微污染水源水的给水处理技术.ppt

微污染水源水的给水处理技术 论文内容 背景介绍背景介绍 污染物质污染物质 预处理预处理 深度处理深度处理 发展趋势发展趋势 常规处理常规处理 背景介绍 2005年，中国七大水系中劣五类水体占三成左右，水体已经失去使用功能，成为 有害的脏水，连农业灌溉都不行。 根据国家环保总局公布的资料，我国的河流、河段已有近1/4因污染而不能满足灌 溉用水要求，全国湖泊约有75的水域受到显著污染。我国城镇供水环境污染日 益严重，城市水域受污染率高达90以上，不少城市供水水源受到威胁 背景介绍 地表水水位下降 地表水源水质受到极大危害 污染物质 水中污染物质 胶体有机物 传统有机污染物有毒有机污染物 腐殖质 耗氧有机物 藻类有机物 污染物质 微污染水源水是指受到有机物污染，部分项目 的指标超过卫生标准。这类水中所含的污染物 种类较多、性质较复杂，但浓度比较低。 微污染水源水中主要是有机污染物： 农药、重金属离子、 氨氮、亚硝酸盐氮及 放射性物质等 水中动、植物分解而形 成的产物(如腐殖酸等) 天然有机化合物天然有机化合物 人工合成有机物人工合成有机物 污染物质 1 2 34 微污染水源的水质特点 受工 业废 水和 生活 污水 影响 水中 溶解 性有 机物 大量 增加 一些 有害 微生 物较 难去 除 内分 泌干 扰物 质去 除率 不高 处理流程 处理流程 预处理常规处理 深度处理 预处理 一般把附加在传统净化工艺之前的处理工序叫 预处理技术。 预处理技术是采用适当物理、化学和生物的处 理方法，对水中的污染物进行初级去除，使常 规处理能更好地发挥作用，减轻常规处理和深 度处理的负担，改善和提高饮用水水质。 预处理分类 预处理 曝气法吸附法化学药剂法生物法 预处理曝气法 曝气可直接去除水源水中大部分挥发性物质， 如挥发性有机物质、NH3和H2S等还原剂。 通过曝气，水中溶解氧含量增加，可氧化分解 水中部分有机物，还使得水中胶体脱稳，有助 于水厂的后续处理。 此外，曝气还可降低水中的藻类和有机污染物 产生的异臭和色度。 预处理曝气法 采用单纯的曝气预处理方式，投资少，管理运 行简单，对于后续处理有一定的作用； 但是难挥发有机物和氨氮去除率较低，所以一 般把曝气和其他工艺进行组合。 预处理吸附法 以活性炭为代表。 现有研究报道，用活化沸石替代活性炭。 吸附法作为去除水中溶解性有机物的最有效方 法之一，可以明显降低水的色度、嗅度和各项 有机物指标，如果能解决运行费用高和再生的 问题，将会是微污染水处理最理想的办法。 预处理化学药剂法 化学药剂法主要利用化学药剂的氧化作用去破 坏水中的污染物的结构，达到转化或分解污染 物的目的。 目前研究比较多的氧化剂有高锰酸钾、氯气、 臭氧、高铁酸钾等。通过使用这些药剂，对水 中有机物和其他污染物的去除有明显的效果。 预处理化学药剂法 化学药剂法作为水处理中一种不可替代的技 术，它对水中的污染物的去除具有较为明显 的作用，但是作为饮用水源水这种特殊用途 水的处理，各种化学剂的使用或多或少都会 对水的安全性产生一定的影响。 因此化学法有一定的局限性，在实际处理时 需结合实际情况慎重选择。 预处理生物法 生物预处理就是借助于微生物群体的新陈代谢 活动除去水中的氨氮、有机物等污染物。 由于在低营养条件下生存的贫营养微生物通常 是以生物膜的形式存在的， 所以微污染水源 水的生物预处理方法主要是生物膜法。 预处理生物法 1-原水箱；2-进水泵；3-液位控制器；4-膜-生物反应器；5-出水 泵；6-鼓风机；7-膜组件；8-时间控制器；9-压差计 膜-生物反应器工艺流程图 预处理生物法 生物接触氧化反应器 进气口 出水口 出水渠 填料 进水口 预处理生物法 弹性填料生物接触氧化工艺 预处理生物法 水源水、生化柱出水试验结果 常规处理 混凝沉淀澄清 过滤消毒 常规处理的对象主要是水中的悬浮物、胶体杂质和细菌 常规处理 然而，常规水处理工艺不能有效去除微污染原 水中的有机物、氨氮等污染物；液氯很容易与 原水中的腐殖质结合产生DBPs、THMs。 故还需对微污染水源水进行深度处理。 