（环境工程专业论文）“臭氧—生物活性炭”工艺中臭氧后氧化试验研究.pdf

捷要 摘要 “臭筑一生物活性炭”( “0 3 一b a c ”) 工艺已广泛应用于欧美等图的上千座水j 中，在 吲际上已成为一种比较成熟的给水深度处理工艺，在我国也开始逐步加以推广应用。由 尹殴美等爨熬承源承覆及气候条 孛与我霪明要不同，凌图枣方亚热豢避嚣与凌圭| l 氇存在 定的差髯，因此对“o 一b a c ”工艺流程的选择、工艺参数的确定、乃至活姓缀的选型 都需要进彳 ：】二针对性的研究。 本论文研究内容是广州市自来水公司与华南理工大学的合作课题“臭氧一宅物活性 袭”绘承深度处理工艺中试研究的孑谦逛。 后臭氧投加量对最终净化效果、供水卫生与安全保障和臭氧剐产物的生成墩直接相 关，是决定奥氧设备规模与运行费用的关键参数之一。后臭氧投辫过低则不能肖效地加 以澄毒，缳簿貘文壹接生饮夔卫生与安全，或未戆有效蘧褥承中滚医生耱黪熬黪有凝麓 断链、开环，使其能够被后续生物活憔炭所吸附降解。如果后舆氧投量过高，不仪无助 于提高水质，还会过多撒产生溴酸盐舆氧氧化副产物，有害健康，更不必说增加投资与 运行费娟。 本论文遵过叠嚣设诗麴“矣氧一生魏滔谯炭”绘容漾囊熬淫工艺中试研究 系统，采用在砂滤后遴接“舆氧生物活性凝”给水深度处理系统，针对本次 试验水源水为广州市零江水源属i i 兴l 珏类撼蕊承，综合研究了臭镀蜃辍化对 蠢鞔糖综合爨蠡篷去狳效莱凝黯系游活瞧炭滚滚生强签瑾效鬃躲影熬、螽受裁 接触臻中锰对有机物僚化臭氧化的键避作用粕对三氮的去除情况，详细探讨了 臭氧纛氧豫瓣氯讫潜毒麓产物( d b p s ) 黥去除、辩漂水中致瘸微生物静灭满慈采 等情；晁，所取褥的主鼹认识秘结论鲡下： ( i ) 寞氧霜氧仡对有钒物综台指棘鼬去豫情况表鞠，随着看嶷飘量的增舶，对高镐 酸盐指数( c o d 。) 、紫外消光值( u v 。) 和总有机碳( t o c ) 的去除总体上呈遴步升高的 趋势，毽黠予中试承源菠辩瓣蒋况，其露_ l 凑事分骥显。辩予“疑氧一生耪瀵整交” 深度她理系统，过多遗投糯后臭氛，对、u v 2 。帮t o c 酶去除贡献不丈。遗避对e o 魂、 u ￥。帮t o c 三兰攒掭懿磅突，能够较好攮菠欧系统对鸯壤物瓣去除臻援。 ( 2 ) 赢炱氛接触塔中镟对有椒镌镁纯炱氧化有键遗传麓，醛予含锰浓度较懑黥源求， 爱臻“囊笺一生耱活蛙淡”工艺溉鼹够葳簿臭氧与镒辩承中天然大势予有掇戆黪整诧氧 化作辟j ，提高可生物降解有机物( b c o d ) 的转化率，又能够有效地除锰，保诳镟指标符 台饮剐标准。 ( 3 ) 臭氧霜斌讫对兰氮麴去滁情况袤翻，臭氧并西；能氧纯氨氮( n 琢- - n ) ，盾黧氯羧 华南理工大学颈：i j 学位论文 触塔出水n 地一n 值与臭氧投加量并无明显的相关性，相反，经后臭氰接触塔后得出水 n i d ，一n 值较秒滤出水有所增加。当后獒甄投加量达到2 o m g l 对，弧硝酸盐缀( n 虢- - n ) t 二无法检稽。说明本工艺对n o 。一一n 有优并的去除效粱。系统出水硝酸盐氮( n 鸥。一n ) 舄藤东硝酸盐氮帮氨氮有关。由于本系统溶解氧充足并没有出现发硝化现象。 ( 4 ) 对臭氧后氧化对氯化消毒副产物( d b p s ) 的去除研究结果表明，采用“臭氧一肆：物 活性炭”深凌处理后，氯化消毒副产物褥到了很大程度祷降低；中试系统韵常规工艺出 承水质姆予新塘承厂静出承、碳滤i 蟊永要伉于砂滤出水。 ( 5 ) 对臭氯届氧化杀灭原水中致病微生物的效果研究结果表明，当后炱氧投搬爨为 2 + o m g i ，左右时，看臭氧接触塔出水中细菌总数仅现o 1 c f u m l ，几次化验均未出现总 大溺菌群稻粪大瀚菌稀。潲此衍臭氧接触浴出水楚安全可靠的。 根攒试验结果，在炭滤浊出水水质满足( c j 9 4 - 1 9 9 9 ) 要求的情况f ，通过 综合分析后奥鬣仡对c o d 。u v 。；。和t o g 三项有枫物指标和三氮的去除情况，以 及对琢隶中敬瘸微生物，缁菌和大晒菌群的灭涵率、比选出合适的厢炱氧投加 蕊甍圈为1 。7 2 。3 m g l 。 关键溺： 炱甄基氧纯；有攫物综合搀椽；锰 筑纯淡毒囊产携；致病微生耪 a b s t r a c t a b s t r a c t 0 3 - b a ch a s b e e narip e n e dd rin k i n gw a t e ra d v a n c e d t r e a t m e n t p r o c e s sa r o u n dt h ew o r i d ，a n di th a s b e e nw i d e l yu s e di ni l l o r e 0 h a n 10 0 0w a t e rp l a n tsi ne u r o p ea n da m e r ic ae ta c h i n ah a sc o m m e n c e d tor e c o m m e n da n du s eit s t e pb ys t e p 。b e c a l l s eo f t h e a p p a r e n t d is s i m i l a r i t yo fl 。