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文档简介

1、如何消除消毒副产物1.从源头控制,加强水源水的保护2.去除消毒副产物的前体物降低源水中有机前体物的含量是减少饮用水消毒副产物的基础。消毒副产物的前体物质主要是天然有机物(NOM)和人工合成有机物,而天然有机物有腐殖质和藻类有机物等。目前去除DBPs前体物的方法主要有强化混凝法、生物预处理、膜技术、化学法、物理法等:3.采用替代消毒剂和消毒方法(1)替代消毒剂采用ClO2、紫外线技术、氯胺等代替氯消毒 (2)组合消毒工艺通常在单独使用一种消毒剂的情况下对饮用水的处理效果不是很明显,而且会产生大量消毒副产物,但是组合消毒工艺常常能达到较好的效果,M ichael A.等人用MS-2噬菌体进行试验,在剂量为40mJ/cm的紫外线和浓度为0.1mg/L 的银离子消毒下对MS-2噬菌体的灭活率达到3.5个对数级,而单纯用紫外线消毒灭活率仅为1.8个对数级。4.去除消毒过程中已产生的消毒副产物这是去除消毒副产物最直接的方法,主要有活性炭吸附、曝气吹脱法、膜法、光催化和高级氧化技术等。研究表明,在常规水处理工艺流程中投加粉状活性炭,能吸附去除水中各种有机污染物(副产物前驱物和副产物本身),使其致突变活性成阴性。卤代有机物是消毒副产物的绝对主体,而在现有分析技术所能定量的卤代有机物中60%以上是三卤甲烷和卤代乙酸,两者均具有挥发性,因此可采用吹脱法或曝气法。比如吹脱法,当气液比为1:1时,THMs去除率达l0%以上,当气液比为20:1时,可高达85%,并可显著改善色、嗅、味。5.制定更严格的饮用水水质标准2、介绍某一类预氧化处理技术在国内外研究和应用进展,包括其原理、优缺点、应用前景和发展方向,并比较其在饮用水和污水处理中技术参数的异同(附代表性参考文献)预氧化的方法有氯气预氧化、高锰酸钾预氧化、二氧化氯预氧化、臭氧预处理化学预氧化的原理:化学预氧化主要利用氧化势较高的氧化剂来氧化分解或转为水中的污染物,具有同时削弱污染物对常规处理工艺的不利影响,强化常规处理工艺化学预氧化优缺点:优点:反应时间短、占地少、基建投资省,一般情况下受温度的影响较小缺点:a.氧化过程中有选择性,生成的产物不一定是CO2、水或其他矿物盐,可能还会产生二次污染,及生成其他有害副产物b.有机物在这些过程讲解速度较慢,故处理成本较高受温度的影响较小高锰酸钾预氧化原理:高锰酸钾预氧化国内外研究进展:1)在国内,高锰酸钾预氧化给谁处理技术首先是从地下水除铁、除锰的研究应用开始的。李圭白教授借鉴国外研究成果和经验,倡导提出利用高锰酸钾预氧化除铁、除锰。首先,在李圭白教授的指导下,曲久辉对高锰酸钾氧化苯酚及去除地下水中微量有机污染物的效果进行了初步研究,得出了一些规律性结论。接着,马军等对高锰酸钾氧化去除水中致突变物质、去除水中有机污染物、对氯化消毒副产物生成量的影响、对松花江实际水体的除污染效果、对水中天然有机物的与处理效果、对地表水的助凝助滤作用等方面进行了系统深入的研究,为此后高锰酸钾预氧化给水处理技术的进一步深入研究和开发奠定了坚实的基础。此后,在李圭白教授与马军教授的指导下,相继有陈忠林、范洁、许国仁等几位博士生对高锰酸钾预氧化给水处理技术从不同方面进行了开发研究,使该项技术得到了进一步充实和发展。而且在这些研究的基础上,又开发了高锰酸钾复合药剂以及一系列与它处理工艺联合的应用技术,进一步提高净水效能,拓宽净水功能,使高锰酸钾预氧化给水处理技术的研究不断深入发展高锰酸盐预氧化:优点:1)高锰酸盐是一种强氧化剂,是一种有结晶光泽的紫黑色固体,易溶于水,去除水中的铁锰、嗅味、色度等,效果良好高锰酸钾将二价锰氧化成不溶性的二氧化锰,反应很快,一般在几分钟内完成氧化三价砷成易于被氢氧化铁吸附的五价砷,通过混凝完成2)它将水中多种有机污染物降解,其产物为二氧化碳、醇、醛、酮、羟基化合物等,这些产物均为“非三致物质”,可以在一定条件下去除微量有机污染物,能有效地破坏水中某些氯化消毒副产物前驱物质,水的致突变活性显著下降,因而可提高出厂水的毒理学安全性3)除臭、藻类效果良好,并有良好的助凝效能。