臭氧生物活性炭膜法处理自来水

1、臭氧-生物活性炭-膜法处理自来水论文 李绍峰1黄君礼1伦中财1李海波2张秀忠2杨观乐2摘要：经臭氧生物活性炭与膜组合工艺处理，将自来水浊度从0.30.8NTU降至0.1NTU以下;高锰酸盐指数由1.54g/L降至0.51.5g/L，去除率达68.0%；UV254由0.070.12-1降为0.0090.020-1，去除率为83%；T由24002900g/L降为7001600g/L；Aes试验由阳性转变为阴性；将0.10.45g/L的亚硝酸盐氮和0.030.35g/L的氨氮降至检测限以下，同时出水硝酸盐氮浓度10g/L，说明该系统具有良好的运行效能。关键词：分质供水深度处理臭氧化生物活性炭膜管道分

2、质供水一般采用以臭氧生物活性炭和超滤膜为核心处理单元的饮用水深度处理技术1、2。1工艺流程分质供水流程为：2主要设备和参数臭氧发活力型号：SP38-A0，产量为35g/L。臭氧接触反响塔设计处理水量为103/h，罐体直径为500、高为5000，接触时间为6in。活性炭罐的设计处理水量为103/h，罐体直径为1500、高为3000，石英砂、炭层高度分别为300、1300，炭种为颗粒椰壳活性炭，接触时间为25in，滤速为3/h，两两串联后并联使用。微滤膜采用中空纤维膜，型号为HX0340-1.5T-304A，孔径为5，主要作用是滤除从活性炭罐中冲出的炭粒和大颗粒物，以免堵塞超滤膜。超滤膜采用聚醚砜

3、卷式膜，型号为PES8321，截留分子质量为20000u，孔径为0.01，膜面积为30.72，工作压力为455kPa，水回收率为75%，处理水量为64.33/d。二氧化氯发活力为Bellzn型DVA，投量控制在0.20g/L。供水管网采用恒压变频调速供水方式，为保证水质，从消费到运输采取全封闭设计，并像热水供给系统一样设有循环管网系统，循环水量按管网总水量的50%进展设计，即保证用户用水是在12h内消费的。3运行结果3.1余氯的去除原水(即自来水)的总余氯为0.020.15g/L，经炭滤后降为0.01g/L，说明活性炭脱除余氯的效果很好；出厂水中余氯为0.050.25g/L，主要来自在超滤出水

4、中投加的二氧化氯；回流水的总余氯值变化幅度与原水余氯的变化根本一样。经近两年的管网和用户取样，发现管网水、用户龙头水和回流水中的细菌和大肠菌均不超标。有研究说明，地下水经过臭氧化后3A由413g/L上升为3069g/L，再经GA处理后降为257g/L，最后用臭氧处理A为257g/L，这说明原水经臭氧、活性炭处理后可生物同化有机碳已根本稳定。故原水经臭氧生物活性炭超滤膜处理后再采用二氧化氯消毒可保证管网具有很好的卫生学平安性。各处理单元对余氯的去除效果见图1。3.2浊度的去除各处理单元对浊度的去除效果见图2和表1。表1各处理单元对浊度的去除率工程原水臭氧、活性炭微滤超滤出厂水回流水浊度(NTU)

5、0.500.230.200.090.10.16去除率(%)54.06.022.0由图2、表1可知，原水的浊度一般为0.30.8NTU，经臭氧、活性炭处理后降至0.20.3NTU，再经微滤有所降低，最后经聚醚砜超滤膜处理后浊度0.1NTU，根本低于检测限，总去除率达72%。投加二氧化氯后浊度略有上升，回流水浊度有所升高(但一般不超过0.3NTU)，可能是由于水流对管网的冲刷将管垢和生物膜带回的缘故。3.3有机物的去除高锰酸盐指数各处理单元对高锰酸盐指数的去除效果见图3、表2。表2各处理单元对高锰酸盐指数的去除率工程原水臭氧化出水炭滤出水超滤出水高锰酸盐指数(g/L)2.672.411.170.8

6、5去除率(%)9.746.411.9由图3和表2可知，原水的高锰酸盐指数平均为2.67g/L(高于饮用净水2g/L的标准)，臭氧化对其去除率平均只有9.7%，而生物活性炭对其去除率高达46.4%(二者的总去除率为56.1%)，这与吴舜泽等4、5和张金松等6的研究结果根本一致。在本研究中活性炭运行已近两年，仍然保持对高锰酸盐指数的良好去除效果，这主要是由于臭氧的强氧化性将大分子难降解有机物氧化分解为易于被活性炭吸附和微生物利用的小分子物质，甚至是H2和2，同时3在水中成为溶解氧而利于后续生物活性炭处理，延长了活性炭的使用寿命并进步了其对有机物的去除效果。超滤对高锰酸盐指数的去除率为11.9%，其