h es o u r c ew a t e rq u a l i t ya n dc l i m a t eb e t w e e ne ur o p e 、 a m e r i c a na n dc h ib a ，a n dt h ed i f f e r e n e eb e t w e e ns o u t hs u b t o r r i dzone af e aa n dn o r t ho fc h i n a ，w es h e u idp e r t in e n t l ys t t l d yt h es e l e c t i n g o f0 3 一b a cp r o c e s sa n dt h ec o n f jr m a t i o no ft h epr o c e s sp a r a r a e t e r a n d e v o nt h es e l e c t i n gt y p eo fb a c t h es t t l d yc o n t e n to ft h isp a p e rist h es u b t a s ko ft h es t u d ye n 03 一b a cd r i n k i n gw a t e ra d v a n e e dt r e a t m e n ti np i l o ts c a l ew h i c his c u s t u d je d b yg u a n g z h o uw a r e rs u p p l yc o m p a n ya n ds o u t hc h in a u n v e t s it yo ft e e h n 0 1 0 9 y h ed o s a g eo fl a t e r o z o n eh a ss i g n i f fc a n ti m p a c t0 np u r i f y n g e f f l e c t 、w a r e r s u p p l ys a n i t a r y 、s e c u r l t yg u a r a n t e ea n do z o n e d is i n f e c t i o n b yp r o d u c t s ( d b p s ) ， a n dltiso n eo ft h e p r o e e s s p a r a m e te r sw h i c hd e c id et h es c a 】eo fo z o n ee q u i p m e n ta n dt r e a t r e e n t e x p e n s 8 s + i ft h e d o s a g e o f1 a t e r o z o n eis t o ol o w ，it c a n n o t e f e c t iv e l yc e n t r o ld is i n f e c t i o i la n dg u a r a nl e et h es a n i t a r ya n d s e c u r i t yo fd i r e e t d r i n k i n gw a t o rs u p p ly a n dc a nn o te f f e c ti v e l y r u p t l i f et h eo r g a n icm a t t e r ，w h ic hc a nn o tb e e na d s o t b e da n db i0 1 0 9 c a s si m i l a t e db yb a c 1 ft h ed o s a g eo f1 a t e r o z o n eist o oh i g h itn o t 0 1 1 1 yc ar l n o te f f e e t iv e l yp u t i f y ，b u ta 1s oo a u s et ot o om u c hb r o m a t e d is 【1 3 f e o t i o nb yp r o d u c ts ( d b p s ) ，w h ic hish a r m f u lt oh u m a nh e a l th b e s id e s i n c r e a s i n gt h ei n v e s t m e n ta n dt r e a t m e n t e x p e n s e s u sen gt h e p i 】o t s e a le e x p e r i m e a ts y s t e m of d r i n k i n gw a t e f a d v a n c e dt r e a t m e n tb y“09 - b a c ”p r o c e s s ，t h er e s o u r c ew a t e r is g u a n g z h o ud o n gj i a n gs u r f a c ew a t e rw h ic hb e n a gi l 搬s u r f a c ew a t e r 。 