缺点:对异嗅味物质和致突变性物质等有机物去除效果存在争论高锰酸钾剂量无法控制,处理后的出水可能会有颜色高锰酸钾价格较高高锰酸盐预氧化应用:强化混凝除浊。高锰酸盐预氧化是提高混凝工艺去除浊度的有效途径之一,其良好的助凝作用能明显改善混凝沉淀后的水质。去除色度和嗅味。给水处理中,高锰酸钾最早应用除臭。在美国,高锰酸钾的应用主要是用来去除饮用水中的臭味。高锰酸钾单独能够氧化水中多种有臭味化合物,一般高锰酸钾的投加量在05 mgL-20 gL即足够去除水中臭味。高锰酸钾预氧化去除铁锰。研究表明用高锰酸钾去除饮用水中的铁锰,具有氧化速度快、效果明显、耗资小、使用方便的优点去除有机物。高猛酸剂与水中有机物间的作用复杂,既有直接氧化作用,也有二氧化锰对微量有机污染物的吸附与催化作用,同时还有介稳状态的中间产物的氧化作用。曲久辉曾对高锰酸钾预氧化去除沈阳地下水中微量有机物做了研究,结果表明高锰酸钾对水中微量有机污染物具有较好的去除效果,可使地下水中绝大多数物质的色谱面积大幅度下降,对某些污染物的去除效率可以达到100,对所检出的“三致污染物”和“优先污染物”也有较好的去除效果。高锰酸钾预氧化降低三卤甲、烷和其他有机氯化物的生成量。高锰酸钾预氧化强化预氯化处理可降低卤仿的生成势。杨艳玲等的研究表明,与投药总量相同的预氯化工艺相比,高锰酸钾与氯联用预处理虽然在消毒效能上相当,但能够减少近60%THMs副产物的生成量。Moyers等利用高锰酸钾氧化与铝盐混凝相结合去除卤仿前质的结果表明,水中天然腐殖酸的含量、高锰酸钾投加量、原水pH值和反应时间等都影响高锰酸钾氧化去除卤仿前质的效能,条件不同时,高锰酸钾氧化可使卤仿含量降低35-95。高锰酸钾预氧化除藻。高锰酸钾也是一种杀菌剂,早在二十世纪六七十年代,就有关于高锰酸钾用作杀藻剂以控制工业冷却水和水库水中藻类研究的报道,高锰酸钾的有效投量与藻类的含量有关,其杀藻活性与其强氧化性有关。Petrusevski等的研究结果表明,高锰酸钾预氧化可使藻类的去除效率得到提高。一般投加量为l mgL-3 mgL,接触时间1 h-2 h。高锰酸钾的氧化能显著提高藻类的去除效率,降低紫外吸收度,其效果明显优于传统的预氧化技术特殊水污染应急发展前景:高锰酸钾预氧化技术具有除浊、除臭、除色、除藻、有效去除水中无机污染物和有机污染物、控制消毒副产物以及强化混凝等综合净水效能,在强化常规处理工艺、微污染水源水处理、深度处理方面发挥了独到的优势。高锰酸钾在氧化降解有机物过程中不会产生有毒、有害副产物,其最终还原产物为不溶性环境友好的锰氧化物,很容易从溶液中分离。另外,在应用过程中,高锰酸钾预氧化还有基建费用低、设备简单、运行管理方便、使用灵活等特点,可以根据水质变化情况随时调整药剂的投量。因而,高锰酸钾在各种工业废水、生活污水及微污染水的处理中均有广泛应用,其作为水处理的一种预处理技术具有良好的发展前景,同时,当高锰酸钾与其他氧化剂联用时,相互协同优势互补,能够取得更佳的处理效果,据此应大力开发效能更高的复合型产品。从水质安全角度考虑,在应用高锰酸钾时,必须确定最佳投加量。比较:高锰酸钾对污水1.PH值对高锰酸钾预氧化反应有很大影响,在中性和弱碱性条件下,高锰酸盐去除效率高。2.高锰酸钾预氧化的最佳剂量是一个范围,而不是一个点。3.高锰酸钾预氧化达到完全所需氧化时间较长,但可在很段时间内,达到一个好的处理效果。4.水温为4时,高锰酸盐的去除效果最差,需通过增大药剂来改善。高锰酸钾对饮用水21高锰酸钾去除饮用水中污染物质的效果采用高锰酸钾氧化和铝盐混凝相结合的方法,对去除水中某些有机物有较好的去除效果。尤其是对水中的几种强毒性“优先污染物”和致癌、致突变物质有明显的去除效果。有报告指出,向含锰水中投加20ppm的高锰酸钾,就可将水中的1,2一二氯乙醚去除74,2,2一二溴丙烷去除79。即使向水中投加02ppm的高锰酸钾,也可分别将1,2一二氯乙醚、2,2一二溴丙烷去除24和47。