生物氧化、化学氧化在饮用水处理中的应用.ppt

译文要求 李智 请将每张幻灯片中的主要内容翻译出来 或者翻译出关键结论 不必全文翻译 生物氧化 化学氧化技术在饮用水处理中的应用张玉先教授同济大学上海中国Tongji Uni ChinaShanghai 1 中国的水源现状 中国人均水资源2200m3 占世界平均水平的1 4 实际可能利用的水资源为8000 9000亿m3 在充分考虑节约用水的情况下 目前估算用水总量为7000 8000亿m3 已接近可利用水量的上限 全国排放工业废水约500 600亿m3 严重污染了水源 加上生活污水和农田排水污染 已使我国大部分城市内的河流发黑发臭 中国最发达地区的环太湖城市群 珠江 黄河周边城市面临饮水困难问题 现已提出大力加强城市饮用水保证技术研究和整治水环境工程研究 2 长距离引水 城市内的河流已不能作为饮用水源 不得不舍近求远另辟水源或上游引水 南水 长江水 北调 可以缓解北方缺水问题 有赖于长江水源水一定保持不受污染的条件 上海黄埔江水源水来自太湖 同样水质不良 上海自来水厂已有30 的水源水取自长江 上海大规模的长江引水工程 青草沙水库工程正在设计施工 在长江中的岛上兴建4 35亿m3的避咸水库 由2根DN3600mm的过江管道引水708万m3 d输送到一些大的自来水厂 3 自来水厂传统处理工艺及强化 目前 中国大多数自来水厂处理工艺是 混凝沉淀 澄清 石英砂过滤消毒管网 水源轻微污染后 即原水的CODMn 5mg L NH3 N 2mg L时 一般采用强化上述工艺 在混凝之前投加化学氧化剂或者投加PAC 能够使出厂水中CODMn 3mg L NH3 N 0 5mg L 4 生物氧化技术的应用和发展 当水源污染常年不变 即原水的CODMn 8 10mg L NH3 N 3 5mg L时 大多在混凝之前增加生物氧化预处理工艺 同时 在石英砂过滤后增加深度处理工艺 其中生物氧化预处理工艺借鉴了日本的技术 初始阶段 因为填料上积泥太多 清除困难 使用越来越少 现正在研究去除污泥问题 发展阶段 填料在水流和气流作用下旋转 相互碰撞使积泥脱落 构造复杂些 目前阶段 填料体积占30 50 去除NH3 N80 90 以上 5 化学氧化技术的发展和应用 1 ClO2预氧ClO2对苯环具有一定亲和性 容易氧化 在藻类叶绿素中的吡咯环和苯环类似 同样 ClO2也会亲和吡咯环 氧化叶绿素 使藻类新陈代谢终止 合成蛋白质中断而死亡 同时 ClO2在投加量较高的条件下 透过细胞壁与细胞内的氨基酸反应杀藻 当水中藻类在1000万个 L以下时 投加ClO23 5mg L 沉淀出水藻类杀灭90 以上 ClO2预氧化去除异味滋生藻类 容易产生异味 水中含有酚 硫化物也产生臭味 投加ClO2后 利用其单电子转移反应机理 可氧化酚类物质和硫化物 ClO2氧化除铁除锰除铁 除锰最简单的方法是充氧曝气 使Fe2 氧化为Fe3 变成Fe OH 3 把Mn2 氧化为Mn4 变为MnO2 经砂滤池过滤去除 如果铁 锰含量较高 仅利用曝气充氧氧化效果不好 特别是水中含有锰时 一般曝气充氧去除水中锰不足50 应考虑采用强氧化剂氧化法 ClO2氧化除锰效果优于O3 KMnO4 当水源水中锰含量0 5 1 0mg L时 投加ClO21 2mg L 滤后水锰含量 0 1mg L 同时除铁90 以上 ClO2氧化去除有机物等其它物质ClO2氧化也是基于破坏有机物分子结构 原水CODMn 6mg L时 投加ClO22 3mg L 去除CODMn不足10 ClO2氧化水中氰化物 亚硝酸盐 不与氨氮反应 投加量过多有时会使水的色度增加 ClO2加入水中后 会有50 70 转变为ClO2 与ClO3 对血红细胞有损害 对碘的吸收代谢有干扰 还会使血液中胆固醇升高 国家 生活饮用水卫生标准 规定氯酸盐 亚氯酸盐含量控制在0 7mg L以下 ClO2氧化分解有机物具有较强的选择性 它能氧化去除水中的Fe2 Mn2 氰化物 酚等 能氧化硫醇 仲胺和叔胺 消除水中的不愉快气味 却不易氧化醇 醛 酮 伯胺等有机物 导致去除不彻底 2 高锰酸钾氧化除污染应用高锰酸钾氧化除污染工艺是近几年在我国推广的技术 高锰酸钾能氧化水中部分微量有机污染物 氧化藻类等 高锰酸钾的氧化还原能力虽然比O3低 不像O3 ClO2那样迅速 但能和水中无机物生成无机化合物 有利于沉淀去除 在正常pH条件下 氧化成 MnO2 MnO2又能吸附其他有机物 所以认为高锰酸钾具有氧化和二氧化锰吸附双重除污染作用 不仅能去除被氧化和微量有机物 还能去除未被氧化的微量有机物 由于高锰酸钾氧化能力比臭氧弱 常采用臭氧 高锰酸钾复合氧化技术 发挥协同氧化 同时 高锰酸钾还原中间价态锰氧化物对臭氧产生催化氧化作用 又因高锰酸钾中的锰在水中会变成二氧化锰 MnO2 使水的色度增加 常和粉末活性炭 PAC 联合使用 同时发挥高锰酸钾 粉末活性炭在去除微量有机物时的协同作用 3 臭氧在水处理中的应用特点 1 氧化能力最强O3 ClO2 Cl2 NH2Cl 2 O3消毒受pH值 水温及水中含氨量影响较小 绿霉菌 青霉菌等对O3具有抗药性 须较长时间才能杀死 3 O3去除微生物 水草 藻类等有机物产生的嗅 味 效果良好 脱色能力比Cl2和ClO2更为有效和迅速 4 投加O3能改变小粒径颗粒表面电荷的性质和大小 使带电的小颗粒聚集 同时O3氧化溶解性有机物的过程中 还存在 微絮凝作用 对提高混凝效果有一定帮助 5 O3氧有机物 并向水中充氧为后续处理 特别是生物处理 提供了更好的条件 6 在水处理工程中 应尽量不要生成新的三卤甲烷物质 因为三卤甲烷一旦形成 O3也很难将其氧化除去 工程设计分为前臭氧氧化 混凝前预处理 后臭氧氧化 O3 GAC 臭氧溶解接触氧化是关键技术 应用较多的接触氧化方法是鼓泡式 O3溶解效率80 左右 填料式 O3溶解效率70 左右 研究发展的新方法 连续式O3溶解效率90 以上 分格要求 以图为例 如果不设隔墙 即为单个CSTR反应器 假定O3投加量为C0 出水中未溶解的O3气体浓度为Ci 其溶解过程符合一级反应 在稳定状态下 便有如下物料平衡方程式 QC0 QCi KVCi 0 1 用Q同除 1 式两边得 C0 Ci KTCi 2 Ci 3 式中K 反应速度常数 T 水流在反应池中停留时间 也是O3溶解时间 C0 1 KT 于是得 分格后 C3 C1C2C3 C0C1C2 1 KT 3 1 C3C0 1 KT 3 C0 1 3