w h ic hisd e s i g n e d b y u sa n d i n t r o d u c i n go z o n el a t e r o x i d a tio n t e c h n o l o g y ，t h er e m o v i n gr a t e so f o r g a n i oc o m p o s i t i v 8i n d e xa n d 3 一n ( a m m o n i a ，n i t r i tea n dn i t r a t e ) a n di m p a c tso nh i 0 1 0 9 ic t r e a t m e n t i nb a cf i i t e ra n dm ne a na c c e l e r a t ec a t a l y s t i co x i d a t i o n 。fo r g a n i e r i 华南邂 ：大学硕十学位论文 p 0 1 u t a n t sin1 a t e r o z o n e c o n t a cl in gt o w e r ， a n d i m p a c t so n f is i n f e e t i 。n 。fr e s o u r c ew a t e ra n dd is jn f e e t i o nb yp r o d u c t s ( d b p s ) h a v eb e e ns t u d ie d i nt h isp a p e r t h em a i nc o n e l u s o t i s & r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) t h er e s u l t so ft h er e m o v i n gr a t e so f o r g a n i cc o m p o s i t i v ei n d e xb y ( ) z o n e 1 a t e r o x i d a t i o nh a v es h o w nt h a tw i t ht h e1 a t e r o z o n ed o s a g ei n c r e a s i n g ，t h e f e m o v i n gr a t e so fc o d m 。、u v2 5 4a n d t o ei n c r e a s es t e a d i l y 。h o w e v e r ，a ss o u r c e w a t o risq u i t ew e l1 t h e in f l u e n c eo fl a t e r o z o n ed o s a g ei sn o ts o o b vi0 u s 。b u tift h el a t e r o z o n ed o s a g ei se x c e s s iv e ，t h es y s t e mr e m o v ；n g r a t e so f t h e ma r e n o tin c r e a s e da st h e1 a t e r o z o n ed o s a g e1d o r c a s e d 8 ys t u d y i n gc o d * 。、u v 2 s a n dt o c ，t h e yf a i f l yr e f l e c tt h er e m o v i n gr a t eo f o t g a n ：i e m a t t e ri non - b a cs y s t e m ( 2 ) m nc a na c c e le r a t ec a t a ly s t ico x i d a t i o no fo r g a n i ep o l lu t a n ts in l 毪 e ro z o n ec o n t a e t i n gt o w e r ，w h e 强t h e 鞋nc o n o e n t r a t o nisr a t h e r h ig h ，ox b a cn o to n lyc a nc a t a l y s t jco x i d z en a t a r eo r g a n i cm a t te r ( n o m ) b ，03a n d 赫“，a n d in c r e a s jn gt h eb c o d ( b i 0 1 0 9 ic a lc h e m i c i a to r g a n c d e i l l e n d ) t r a n s l a t io nr a t e s 。b u ta 1s oc a nr e m e g em ne f f e c tiv e i y 。 