水中的濁度、嗅味、色度，改善水的口感，而且能夠有效地吸附合成洗滌劑、陰離子表面活性劑等活性物質(zhì);活性炭還具有催化作用，催化氧化臭氧為羥基自由基，最終生成氧氣，增加水中的溶解氧的濃度。

三、第二水源水廠深度處理工藝及運(yùn)行效果預(yù)測(cè)

（一） 臭氧接觸池

臭氧接觸池兩座，每座由進(jìn)水室、臭氧投加室和接觸池串聯(lián)而成，總有效容積1628m3 ，臭氧接觸時(shí)間為11.1分鐘。臭氧氣體自臭氧制備間接出通向臭氧接觸池，通過接觸池底部安裝的微孔曝氣盤曝氣，與接觸池內(nèi)的水充分接觸反應(yīng)，每座臭氧接觸池臭氧投加分3點(diǎn)投加，投加比例為4：3：3。尾氣破壞裝置采用加熱催化的方式將臭氧分解，分解后的氣體臭氧濃度小于0.1ppm，可直接排放到大氣中。

（二）活性炭濾池

活性炭濾池采用V型濾池池型，設(shè)10格炭濾池，過濾面積105.3m2 ，濾速為 ? 8.31m/h，氣沖強(qiáng)度60m3/m2h，水沖強(qiáng)度37 m3/m2h，沖洗周期（水）>6d，沖洗周期（氣）>30d。濾池采用自動(dòng)反沖洗，反沖洗程序根據(jù)炭濾池單池水頭損失或時(shí)間控制恒水位過濾。炭濾池有效水深4.55米，清水層2米，吸附層總高度2.55米，分為三層：活性炭層粒徑為1.0-2.5mm，填充厚度為2m;石英砂有效粒徑0.7mm，填充厚度為0.4m;礫石承托層，粒徑2-4mm，厚度為0.15m。

（三） 運(yùn)行效果預(yù)測(cè)

預(yù)臭氧投加量為0.5-1.0mg/L，后臭氧投加量為 1.0-2.0mg/L。預(yù)計(jì)臭氧-活性炭深度處理工藝運(yùn)行一周后形成生物膜，對(duì)有機(jī)物的去除效果明顯，COD去除率達(dá)30%以上，氨氮去除率達(dá)70%以上，同時(shí)能夠增加水中的溶解氧和活性氧含量，極大優(yōu)化嗅味和口感。綜合臭氧發(fā)生電費(fèi)、液氧費(fèi)用、活性炭費(fèi)用等，預(yù)計(jì)運(yùn)營成本增加0.15-0.25元/噸。

五、結(jié)語

第二水源水廠作為臨沂市首個(gè)在常規(guī)工藝的基礎(chǔ)上，增加預(yù)臭氧和臭氧-生 物活性炭深度水處理工藝的凈水廠，出廠水質(zhì)能夠大幅度減低水中的三致物質(zhì)， 增加水中的溶解氧和活性氧含量，優(yōu)化嗅味和口感，提升居民的用水體驗(yàn)。下一步我們將通過優(yōu)化運(yùn)行管理，逐漸降低運(yùn)營成本，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益雙豐收。

參考文獻(xiàn)：

[1] 方林;自來水廠臭氧——活性炭深度處理工藝的應(yīng)用探討[J];企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2018年06期.

[2] 崔婧，溫汝青，何士忠，陳欣，曹雪梅，閆曉曄，劉曉玲.北方某水廠臭氧/活性炭深度處理工藝設(shè)計(jì)[J];中國給水排水，2015年10期

[3]杭世珺，張大群，宋桂杰.凈水廠、污水廠工藝與設(shè)備手冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社;2018.4