当水中3,3一二氯丙烷含量较低时,可完全去除。而且,高锰酸钾对水中微量有机污染物的去除效率与高锰酸钾的投加量成正比。22高锰酸钾氧化助凝效果高锰酸钾具有明显的助凝作用。有实验证明,当高锰酸钾投量为05 mgL时,助凝效果就很明显,且用高锰酸钾助凝,混凝剂的最佳投量不变,沉后余浊曲线向下平移。特别是高锰酸钾处理后对滤后水水质改善更为明显。随着高锰酸钾投量的增加,滤后水浊度进一步降低。当水中有机物含量较高(CoD Mn=5mgL)时,高锰酸钾的助凝效果更为明显。高锰酸钾投量为05 mgL,滤后水浊度比单纯使用混凝剂时下降约50,若高锰酸钾投量增至4 mg几,滤后水浊度下降约70。由此可见,随着水中天然有机物浓度增加,高锰酸钾的助凝作用更显著参考文献: 庄雯,罗建中,高锰酸钾与二氧化锰在水处理中的应用研究进展J,工业水处理,2012,32(11):13-16张荣勇,高锰酸钾预氧化技术取代折点加氯的生产性试验研究,武汉大学,2005(3):96-983、比较用于饮用水和污水处理的生物接触氧化工艺的特点、组成、设计参数、处理效果等比较:1污水:生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物膜法工艺,由浸没在污水中的填料和人工曝气系统构成的生物处理工艺。在有氧的条件下,污水与填料表面的生物膜反复接触,使污水获得净化。其特点是在池内设置填料,池底曝气对污水进行充氧,并使池体内污水处于流动状态,以保证污水与污水中的填料充分接触,避免生物接触氧化池中存在污水与填料接触不均的缺陷。 该法中微生物所需氧由鼓风曝气供给,主要由曝气鼓风机和专用曝气器组成,生物膜生长至一定厚度后,填料壁的微生物会因缺氧而进行厌氧代谢,产生的气体及曝气形成的冲刷作用会造成生物膜的脱落,并促进新生物膜的生长,此时,脱落的生物膜将随出水流出池外2,给水:接触氧化池曝气强度大,池内空气,水流扰动剧烈,生物膜不断更新保证其活性,代谢产物的流动和更新速度快,浓度梯度大,加快了传质速度,具有出水水质好,动力消耗低的优点,基本上不需要水力反冲洗,但必须要设置二沉池,且不耐水力负荷冲击接触氧化+生物过滤工艺对微污染水进行处理,对UV254的去除率要大于BAF工艺,而对氨氮的去除率略低于BAF工艺,在对微污染水的处理中,接触氧化+生物过滤工艺浊度去除率比BAF工艺高出30%生物接触氧化工艺的优缺点:优点:处理能力大,对冲击负荷有较强的适应性,生成污泥量少,易于维护管理缺点:填料间水流缓慢,水力冲刷小,生物膜更新速度慢,膜活性不高,有些填料如蜂窝式填料易引起堵塞,而且布水曝气不易达到均匀,另外填料价格较贵加上填料的支承结构,投资费用较高生物接触氧化工艺主要由池体、填料、布水装置和曝气系统组成设计参数:生物接触氧化池的个数或分格数应不少于2个,并按同时工作设计。填料的体积按填料容积负荷和平均日污水量计算。填料的容积负荷一般应通过试验确定。当无试验资料时,对于生活污水或以生活污水为主的城市污水,容积负荷一般采用10001500g BODs/(md)。污水在氧化池内的有效接触时间一般为1.53.0h。填料层总高度一般为3m。当采用蜂窝型填料时,一般应分层装填,每层高为1m,蜂窝孔径应不小于25mm。进水BOD5浓度应控制在150300mg/L的范围内。接触氧化池中的溶解氧含量一般应维持在2.53.5mg/L之间,气水比为1520:1。为保证布水布气均匀,每格氧化池面积一般应不大于25m。目前生物接触氧化法的最适合填料为立体弹性填料,立体弹性填料与硬性类蜂窝填料相比,孔隙可变性大,不堵塞;与软性类填料相比,材质寿命长,不粘连结团;与半软性填料相比,表面积大、挂膜迅速、造价低廉。具体数据:比表面积300m/m,填料长度12.5m,直径150mm,接触氧化池水深度可以做到3-8米,立体弹性填料设计容积负荷可达2kg/(md)(一般污水),气水比一般取15:1,运行时溶解氧含量大于2mg/l。采用好氧接触氧化处理时进水BOD小于500mg/l。处理效果生物接触氧化法对氨氮、溶解性可生物降解有机物、铁、锰、浊度和藻类等均有较好的去除效果氨氮和亚硝酸盐氮的处理效果。