e l ；s u r i n gb l ne f f i a e n ta c c o r dw i1 ，hd r i n k i n gw a t e rsl a n d a r d ( 3 ) t h e r e s u l t so f t h er e m o v i n g r a t e so f 3 - n ( a m m o n i a ，n i t r i t ea n dn i t r a t o ) b yo z o n el a t e r o x i d a t io nh a y es h o w nt h a to z o n ec a n n o to x i d iz en i l _ 一n ， a n dt h e r eisn o tp e r t i n e n c yb e t w e e l t h en h3 - nv a l u eo ft h ee r f l u o n t o ft h ei a t e r o z o n ec o n t a c t i n gt o w e ra n dt h e1 a t e r o z o n ed o s a g e 。0 n t h oc o n t r a r y t h en h 3 - nv a l u e so ft h ee f f l u e n to ft h e a t e re z o t l o c o b t a c t i n g t o w e fa r eh i g h e rt h a nh es a n df i l t e r w h e n t h e 1a t e rozoned o s a g eis2 o m g l ，i tc a nn o td e t e c tn 0 2 ni nt h ee f f lu e n t o f i a t e r o z o n ec o n t a c t i n gt o w e r s ot h isp r o e e s sh a se x c e l l e n ，e f f e c t r e m o v in gn o z n t h en 0 3 一nv a tu e so ft h ee f f l o e f llo ft h es y s t e m s r e l a t e dw i t hn 0 3 一一na n dn i l 3 一nv a ll i e s0 fs o u r c ew a t e r a n db e c a a s eor t h ea m p i ed is s o l r e do x y g e n ( d o ) ，t h e r e1 sb er e v e r s enit r a t io n 。 ( 4 ) t h ed is i n f e c t o nb yp r o d u c t s ( d b p s ) w h i e ha r ef e f a t e dw i t h o z o 1 e1 a t e r o x i d a o t o i ir e s e a r c hr e s u lt sh a y es h o w nt h a tw h e n0 ，- b a c isa v a i l a b l e ，t h ed i s i n f e c t i o nb yp r o d u c t s ( d b p s ) r e d u c e do b v i o u s iv 。 t h ew 8 t e rq u a l i t yo ft h ee f f i t l e n tw a t e ro rr 8 9 a l a rp f o e e s sisb e t t er t h a n t h a t o fx in t a n gw a t e rp l a n t ，a n dt h ew a t e r q u a lit yo ft h e e ff 1u e n tw al e ro fb a cf i l t o risb e t t e rt h a nt h a t 0 rs a n df i l te r 5 ) t h ed is i n f e c o no fr e s c a r e ew a t e rw h ic ha r er e l a t e dw i t h azonol a t e r o x i d a t i o nr e s e a r c hr e s a lt s h a v es h o w nt h a tw h e n 【al e r o z o n ed e s a g eis 2 o m g l ，t h et o t a l b a c t e r i ac o n c e n t r a t io nin e f f lu e n to fl al e t 一( ) z o n ec o n t a c t ln gt o w e ris o n l y0 1c f u m l ，a n d e s c b e r i c h i ac 0 1 ic o n e o n t r a j o di sn o td e t e c t e d 。s o t h ee f f l u e n ，。