7、主要作用是降低浊度并去除细菌、病毒和局部有机物。经过臭氧、活性炭和膜处理，高锰酸盐指数已降至0.85g/L，总去除率达68.0%。UV254各处理单元对UV254的去除效果由图4、表3可以看出，臭氧活性炭工艺对UV254的去除率到达75.6%，而超滤膜对其去除率较低(仅为7.4%)，成品水的UV254为0.014-1，总去除率为83.0%。表3各处理单元对UV254的去除率工程原水臭氧化出水炭滤出水超滤出水UV254(-1)0.0820.0510.020.014去除率(%)37.837.87.4由图5可见，原水的平均T值为2630.46g/L，臭氧化对T的去除率仅为8.73%(这可能是由于原水

8、中可以被臭氧彻底氧化为H2和2的有机物较少)；经活性炭处理后T降为1490.08g/L，去除率达34.48%；超滤膜对T的平均去除率为13.12%，说明活性炭出水中仍可能存在分子质量20000u的有机物分子，超滤出水的T值平均为1145.08g/L，回流水T为1346.02g/L，其值略有升高(可能是由管网冲刷带回的有机物质造成的)但仍远远低于饮用纯水的4g/L的标准，这说明供水水质是可以得到保证的。Aes试验Aes试验是快速筛检致突变物质的生物学方法之一。试验中分别取原水、臭氧化出水、活性炭出水和超滤出水水样各60L，经XAD-2大孔树脂富集后测定水样的致突变性。采用TA98和TA100，在

9、加与不加S9活化系统的条件下以平皿渗入法进展试验。样品以DS(二甲亚砜)作为溶剂进展稀释，同时做阴性对照DS和阳性对照SA(NaN3)、2-AF(2-氨基芴)、2，7-AF,每个样品配成3个剂量组。致突变试验结果以致突变比值R值(平皿回落数与自发回变菌落数之比)表示，凡R值2且有剂量反响关系的水样即为致突变结果阳性，检测结果见表4。表4各处理单元出水Aes试验结果工程剂量(L/P)R值TA98-S9TA98+S9TA100-S9TA100+S9原水0.51.731.731.081.061.03.913.771.391.242.06.466.081.541.36臭氧化出水0.51.021.201

10、.040.981.01.621.601.091.022.01.862.201.231.12活性炭出水0.51.301.111.040.961.01.301.131.170.982.01.321.421.371.02超滤出水0.51.301.201.000.971.01.341.421.011.052.01.731.751.111.22由表4可见，所有水样对TA100菌株均没有致突变性；自来水对TA98菌株有较强的致突变性；经臭氧化处理后，R值2，由于无明显的剂量反响关系，因此判断试验结果可能为阳性；经活性炭和超滤处理后结果呈阴性，说明所采用的深度处理工艺具有较高的毒理学平安性。3.4氮的去除各

11、处理单元对亚硝酸盐氮的去除效果见图6。原水的亚硝酸盐氮浓度平均为0.299g/L，臭氧化出水的亚硝酸盐氮浓度已低于检测限，又由于生物活性炭供氧充足，反硝化过程受到抑制，后续单元也没有再产生亚硝酸盐氮，可见臭氧对亚硝酸盐氮具有较好的去除效果。因臭氧的强氧化作用将亚硝酸盐氧化成为硝酸盐，故出水的硝酸盐氮浓度升高(见表5)。表5各处理单元的硝酸盐氮变化g/L工程原水臭氧出水活性炭出水硝酸盐氮4.6005.0705.369经臭氧化后氨氮浓度由0.088g/L升高至0.100g/L(见图7)，其原因还有待于进一步研究。活性炭出水中的氨氮浓度低于检测限，而硝酸盐氮浓度那么由4.600g/L上升为5.369

12、g/L，在检测期间出厂水硝酸盐氮浓度一直低于10g/L的美国EPA标准，这从另一个侧面说明生物活性炭运行状态良好。4结论活性炭具有良好的脱除余氯的才能，可将余氯由0.15g/L降至0.01g/L；在有机物大部被去除的情况下，出厂水投加0.18g/L以下的l2，通过控制一定的回流比，可以保证较高的卫生学平安性且口感良好。通过各单元的处理可以将浊度降至0.01NTU以下。经过臭氧、活性炭和超滤膜的处理，可将高锰酸盐指数由原水的2.67g/L降至0.85g/L，去除率到达68.0%；UV254由原水的0.082-1降至0.014-1，去除率达83.0%；T由2630.46g/L降至1145.08g/L，去除率为56.33%；Aes试验由阳性转为阴性，具有较好的去除致突变物质的效能。臭氧、活性炭可以将原水中0.299g/L的亚硝酸盐氮和0.088g/L的氨氮降至检测限以下，同时出水硝酸盐氮浓度10g/L，说明生物活性炭具有良好的运行效能。参考文献：1王琳，王宝贞，聂梅生,等.膜与臭氧化生物活性炭组合工艺的运行效能J.中国环境科学，1999，19(6)：566-568.2elleyJPJr,EighyTT,llinsR,etal.Theperfraneandirbilgyfzne-enhanebilgialfiltrat