氨氮浓度达到0.25mg/l供水中残余的氨会使配水管网中的硝化菌生长,氨形成氯氨也要消耗大量的氯,降低消毒效率可生物降解有机物的去除效果。常规水处理工艺主要去除分子量的有机物,而对低分子量有机物去除率低,特别对分子量低于500的有机物几乎没有去除能力浑浊度的去除效果。主要由于微生物的生物絮凝作用能很有效地去除水的浑浊度,生物接触氧化法可显著减少后续净水过程中的混凝剂用量铁、锰、藻类等其他物质的去除效果。生物接触氧化法对水中的铁、锰和酚也有令人满意的去除效果。生物接触氧化预处理其对藻类的去除率可达50-80。生物接触氧化对浊度、色度、Zeta电位、TOC、亚硝酸盐氮、挥发性有机物、挥发酚及石油类污染物均有一定的去除效果4、比较用于饮用水和污水处理的生物滤池(曝气)的特点、组成、设计参数、处理效果等特点:集生物氧化和截留悬浮固体于一体,节省了后续沉淀池(二沉池),三相接触,有机物容积负荷高、水力负荷大,水力停留时间短所需基建投资少,出水水质好O2的转移效率高,曝气量低,供氧动力消耗低,运行能耗低,运行费用少采用气水平行上向流,使得气水进行极好均分滤料层对气泡的切割作用事使气泡在滤池中的停留时间延长,提高了氧的利用率;池内生物量大,可达8000-23000mg/l(折算成MLVSS)可截留SS,脱落的生物膜,勿需沉淀池,占地少勿需污泥回流,无污泥膨胀,污泥易处理抗冲击负荷能力强,适应的温度范围广,且耐低温易挂膜,启动快,反应时间短曝气生物滤池无需二沉池,采用模块化结构,便于后期改建、扩建该工艺可以单独建立,也可以与其它工艺组合应用组成:其主体由滤池池体、滤料层、承托层、布水系统、布气系统、反冲洗系统、出水系统、管道和自控系统组成设计参数:进水水质(mg/L):COD:100-1000;BOD5:50-350;NH3-N:10-40出水水质(mg/L):COD40;BOD520;SS20;NH3-N10有机负荷:Nv:2-6 kgBOD5/(md)、4-12 kgCOD/(md)水力负荷:3-6m/(h),去除率:COD90,BOD590,NH3-N90,SS90填料粒径为3-6mm,滤层厚度2.5-4.5m气水比为(1-3):1,最大不超过10:1(崔福义,张兵,唐利,曝气生物滤池技术研究与应用发展,环境污染治理技术与设备,2005,6(10),1-10)BOD污泥负荷:根据水质定,0.2kg-1.4kgBOD/kgvss.d;BOD容积负荷:0.120.18kgBOD/m滤料.d;考虑氨氮硝化时小于2.0 kgBOD/m滤料.d;仅考虑BOD时4-6 kgBOD/m滤料.dp(这是季斌老师PPT里的)处理效果:5、结合实例讲述国内外某地区饮用水消毒工艺特点、设计参数、处理效果1)北京市第十水厂处理工艺的选择采用了紫外线+次氯酸钠的消毒方式,即在压力053MPa的进厂原水总管上采用紫外线消毒,杀灭致病菌,然后在跨越管或清水池进、出水管上投加次氯酸钠,以克服采用水射器投加的不适应性,保证出厂水中余 氯量03mg/L, 以维持管网中持续的消毒作用。次氯酸钠 ,投加和操作比较简单,受部分城市环保要求影响,有逐渐取代液氯消毒的趋势。但次氯酸钠所含的有效氯易受日光、温度的影响而分解,不宜长距离运输,适宜于当地生产制造使用。如果单独采用紫外线 消毒, 由于其在管网中没有持续的消毒作用,不能有效地防止细菌的再繁殖。该工程采用紫外线+次氯酸钠组合式消毒工艺, 能适应节能系统所要求的条件。消毒系统设计 该工程设计规模为95万m3 /d,在进厂总管上设置紫外线消毒设备作为第一道消毒屏障。在紫外线穿透率为90%(最小值)情况下,保证最低的紫外线有效剂量为40mJ/cm2。次氯酸钠投加系统作为水厂的第二道消毒屏障。为保持管网末端余氯,在跨越管上持续加氯,最大加氯量10mg/L(商品溶液,质量分数10%)。为保证氯与水的充分接触,在加氯点后设静态混合器。在清水池2个进水口处持续加氯,最大加氯量10mg/L。当出厂水余氯不合格时,在吸水井2根进水管上补氯,最大补氯量为10mg/L,同时调整清水池进水管上的加氯量。