f i a t o ro z o n ec o n t a c t i n gt o w e ris s a f e t y a c c o r d i n gt ot h ee x p e r i m e n tr e s u l t ，w h e nt h ee f f lu e n tq u a lit yo fb a cf i t t e r sa c c o r dw it hc j 9 4 1 9 9 9 ，w ec a nd r a wac o n c l u s i o nt h ea p p r o p r i a t el a t e r 一。z 。n e d o s a g e fs 1 7 2 3 m g lb ys t u d y i n gt h er e m o v in gr a te so f o r g a nic ；o m p o s i t i v e in d e x a n d 3 - n ( a m m o n i 8 ， n it r i t ea n d n i t r a l 。e ) a n d d is i n f e c t i o nr a t eo fr e s o u r c ew a t e r k e yw o r d s ：o z o n el a t e r o x i d a t i o n ；o r g a n i ci n d e x ；m n ； d i s i n f e c t i o nb yp r o d u c t s ；m i c r o o r g a n j s r f l v 华南理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导炳灼搬导下独立送 行磺究赝取褥魄职究成果。除了文中特别加以标注弓l 用酶浅容外， 本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作懿。 对本文的研究做灞重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：蒜爨氙 h 期：拥y 年s 月l 亨 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保鳃、使用学位沦文的规 定，同意学校保鳃并向国家有关郝f 1 或枫构送交论文憋复印件积 魄子舨，允许论文被查阅魏借阕。本人授权华南理工大学可以将 本学位论文豹全都或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采 擒影印、缩印或扫播等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密匦。 ( 请在以一l 相应方框内打“”) 乍糟签名：养装气 导师签名： 7 钾 醋期：抑年0 月精日 日翅：榔 年月f 圜 第章绪论 第一章绪论 1 1 自来水厂常规处理工艺简介 生活用水的水质关系到人们的身体健康，要求做到感官方面无色透明，无 嗅无味；在化学方面不含有害毒物；在细菌学方而不含致病菌，因而对大肠杆 菌及细菌总数都有限制。自来水一的常规处理工艺基本口j 以满足上述要求，罔 1 1 示意出了常规给水处理工艺流程。 絮凝剂 l 坠匝弘目昏孙 黼l _ 辩规给隶处理】：艺流程 f i g1 1t y p i c a ld r i n k i n gw a r e ft t e a t m e n tp r o c e s s 常规诙嗣承处毽工艺主溪是去除水中悬浮颡粒、胶体物质和细蓠，此i 。艺 已延续使用。百多年。然而，随着工农业的发展，水源受到污染的状况e 逐步 葫深。由予承滚懿滋染，溶解牲有撬裙懿增多，健褥鬻援工麓对对求巾污染物 的去除效果明显下降。另“方面，随祷人们生活水平的提高，对饮用水的要求 越来越裹。瓣毒的矛蘑褒馒入懿寻找阂绕霉攥处理工艺戆强亿接施，摇对缀永 进行生物预处理、或进行化举预处理或者在常规。i ：芑后增加深度处理工艺，以 提高出水水质。臭氧一生物活性炭深度处理工芑是由德国首是开发舱“，该1 芑 用来处理饮用水中罐降解的有机物，通过臭氧处理提高了水的可生纯性和生化 反应速度。实验研究及水厂大规模的应用的结果“1 均表明，在常规j ：_ = 岂质增 秘“0 。b a c ”深度楚疆工艺，不仅豁够保持对水中有税耪静去除，述麓去除承 中的铁、锰、色度等，能将a m e s 试验阳性的水转化为a m e s 试验阴性。 1 。2 始水处瑷中常用豹亿学氧化荆 瞬前绘永处理中鬻采用的化学氧化剡还育臭氧、二氧化氯、过畿倔氢秘巍 锰酸钾等，优学氧化技术还有几种方法的联用等4 “。化学氧化处理技术是指依 靠化学氧化剂的氧化能力，分解破坏水中污染物的结构，达到转化或分解污染 华南理i ：大学硕士学倪论文 物的f ：= i 的。衡嫩氧化剂氧化能力的指标是其氯化还原电位，从褒卜1 数据可以 看滋，存酸性条 粤下足释绘东常稻氧纯裁弱氯镬二锈力撩痔为；受氧( q 。) 二 氧化氯( c i o 。) 过氯化氢( h 。o 。) 商锰酸钾( k m n o 。) 。氧化荆的选择既要考 虑其氧化能力、工艺要求和水质标准，还要考虑其价格与投加费用，需要避行 终济技术比较。 