深度处理 在常规处理工艺以后，采用适当的处理方法， 将常规处理工艺不能有效去除的污染物或DBPs 的前驱物加以去除，以提高和保证饮用水质。 应用较为广泛的有以下几种方法 深度处理臭氧氧化 臭氧是一种强氧化剂，它在给水处理中有着很长的历 史。最初用来作为消毒剂、控制色度或嗅味，现又用 来去除水中有机物。 由于投量的限制，O3不能将水中有机物全部无机化， 但可将大分子有机物分解成分子较小的中间产物。O3 预处理的水再经氯化消毒，水中“三致”物质可能低于 未预处理的水，也可能更高，其效果视水质而定，这 是因为O3副产物，如醛、酮、醇、过氧化物氯化会产 生THMs。 深度处理活性炭吸附 活性炭吸附深度处理，是目前国内外公认的在净化微 污染水方面较为成熟和有效的措施之一。活性炭吸附 净化是利用活性炭微孔巨大的比表面积产生的强吸附 能力，对水中有机物进行吸附净化。 活性炭对一些有机氯化物的去除效果比较差，虽对水 中氯化产生的致突物质有去除作用，但并不能有效去 除氯化致突物质的前体物。 深度处理活性炭吸附 深度处理活性炭吸附 深度处理活性炭吸附 深度处理臭氧/活性炭 臭氧活性炭联用深度处理技术采取先臭氧氧化后活性炭 吸附，在活性炭吸附中又继续氧化的方法，扬长避短， 这一工艺可使活性炭充分发挥吸附作用。 在炭层中投加臭氧，可使水中的大分子转化为小分子， 改变其分子结构形态，提供了有机物进入较小孔隙的可 能性，使大孔内与炭表面的有机物得到氧化分解，使活 性炭可以充分吸附未被氧化的有机物，从而达到水质深 度净化的目的。 深度处理臭氧/活性炭 臭氧/活性炭给水处理基本流程图 原水臭氧预氧化慢滤池 生物活性炭过滤臭氧氧化氯消毒 深度处理臭氧/活性炭 DBP、THMs、 HAAs 等含 量都得到了大幅度降低。 深度处理臭氧/活性炭 当然，臭氧活性炭联用技术也有其局限性，例 如臭氧在破坏一些有机物结构的同时也可能产 生一些带污染性质的中间产物。 研究结果表明，水源经臭氧活性炭吸附深度处 理，氯化后出水水质仍具有致突变性。 深度处理紫外光 深度处理紫外光 深度处理紫外光/臭氧联用 紫外光和臭氧(UV/O3)结合的方法基于光激发 氧化法，产生的氧化能力极强的自由基(OH自 由基)可以氧化臭氧所不能氧化的微污染水中的 有机物，有效去除饮用水中的三氯甲烷、六氯 苯、四氯化碳、苯等有机物，降低水中的致突 变物活性。 深度处理紫外光/臭氧联用 但是，UV/O3工艺对有机物或致突变物前驱物 的去除能力还有待进一步探讨，而且该工艺费 用较高，还不容易推广应用。 深度处理光催化氧化 是以化学稳定性和催化活性很好的TiO2为代表 的n型半导体为敏化剂的一种光敏化氧化，氧 化能力极强，在合适的反应条件下，能将水中 常见的有机污染物，包括难被臭氧氧化的“六 六六”、六氯苯等氧化去除。 最终产物是CO2和H2O等无机物。 深度处理光催化氧化 光催化氧化投入实际应用所面临的问题是： 确定长期运行过程中催化剂的中毒情况及寻求 理想的再生方法； 解决催化剂的分离回收或固定化问题； 反应器的设计及提高光能利用率等。 可以预见，随着研究的不断深入，光催化氧化 必将越来越得到重视。 深度处理TO2/紫外光/臭氧/BAC联用 接触氧化柱内，臭氧接触氧化时间为15min。保持柱的作用 是使反应继续进行，消耗掉残余的臭氧，其水力停留时间 为22min。生物活性炭反应器反应时间15min。臭氧通过一 个多孔渗水金属板与进水相混合。 深度处理TO2/紫外光/臭氧/BAC联用 深度处理膜处理技术 在膜处理技术中，反渗透(RO)、超滤(UF)、微 滤(MF)、纳滤(NF)都能有效地去除水中的臭味 、色度、消毒副产物前体及其他有机物和微生 物，去除污染物范围广，且不需要投加药剂， 设备紧凑且容易自动控制。 深度处理膜处理技术 反渗透膜组件 深度处理膜处理技术 超滤膜组件 深度处理膜处理技术 微滤膜组件纳滤膜组件 深度处理膜处理技术 深度处理膜处理技术 深度处理膜处理技术 但膜处理要求对原水进行严格的各种预处理和常规处 理及定期的化学清洗，所以膜滤的基建投资和运转费 用高，并且仍然存在着膜堵塞和膜污染以及反渗透和 纳滤浓缩物处理问题。 然而随着清洗方式的改进，膜堵塞和膜污染问题的改 善以及各种膜价格的下降，