当 出厂水余氯合格时, 停止补氯。处理效果保证余氯满足消毒要求2)深圳市盐田港水厂在工艺改造方案中采用二氧化氯+次氯酸钠联合消毒。深圳地区常年高温多雨,水库源水面临面源污染、生活污水、养殖废水等污染风险,基本处于富营养化状态,藻类繁殖旺盛,形成典型的高有机物、高藻、低浊的水质特点。该水厂主要存在嗅味、有机物等污染问题,水质季节性变化大,雨季过后原水铁、锰含量大幅上升,采用单独二氧化氯消毒时,二氧化氯消毒副产物超标风险高,水厂工艺对原水季节性变化的能力较差。联合消毒工艺比单独二氧化氯消毒工艺在无机副产物控制、常规指标去除等方面有明显优势,并且因投加次氯酸钠造成的邮有机副产物风险很低,基本低于30国标限值。该水厂应用二氧化氯、次氯酸钠消毒,保障出水余氯稳定,增强盐田港水厂工艺的应对能力,保障出水水质稳定达标设计参数:原料盐酸(31)、氯酸钠(33)投加比为1.2:1,反应温度为65,发生器氯酸盐带入量有1mg/l二氧化氯带入0.28mg/l减少到0.19mg/l;同时每周定期排放发生器残液,进一步减少原料氯酸盐带入量。一般情况下,采用二氧化氯预氧化(沉后作为多点投加二氧化氯补充点)、次氯酸钠消毒;当原水氨氮浓度高于0.1mg/l时,调整联合消毒工艺投加顺序,改善水质突变的应对能力,同时优化发生器运行工况,定期排放残液。处理效果:TOC基本在1.50mg/l左右变化,UV254基本在0.04cm-1左右变化,藻密度基本维持在2.3106个/l左右,菌落总数保持在300CFU/ml左右,铁基本在0.05mg/l左右变化,锰基本在0.03mg/l左右变化,出水氯酸盐、呀氯酸盐浓度均低于国标限值的30(0.21mg/l),色度5度,浊度0.5NTU,CODMn为1.45mg/l,二氯乙酸为2.2g/l,而三氯甲烷、一氯二溴甲烷、二氯一溴甲烷、三溴甲烷、三氯乙酸、三氯乙醛等均未检出6、讲述一种新型的氯化消毒副产物的控制技术的研究进展化学法饮用水处理中产生的消毒副产物(DBPs)具有致癌致突变等健康风险,且其在水中广泛存在。引起了水处理行业的广泛关注。DBPs的前体物主要是消毒前被水处理工艺去除,且能与消毒剂反应形成DBPs的有机物或无机离子。目前去除DBPs前体物的方法主要有强化混凝法、生物预处理、膜技术、化学法、物理法等。其中化学法的高级氧化技术降解有毒有机污染物新技术,这项技术的最大特点是能够产生大量非常活泼的自由基,直接与水中的有机污染物反应生成CO2H2O和无害物,不会产生二次污染反应速度快,既可作单独使用,又可与其它处理过程相匹配,如作为生化处理前的预处理高级氧化技术主要包括化学氧化技术、催化氧化技术、超临界水氧化技术、电化学氧化技术、光催化氧化技术和超声波氧化技术等臭氧及其高级氧化工艺也能够有效氧化降解部分有机污染物,所以其已经成为控制某些典型DBPs的重要工艺。臭氧及其高级氧化工艺可以通过氧化DBPs前体物来控制DBPs的生成。因为DBPs前体物主要为天然有机物如腐殖酸、富里酸、间苯二酚及苯酚类物质、B-期酸或者B-二酮等.其中的还原性基团(如芳香环或双键)可被氧化。而臭氧分解形成的.OH的氧化作用更是可以与很多物质发生氧化反应。近几年来化学氧化领域的研究热点是高级氧化法(AOPs)。其中化学水力空化技术(HC)是一种新型的高级氧化技术。陈利军等人研究证明,水力空化技术对于三氯甲烷的形成和去除都有很大的影响,利用水力空化技术对饮用水进行预处理,可以去除水中部分天然有机物,大大降低消毒副产物的生成量。美国一项新的电化学法水处理工艺可以降低原水中溴化物浓度,从而可减少三卤甲烷的生成。7、讲述一种新型消毒技术的研究进展水处理生物消毒技术的发展近年来随着生物科技的发展以及对生物消毒机理认识的深化,人们认识到这些生物之所以具有消毒作用,是因为这些生物能够分泌一些特定的生物化学活性物质来消灭病菌、病毒或使其丧失活性,因此人们开始研究提取、利用和制备这些活性物质并用于水的消毒。