表1 一l 几种常见氧化剂的氧化还原电位 t a b l e1 1t h eo r po fs e v e r a lt y p i c a lo xid a n t 名称半反反式氧纯还源毫位v 臭氧0 3 + 2 h + + 2 e = 0 2 珏2 0 + 2 。0 7 j = 氧化氯c 1 0 2 + 4 1 + 5 e = c 1 + 2 t t ：0 + l 。9 5 过氧化氯 1 2 0 。+ 2 h + + 2 e - 2 2 0 十1 。7 7 商锰酸纠m n 0 4 一十8 h + + 5 e = m n 2 + 十4 h 2 0+ 1 5 1 氧 0 2 十4 1 1 1 + 4 e = 2 h 2 0 十1 2 3 1 3 给水深度处理化学氧化技术研究现状 1 3 1 给水深度处理化学氧化研究现状( 不含奥镊后氧化) 1 。3 。1 1 高锰酸锑氧纯耕究 薅着求源求霞静瑟讫，有污染耪含量瓒鸯羁，经常蕊给汞处理工艺的运行效 果受到了影响。高锰酸钾( k m n o 。) 是一种较强的氧化剂，利用其进行水的深度 处理，能有效圭i 觐去除受污染水中的多种有机污染物。水中有机污染物浓度越离， 污染越严重，k m n o 。处理效果越显萋。陈忠林”等硬究发现毫馁酸镪麓显答选 控制氯化副产物，降低水的致突变性，使水中有机污染物的数鬣和浓度均有显 萋教降低，本豹致突变性南阳性转交为爨挂藏接近强性。裹锰酸锌链理还w 亩 效地降低后续氯化过程中氯仿和四氯化碳的生成量，破坏氯仿和四氯化碳的莳 瓢镑餍。去豫每控铺承中靛有税耪，不必改变常蕊瀚承处理：( 艺流程，只需在 投加混凝剂之前或同时，向水中投加k m n o 。溶液，操作简便易弦。 1 3 1 2 高锰酸钾复合药剂氧化研究 高锰酸钾复合药剂是以高锰酸钾为核心，复合一定量具有助凝与协涮氧化 终薅瓣茏缀登瓣药裁。在承处理过程中，嘉锾酸铎复合骜裁遥遥氧诧作雳，氧 2 第一章 绪论 化分解水中有机污染物，以及造成水体色度的腐植酸( 破坏腐植酸对胶体颗粒 晌保护) 、产生嗅味的物质和无机盐类等“。 范洁”等研究认为高锰酸钾复合药剂与粒状活性炭联用处理对不同污染 程度的原水均表现出优良的去除效果，对原水t o c 的处理效果要高于高锰酸钾 复合药剂预处理和粒状活性炭吸附处理这两种技术单独使用对原水t o c 处理效 果之和，这说明高锰酸钾复合药荆与粒状活性炭之间相互促进的协同作同。高 锰酸钾复合药剂与粒状活性炭联用处理技术对水中微量有机物具有优良的去 除效能，对原水中的各类微量有机物，尤其是会给人体造成较大危害的苯类、 硝恭苯类、卤代烃和多环芳烃类等有机物均可明鼎地去除或降低其含犀，且高 效、经济、易行，因此可望取代臭氧与粒状活性炭联用处理技术而得到推广。 1 3 1 3 二氧化氯氧化研究 二氧化氯( c i 0 ：) 因具有较强的氧化作用，生产简单，成本低等特点，其 作为氧化剂在我国饮用水处理过程中应用虽只是近几年的事，但在该领域巾已 表现出强劲的发展趋势，已在给水处理行业中逐渐引起了广泛的关注。 孙日圣等“2 。”研究发现c 1 0 ：有强氧化能力和较为稳定的化学性质，存水 处理应用中具有突出的优点：i ) 氯化脱色能力强，去味除臭效果显著。可将水 中酚类、氯酚、氰化物、硫化物、胺类化合物、腐殖酸等成分氧化去除，同时 又不会与水中氨及硝酸根等反应，可广泛应用于给水处理中；2 ) 在较大的p h 值范围( 6 1 0 ) 内消毒杀菌表现出高效性，在饮用水消毒中不会产生氯味；4 ) 在中性或略偏碱性的水中可迅速氧化水中的铁锰离子，生成不溶于水的 f e ( o h ) ，和m n o 。沉淀析出，从而达到去除目的；5 ) 现在普遍采用电解食盐水法使 c 10 。的制备成本较低，装置可长年不停运转。然而如何合理地、科学地应用二 氧化氯仍需作进一步的研究和探讨。”3 。 1 3 1 4 过氧化氢氧化研究 0 ：的标准氧化还原电位高于高锰酸钾，能直接氧化水中的有机污染物， 同时本身只含h 、0 两种元素，分解后成为水和氧气，使用时不会产生有毒有害 的副产物。 周克车l j “”等通过长时间、大规模的生产性试验证实了过氧化氢氧化本身 产牛的有效氯很少，并且可以显著去除水中低分子量有机物，从而显著减少了 消毒产生的有机氯：同时过氧化氢对水中有机污染物和氨氮的去除率都比较 高。但在饮用水深度处理中h z o 。分解速度很慢，同有机物作用温和，氧化选择 性高，虽然能保证较长时间的残留氧化作用，但是氧化效率太低，在实际运用 h ：0z 多数是用柬加速化学氧化反应的进行，从而获得快速完全的去除效果。 华南理工大学硕士学位论文 1 。3 2 给水深度处理臭龋麟氧化研究现状 臭镀( 0 。) 楚氧气瓣弱索器捣体，怒一秘强氧纯潮，英氧纯戆力仅次予鬣， 比氧气、氯4 和赢锤酸盐等常岗的氧化裁都寒，1 8 8 6 年滚鬓簸譬遘露臭氧技术 赴阡究”。2 0 世纪6 0 年代术臭氯后氧化化开始用于饮用水深度处理中，主要用 途，翔改善感官臻标、去豫竣转化有枫污染物、消毒杀菌等。 大囊研究袭明“o ”“，炱氧薪氧化会改善水的可生化性，增加水中有机物营 养蘩屡翁含爨，具幸搴表现为东中的生物可同化有机碳( a o c ) 和呵生物降解的溶 鼹憔在撰碳国# o e ) 浓凄受+ 蒜，影臻獠凄邀与暴承承疆、獒氧 乞条件有关。 金瓣藤铸”2 逶遗小型实验葙滚鞠色港分辑，疆究了承中天然有掇谚静炱氯 氧化反应的特蠼和反应懿瑟毒擞甥分m 予繁懿变化隳援。