目前比较有代表性的是一些以某种有消毒特性的酶为主要活性成分的生物消毒剂,包括应用现代生物基因工程技术生产的细菌胞壁溶解酶、酵母胞壁溶解酶、霉菌胞壁溶解酶、溶葡萄菌酶等活性物质。当这些活性物质投加到水中时各种酶通过裂解或破碎细胞壁、细胞膜和各种病毒的外壳蛋白,直接作用于水中有害细菌和病毒的遗传物质,裂解其DNA或RNA,达到杀灭这些有害细菌和病毒的目的。试验研究表明,以这些生物酶活性物质为主要成分的生物消毒剂有良好的消毒作用,在国外已有某些品种的生物消毒剂实现了工业化生产,并主要应用于水的卫生消毒中。由于生物酶消毒剂的成本相对较高以及其他一些原因,目前还不能广泛应用于水处理行业。由于生物酶消毒剂涉及现代生物基因工程,其研制过程的艰巨性和复杂性可想而知。另一方面,目前通过对多种生物(如桉树、辣椒、无脊椎动物等)的生物化学研究,人们已经提取获得了诸如有机酸、无机酸、内酯、酚类、萘醌类、吲哚类等的几十种具有消毒活性的天然产物,这些生物活性物质都在一定程度上对有害微生物具有杀灭作用,且自身无毒,对环境不造成持续的不利影响。随着现代生物、化学分析技术的迅速发展,人们对这类生物活性物质特性和结构的了解不断深化,为将这些生物活性物质应用于水处理消毒领域创造了十分有利的前提条件。 实际上,目前用于水处理消毒的生物消毒剂主要是萘醌类、吲哚类等类型的消毒剂,其活性成分可直接从动物、植物或者微生物体中提取。例如在日本有研究者将一些植物萃取物用作自来水供水管线上的抗菌剂。瑞士M.Suarez等的研究表明可以从某些植物种子中提取用于饮用水消毒的物质。但是,通常有消毒作用且能应用于水处理工业的天然生物活性物质产量较少,为了解决这个问题,国外不少研究者正在寻求利用人工合成的方法生产这些生物活性物质的技术和方法,或者直接研究开发人工合成生物活性物质的消毒活性。美国一家公司已经研究开发出以人工合成维生素为主要活性成分的生物消毒剂产品,目前已应用于船舶压舱水的处理1.生物消毒 由于生物化工等前沿科技的发展,生态环保型的生物消毒技术在水处理领域里的研究和应用也愈来愈广泛。在自然界中一些生物能够分泌一些物质来消灭病菌、病毒或使其丧失活性而又不对环境产生任何连续性的破坏作用。受到这些生物的启发,人们很早就发展了利用这些生物及其代谢产物消毒的生物消毒法,传统的生物消毒法直接使用生物体自身进行消毒,过程缓慢,对细菌芽孢一般无杀灭作用,消毒效果难以确定。消毒效率不高,不利于规模化应用,达不到现代水处理工业中水消毒的要求。实践证明,生物消毒具对人体健康无影响、环境友好、广谱杀菌、使用安全方便、成本相对低廉,是目前相对比较理想的消毒方法,因而,生物消毒法在市政水处理领域有比较好的应用前景。 2.电场消毒 目前有关电化学法杀菌的机理仍未彻底研究清楚,但是普遍认为在电化学消毒的过程中起重要作用的有3 种因素:一种是水流通过电场而产生的一些强氧化剂%2C如氯气和臭氧等;另外一种是水中产生了氧化性极强但存在时间很短的自由基:如羧基、自由基;还有就是电场本身对细菌细胞产生的作用,如细胞膜的电击穿现象,细胞的电灼烧现象,以及影响细菌代谢功能的电渗和电泳现象。这种方法的优点在于消毒运行管理简单、安全、可靠。经过实验验证,杀菌速度快、耗电量低。 3.超声波消毒 超声消毒的原理:水溶液在声波作用下,不断产生液泡,液泡在声波增强的半周期内增大,减弱的半周期内破裂,在液泡破裂时溶液产生高温高压,温度约为2000-4000K,压力约为330atm,液泡分裂时可将反应中心分为三个区:气相区、过渡区、液相区。在高温下的燃烧分解主要发生在这几个区,此时溶液中的水分解成OH、过氧化氢。而0H、过氧化氢具有强的氧化杀菌作用,从而达到处理水消毒的目的。超声波消毒的效果与水的流速、超声波的频率功率有关,能够杀灭较多病菌,有广谱特征性。 4.铜银离子化水消毒 铜银离子化水消毒就是用电解的方法产生铜银离子用于水的消毒。铜银离子的杀菌机理国外做了大量研究。现在一般认为,铜银离子的杀菌功能是由于带正电的铜银离子和带负电的细菌细胞结合,并穿透细胞壁与细胞内特定部位的DNA和RNA结合,破坏细菌细胞的蛋白酶和呼吸酶9造成细菌细胞的溶解和死亡。铜银离子无色、无味、化学稳定性强,几乎不受阳光温度和时间的影响。在合适的pH值下可提供长时间稳定的残留浓度来维持消毒效果,并且不产生有毒副产物。但也存在没有氧化功能,消毒效果缓慢的缺点。基于以上特点,电解铜银离子化水消毒技术大都用在经过市政供水系统消毒后水的保持上,广泛使用在飞机、轮船、冷却塔、喷泉以及食品、酿造、饮料等化学消毒剂能对其产品品质造成影响的工业上。但没有在真正意义上应用于公共市政供水工程8、比较某种主流消毒技术在饮用水和污水处理应用中的异同点1)相同点:(1)臭氧氧化用于消毒 O3属于溶菌剂,用于杀菌消毒可以达到彻底、永久地消灭物体内部所有微生物。研究指出,O3 的消毒作用是瞬时彻底的。与传统的Cl2 相比,O3杀菌能力是其6003000 倍,且pH 值的变化范围较大,投加量少。在饮用水和污水处理中,O3可替代氯当消毒剂,不会生成致癌性的(如氯仿、嗅二氯烷、二嗅氯烷等)及三卤甲烷等副产物。(2) 臭氧氧化用于去除水中杂质 利用O3 去除水中有机物时,一般将其用作预氧化剂,它能部分氧化有机物中分子量小的中间产物。(3) 臭氧氧化去除水中的一般化学物质 臭氧的强氧化性能将水中的和氧化成、和,除铁锰效果稳定。(4)臭氧用于脱色除臭 污水中有色、臭味主要是含有双键和单键交替排列的有色基团化合物,一般由含有或苯环的物质及金属离子等引起的。臭氧可以与作用,使双建断裂,形成酮、醛和酸,从而去除水中颜色,同时可以氧化铁、锰等无机成色离子。不同点: (1)臭氧氧化处理剩余污泥 在污水处理厂的剩余污泥中投加O3,使其与泥中生物接触,从而破坏微生物的细胞膜,使污泥成为容易分解的生物污泥。(2)臭氧可氧化去除污水中的硫化物,其氧化产物是一系列含氧酸根,最终为硫酸根臭氧与氰化物反应,产生氰酸根,最终水解生成二氧化碳和二氧化氮。臭氧对硫化物和氰化物的去除率在条件适当时可达以上。(3)O3易挥发,消毒不持久,因此在饮用水消毒处理中需再投加氯2)为防止通过饮用水传播疾病,在生活饮用水处理中,消毒是必不可少的。消毒并非要把水中微生物全部消灭,只是要消除水中致病微生物的治病作用。致病微生物包括病菌、病毒及原生动物胞囊等。水循环过程中因受自然因素和人类的生活生产活动的影响,杂质和异物带入水循环形成 污水。污水主要包括城市生活污水、工业废水和径流污水。若这些污水若不经处理就排入地面水体,就会使河流、湖泊受到严重污染。污水经过二级处理后,仍可能有病原菌,因此必须对污水进行消毒。氯消毒一般认为主要通过次氯酸HCLO来起作用。当氯或次氯酸加入到水中时会先水解,解离,主要开成HCLO,CLO-等物质,由于HCLO为分子量很小的电中性分子,比较容易渗透到带负电的细菌表面,并通过细胞壁穿透到细胞内部,通过氧化作用破坏细菌的酶系统而使细菌死亡。液氯消毒的突出优点是具有余氯的持续消毒作用,价格较低,操作简便,不需庞大的设备。所以液氯消毒在我国应用比较广泛。液氯消毒技术在饮用水和污水处理应用中,它们的消毒原理相同。但是在对于污水处理上,由于污水中所含污染物种类和含量比较多,在污水处理中使用量比较大,干扰物比较多。9、反渗透膜技术的应用反思反渗透(RO)原理:反渗透技术的基本原理是在高于溶液渗透压的作用下 使其它物质不能透过半透膜而将这些物质和水分离开来,有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、热源 有机物等。换言之,反渗透除盐原理,就是在有盐分的水中(如原水)施以比自然渗透压力更大的压力,使渗透向相反方向进行,把原水中的水分子压到膜的另一边变成洁净的水,从而达到除去水中盐分的目的,反渗透过程是一个与自然渗透现象相反的渗透过程,是以压力差为推动力的膜分离技术,同时也是目前最为先进的膜分离技术之一。反渗透(RO)应用举例:天津第一热 电厂利用滦河水、黄河水及自来水作为水源,处理后的水主要用于锅炉补给水,总处理水量为 600 m 3h。原河水处理采用传统预处理和二级复床脱盐处理工艺, 2005年对部分生产线进行了技术改造,增加了超滤、反渗透和混床工艺。