结暴凌骥，炱氯鬣仡翡 生暖功效不在于降低以t o g 为代表的水中有机物总缀，面是改交了有机物的性 质和结构。通过臭戴氧化处理，水中大分子有枞物分解氧化为小分予有枧甥， 醢其有谶和结构的有视物成分明显增加。 k a t s u k h j k o 等的研究缔果表明”，臭氧化对水中的致突燮性通取决于致 突变物黪类型，嶷氧他熊去狳1 一稿蘸琵游物矮豹强敬突交链，龟司褥无突交往 黪瓣骧酸转亿戒弱致突炎貔。虽然0 。游簿在减少三鑫甲烷穗有飘氯化会物生成 方堪有一定的效果，瞧也产生了0 。氧化剽产物，有瓣还会使水靛致突变瞧增热。 奥氧化对水致突变性影响机理研究述需深入。 已有报道”45 称0 。能商效杀灭细藏、瘸毒和蔡些藻类。微生物对0 。髓抵抗 力腻弱到强的顺序为细菌、病毒、胞囊。0 。穿透细胞膜与胞浆物质反应，此外 脱氧核藕核酸( d n a ) 投降解，也可能怒细胞死亡原因之一。病毒灭活机理可 缆憝毽玻蓼了骚鑫表瑟或妻接酸坏了核羧。影晌消毒的潮索有：接触h , j 翔，氧 亿潮滚发及氧化裁缝质，可糍游耗氧纯裁静竞争反应，徽生物瞧震及其物理性 状，湛度等。 c h a r l e s 等”“的研究结果表明，对瘸雁燃微生物隐獭子虫秽燹第鞭毛虫尺寸 小( i 5 “m ) ，很难用常规过滤技术去踩，对加畿瀵毒有缀强熬抗性，藤投趣臭 氧能够有效的使冀灭活。 j9 9 9 年英国的c o l i nc o o p e r 柏州等人研究了采用催化奥氧化法处理乙二峻、 氯己醇稳氯苯酚豹去除效梁发现；经亿受氧纯院荦独臭氧亿熊熨大程度氧化乙 二酸、氯己簿移氯聚，氯苯酚院氯乙醇委容荔氧化。 臭鬟一过氯纯氢混会鬣化( 0 。一 。0 。) 在0 。氧仡裔辍物辩，商两耱不鞫途径： 奥瓴分予囊按反应，爨有选择性；臭氧分解过程中产生鲍羟基囊幽基遴行反应， 选捺性差，但反应迅速，对蠢机物躲去黪卜分有皴。o 。一h 。0 。联合氧鼗王芑般 魁利用吼o z 来加速反应的进行，从而获褥快速完全的去除效聚。o 。- l i ：0 。】：艺瓣 4 第一章绪论 特点是可以高效产生o h ，仪需在现有的臭氧化工艺基础上增加h 2 0 2 投加设备 即可完成工艺改造，而且处理费用比较低廉，因此适用于大规模饮用水处理， 但0 。h 。o 。工艺在实际水处理中应用时存在着 i 。0 。剩余量的问题。在实际水处理 申，这部分h 2 0 ：会与氯反应，增加消毒过程中的氯消耗量。因此，需要进 步 优化0 3 - h 。0 。工艺，减少hz o 。的剩余量以尽可能地消除其对出水水质的不良影响 1 埔_ ! 臭氧一辐射技术是臭氧紫外光组合法( 03 u v ) ，它是将臭氧与紫外光辐射相 结合的一种高级氧化过程，不是利用臭氧弓有机物直接反应，而是利用臭氧在 紫外光( 2 0 0 4 0 0 h m ) 照射下分解产生的诸如羟基自由基( h o ) 等次生氧化剂柬 氧化有机物。0 2 u v 法比单独用紫外线辐射和臭氧化的处理过程更有效，而目 能氧化分解臭氧等难以降解的有机污染物，其反应速率是臭氧氧化法的1 0 0 1 0 0 0 倍。该法能有效地处理有毒的、难降解的水中有机污染物、细菌、病毒等， 处理污染物浓度范围宽，而且无二次污染，处理效率商，适用范围较广，操作 可间歇也可连续，灵活性高。目前，0 3 u v 法已经应用于小规模的饮用水处理 系统中，大规模的水处理系统的训行性还有待进一步研究。 单一的臭氧化及组合化学氧化技术虽然能去除有机物、色度、嗅味和减少 d b p 前体的产生”，但出水水质并不十分理想。高锰酸盐指数去除仅为1 5 左右”。，臭氧化虽然能使d o g ( 溶解性有机物) 分子量发生变化，使其更易牛物 分解和吸收，增加水中有机物营养基质的含量，但总有机物( t o c ) 并没有发生 明显变化”。因此，在0 。投量有限的情况f ，0 。不能够将水中的有机物完全 氧化分解为c o 。和h 。0 ，不可能完全有效地去除水中的微量有机物。 虽然残余消毒剂可在一定程度上限制管网中的细菌生长，但在有机营养基 质浓度较高时，细菌仍会再度繁殖，并附着生长在管壁上形成生物膜，增加水 中细菌总数，况且有些细菌危害性更大，从一定程度上影响自来水的微生物安 全性。而增加0 。投量不仅无助于提高出水水质，还会过多地产生溴酸盐臭氧氧化副产 物，有害健康，更不必说增加投资与运行费用。 0 r b a g 技术是一种用于给水深度处理的臭氧氧化生物活性炭吸附的组合 法，臭氧氧化旨在降解有毒微污染物，去除三卤甲烷前体，及增强有机物的可 吸附性、可生物降解性以便后续颗粒活性炭过滤能较完全地去除有机物l “。臭 氧氧化生物活性炭的第一次联合使用是1 9 6 1 年在德国d u s s e l d o r f 市a m s t a a d 水厂中开始的，它的成功引起了德国以及西欧水处理工程界的重视”。从7 0 年代初开始，进行了臭氧氧化一生物活性炭水处理工艺的大规模研究和应用， 其巾较重要的是西德b r e m e n 市的a u fd e mw e r d e r 的半生产性”“和m u l h e i mr l 丁 d o h n e 水j 一的中试及生产性规模的应用”。 