反渗透技术作为膜技术的一种已经成功地在核电站中得到应 用。与核电站现有处 理流程相比,反渗透技术能够提高废液净化质量 。离子交换树脂建立的化学阻挡层能够有效去除废液中的某些污染物,但由于核电站放射性废水水质处于不断变化中,使离子交换法不能够一直保持理想的处理效果,而反渗透技术对废水 各种形态的污染物都具有良好的去除效果。此外,采用多级反渗透替代离子交换法,能够减少离子交换树脂用量,进而减少核电站总的放射性固体废物产量。并且在对各种除盐技术的对比中,处理含盐量为 1100 gL 的废水 ,反渗透技术的经济性明显优于离子交换法及蒸发法。反渗透(RO)优点:(1)经济效益显著。由于R O系统自动化程度高,除盐效果好,大大减轻了后续离子交换器负担,降低了再生频率和再生酸碱用量,减轻了劳动强度。(2)超滤作用显著。通过本项目可以看出,超滤在R O预处理过程中对污染指数、浊度、有机物均有很好的去除效果 ,对 RO 系统长期稳定高效运行起到了不可替代的作用。反渗透(RO)应用中存在的问题:预处理系统是否安全可靠,对RO装置能否安全运行具有至关重要的作用。运行中出现问题的RO系统,绝大多数都是由于预处理系统选择不当引起的。从以下四个方面把握:(1)水源是否变化;(2 )对水质恶化情况的预计;(3)对水回收率指标重要性的认识;(4)对整个工程重要性的认识。反渗透(RO)的开发方向:(1)开发能除去小的氯化有机分子的聚合物膜(2)开发能分离烃混合物的无机反渗透膜(3)以动力膜为基础,开发无机与有机混合材料膜(4)采用更先进的物理方法获悉膜的结构及膜中液体的结构(5)以控制聚合物球粒的尺寸及球粒中聚合物的密度来控制膜的膜孔尺寸(6)聚合物球粒的概念也能被用于复合膜的设计(7)在膜孔尺寸和聚合物溶液相互作用的基础上能发展更为精确的传递理论(8)控制膜孔尺寸和膜溶质相互作用,能开发将混合溶质分级的膜(9)膜污染能被膜的设计及膜组件的设计所控制(10)反渗透和其他分离过程的混合分离系统能日益增长的渗入到化学工业和有关工业(11) 许多化学的和生物的合成中,能把化学和生物反应与膜分离想结合10、试简述膜分离技术的特点膜分离技术是指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过半透膜时,实现选择性分离的技术,半透膜又称分离膜或滤膜,膜壁布满小孔,根据孔径大小可以分为:微滤膜(MF)、超滤膜(UF)、纳滤膜(NF)、反渗透膜(RO)等,膜分离采用错流过滤或死端过滤方式。膜是具有选择性分离功能的材料,利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离。它与传统过滤的不同在于,膜可以在分子范围内进行分离,并且这过程是一种物理过程,不需发生相的变化和添加助剂。膜技术作为一种分离、提纯、浓缩、净化技术,其技术特点是: (l)膜分离过程中不发生相变,与发生相变的方法相比,能耗较低。无相态变化保持原有的风味,能耗极低,其费用约为蒸发浓缩或冷冻浓缩的1/3-1/8; (2)膜分离技术在常温下进行,因而适于对热敏性物质的分离,如抗生素等医药、果汁、酶、蛋白的分离与浓缩; (3)膜分离技术不仅具有对从有机物、无机物、病毒、细菌到微粒的广泛的分离范围,而且适用于许多特殊溶液体系的分离,如溶液中大分子与无机盐的分离、一些共沸物或近沸物系的分离; (4)只用压力作推动力,因此分离装置简单、操作方便、易于自控和维修。 (5)无化学变化典型的物理分离过程,不用化学试剂和添加剂,产品不受污染(6)选择性好可在分子级内进行物质分离,具有普遍滤材无法取代的卓越性能(7)适应性强处理规模可大可小,可以连续也可以间隙进行,工艺简单,操作方便,易于自动化11、膜组件有哪些形式(1)板框式(plate and frame) 也称板框式,它是由许多板和框堆积组装在一起而得名,其外观类似普通的板框式压滤机,它是膜分离历史上最早问世的一

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