臭氧氧化一生物活性炭联用技术是在7 0 年代传入我国，并从8 0 年代丌始 华南瑶i 一大学硕士学位论文 厩用该颁技术。在我国湃多水厂实际应用中，臭氧投加点一般在砂滤池以届， # i 性淡滤浊以前。臭氧化时过高的剂最会使活骰炭吸附盾的永质不好， 艘0 s 授湘_ 鹾约为2 4 m g l ，氧化3 0 m i n 左右。也可戳分次投加0 。，以保证氧化效粜， 潮隶中含有剩余臭氧和充分静氧，使活性炭滤霖处于富氧状态，好氧微事物在 滔燃炭颧粒表瓣繁建生陡形残生物貘，遥过生物暖辩氧化俸躅，基蒋挺舞活性 淡滤选去除蠢枣甥、氨躲戆力积馒燃年限。实验磷究结聚及承厂大溪搂癍蠲鲳 憾况均诞明”“，0 。- b a c 技术对去除承中蛉c o d m n 、谯度与嗅壤、黔、磷黎苯、 氯仿、六六六、d d i 、氨氮、油、术质索、氰化物等均有明鼎效果，a m e s 试验 络祭为阴性，也可使水的翻感和观感大为改观。净化后的饮用水能完全达到国 家标准，效渠犬大优于强用0 。氧化，h0 。前用鬣较少。 1 。4 本论文的项目来源 缀豢广矧泰泰蔹援燃，广建枣鑫寒瘩公落窿溅东厂工程设诗供承缆力为 l ( 1 0 万吨同，按饮用水据礁在2 0 0 4 年6 男镑投产，在匿逡率先大矮摸采弼“臭 氯生物活性炭”给水深度处理( o 。- b a c ) j 1 二艺。为此，广州市自柬水公翘与 华南理工大学食作，共同进行0 。一b a c 二l ：墓中试研究，为赢溯水厂工程提供1 岂 殴请参数。 “( ) 。一b a c ”工艺已广泛应用于歃澜围家的上千庶水j 。中，在倒酥上已成为 一耱魄较残熬懿绘承深嶷盆奎疆工艺，在我国也开始逐步瓣良猿广应用。由予黢 受篱因豹本源承震及气镁条件与我鬣骥箍不懑，我嗣密方强热带建涎与海遗逛 存夺一定的箍黪，毽此对“0 。一b a c ”工艺滚穰懿选择、互艺参数豹礁定、乃至 活性炭的选溅都需要进行针对性的研究。 从t 世纪9 0 年代开始，臭氧及添憷炭工艺在北京、昆鞠； 眭深鲷 郡鸯应用， 俺其工乐都不完整，北泉水源九厂只在常规工艺盾增加游性炭滤池；醚明f k 水 j + 脊后翮臭氧和b a c ，偿颧氧纯仍采阁液氯；深圳东胡水厂只采用臭氧预氯化。 褥广搦常在建裔溯隶厂工程采蔫酌o 。一b a c 工艺买有奥氧预氧仡、臭氧后氧纯和 b a c ，工芑瀛程羧完凝，葵麓模滋是繁舞第一。“樊氧耋物满瞧淡”绘承深 皮处理工艺中试硬究的罄鐾经务是为淹溺东厂王稳戆设计与运李亍粪供j ，邕参 数以及确定b a c 的炭型。中试规模为1 0 - 1 5 m 3 h ，憨投资为二蠢多万元，中试 设餐标猴及疑在线仪表与控铡要求均岛囊洲本厂王穰相圜，鼹慰杰最先遴中试 系统。 本论文研究内容是广州市自来水公司与华南理互大学的合作课题“嶷氧一 生黪活槛炭”绘永深度楚理工艺中试研究酌子谦速。 6 第一章绪论 1 5 研究内容 本谂文传为“臭氧一生耱活魅炭”绘承涤嶷处理工艺中试磺究懿繁要子谖 题之一，针对本次试验水源水为广州市东江水源属i i 类h i 类地面永，通过研 究臭氧后氧化对有机物综合指标的去除效果及对生物活性炭滤池生化处理效 果的影响、磊臭氧接触燃中锰对有机镄催化臭氧化的促进作用和对三氮煦去除 情嚣，详缨搽讨了炱氧嚣氧纯对氯纯滂毒繇产翩( d b p s ) 静去跨、对琢承中致瘸 微乍物的灭活效果等情况，确定合遁的后臭氧投加量，为工程大规模使用提供 依据。 6 研究豳的及意义 后臭氧投加量是本次中试着重研究的工艺参数之一。后臭氧投加量对最终 净化效果、供水卫生与安全保障年鞋嶷氧副产物驰生成量直接相关，是决定臭氧 设备矮模与逶行费鬻静关毽参数。屠矣氧授鬃过低则不能鸯效逢热潋酒毒，裸 障供水直接生饮的卫生与安全，或来能有效地将水中难以生物降解的有机物断 链、开环，使其能够被后续生物活性炭所吸附降解。如果后臭氧投量过高，不 缎无助手捉瓷度质，述不禚于生戆溪性炭滤渣孛援生物鸯效稳去豫本中夔溶解 性有机物，更不必说增加投资与运行费用。 因此，需要在炭滤池出水水质满足要求的情况下，通过综合分析后舆氰化 对各水质攘标的去除攀以及对缨麓靼大肠萤群的灭活率，魄选出合适的后臭氧 狡抽量范辫。 7 华南瑾一丈学硕士学位淦文 第二章中试装置简介 2 。1 中试装置的设计 2 ，1 1 设计规模及工艺飘标 中试袈鼹的设计想横为1 0 h 1 5 m 。h 。 本次实骏的地点是存广州市增城r f 丁新塘镇新塘水厂，水源水是东江水源属 l l 类i i l 类地蘧水。实骏期闻的丰水期东源承餍如表2 - 1 驱示： 丰承麓承源承痿翔表2 1 t a b e2 一jt h ov a lu l eo fr e s 0 u f c ew a t e rinf 0 0 ds e a s o n 淤 c o d # 。 n ，n n 0 2 一nn o 。一n溶簿氧总锰 ( m g l )( m g i 。)( m g i 。)m g l ) ( m g l ) ( m g l ) p 娃 礅大值 4 1 6o 8 1 30 0 9 11 3 74 5 6o 1 96 7 皴小傻 2 + 6 80 。1 7 80 0 5 40 。9 33 。2 60 1 27 8 平均值 3 2 l0 。4 6 80 0 7 31 1 33 8 6