臭氧生物活性炭技术交流

关于臭氧生物活性炭技术交流思考问题？为什么要建设臭氧生物活性炭深度处理工艺？臭氧生物活性炭深度处理工艺净水原理是什么？应如何调试运行？臭氧生物活性炭深度处理工艺运行中可能会存在哪些隐患？应如何应对？活性炭滤池前置、后置？下向流、上向流？三种工艺流程有何不同？第2页,共67页，2024年2月25日，星期天交流内容O3-BAC工艺简介1O3-BAC工艺调试与运行2活性炭的特性及选型34不同工艺流程的比较分析第3页,共67页，2024年2月25日，星期天交流内容O3-BAC工艺简介1O3-BAC工艺调试与运行2活性炭的特性及选型34不同工艺流程的比较分析第4页,共67页，2024年2月25日，星期天臭氧生物活性炭深度处理工艺第5页,共67页，2024年2月25日，星期天臭氧生物活性炭深度处理工艺第6页,共67页，2024年2月25日，星期天为什么要建臭氧生物活性炭？感官指标色度高明显泥土气味铁锰含量较高CODMnNH3-N微污染原水第7页,共67页，2024年2月25日，星期天为什么要建臭氧生物活性炭？原水突发性事件近年来原水突发性污染事件频发，应加强水源地建设与水厂净水工艺改造，提高抗风险能力。第8页,共67页，2024年2月25日，星期天为什么要建臭氧生物活性炭？生活饮用水水质卫生要求，是指在居民取水点处的水质应符合GB5749-2006的要求。GB5749-2006是我国保障饮用者饮水安全的基本技术文件，为强制执行的标准，具有法律效力。常规指标：指能反映生活饮用水水质基本状况的水质指标。非常规指标：根据地区、时间或特殊情况需要实施的生活饮用水水质指标。GB5749-2006第9页,共67页，2024年2月25日，星期天GB5749-2006为什么要建臭氧生物活性炭？指标类别GB5749-1985GB5749-2006生物学指标26消毒剂14毒理学指标无机化合物15107421有机化合物553感官性状和一般理化指标1520放射性物质22总计35106第10页,共67页，2024年2月25日，星期天为什么要建臭氧生物活性炭？微生物指标增加了大肠埃希氏菌、耐热大肠菌群、贾第鞭毛虫和隐孢子虫；修订了总大肠菌群；饮用水消毒剂增加了一氯胺、臭氧、二氧化氯；毒理指标中无机化合物增加了溴酸盐等，修订了硝酸盐等；有机物化合物增加了甲醛、三卤甲烷、五氯酚、敌敌畏等，修订了四氯化碳；感官性状和一般化学指标增加了耗氧量、氨氮等，修订了浑浊度。GB5749-2006第11页,共67页，2024年2月25日，星期天由于常规净水工艺以去除浊度及灭活细菌为主，对于溶解性有机物、NH3-N的去除能力十分有限，微污染原水经常规工艺处理后，出厂水无法达到GB5749-2006的要求。取水泵房混凝沉淀过滤清水库出水常规处理工艺的技术局限为什么要建臭氧生物活性炭？第12页,共67页，2024年2月25日，星期天江苏省优质供水要求为什么要建臭氧生物活性炭？全面推进城市供水深度处理改造全覆盖，力争5年后自来水出厂能“直接喝”第13页,共67页，2024年2月25日，星期天为什么要建臭氧生物活性炭？第14页,共67页，2024年2月25日，星期天臭氧生物活性炭深度处理工艺第15页,共67页，2024年2月25日，星期天臭氧生物活性炭工艺原理取水泵房预臭氧接触池沉淀池石英砂滤池后臭氧接触池活性炭滤池清水库出水臭氧生物活性炭工艺流程第16页,共67页，2024年2月25日，星期天臭氧净水机理臭氧生物活性炭工艺原理臭氧的氧化还原电位为2.076mV，具有非常强的氧化能力臭氧能够有效的杀灭水中的微生物、细菌及藻类臭氧能够有效的降低过程水的色度、嗅味及铁锰离子浓度预臭氧具有明显的助凝作用，能够有效的降低混凝剂投加量后臭氧能够通过氧化作用将大分子难降解污染物转化成小分子易降解污染物，提高后续生物活性炭的氧化降解能力在实际生产运行中，应根据水质情况及时调整臭氧投加量第17页,共67页，2024年2月25日，星期天活性炭净水机理臭氧生物活性炭工艺原理活性炭具有非常强吸附能力，能迅速吸附水中的污染物；活性炭能富集水中的微生物，从而形成生物活性炭；活性炭表面的生物膜具有生物吸附和生物氧化降解的双重作用，炭层中的生物膜对活性炭具有再生作用。第18页,共67页，2024年2月25日，星期天臭氧与活性炭的联合作用臭氧生物活性炭工艺原理臭氧的投加可以为后续的生物活性炭处理提供充足的氧；臭氧可以将难生物降解的化合物转化成易于生物降解的有机化合物，促进后续生物活性炭处理效率；活性炭可吸附、浓缩水中的污染物，又是生物的载体；生物活性炭可以有效降解AOC，提高出水的化学安全性。第19页,共67页，2024年2月25日，星期天臭氧生物活性炭工艺原理臭氧生物活性炭净水机理第20页,共67页，2024年2月25日，星期天臭氧生物活性炭深度处理工艺第21页,共67页，2024年2月25日，星期天O3-BAC工艺运行主要影响因素原水水质：水中有机物的组成和特性、水温等；净水工艺：净水工艺流程；炭滤池工艺参数及活性炭：炭滤池工艺参数、活性炭性质。第22页,共67页，2024年2月25日，星期天交流内容O3-BAC工艺简介1O3-BAC工艺调试与运行2活性炭的特性及选型34不同工艺流程的比较分析第23页,共67页，2024年2月25日，星期天不同类型活性炭滤池的比较分析第24页,共67页，2024年2月25日，星期天不同类型活性炭滤池的比较分析第25页,共67页，2024年2月25日，星期天不同类型活性炭的表面特征分析柱状破碎炭颗粒活性炭外观压块破碎炭第26页,共67页，2024年2月25日，星期天不同类型活性炭的表面特征分析柱状破碎炭空白活性炭的SEM扫描压块破碎炭第27页,共67页，2024年2月25日，星期天不同类型活性炭的表面特征分析柱状破碎炭空白活性炭的AFM分析压块破碎炭压块破碎炭表面起伏较大，高低极差超过1500nm，突起较多，而柱状破碎炭炭的表面较为平滑，起伏较小，高低极差在700nm左右。第28页,共67页，2024年2月25日，星期天不同类型活性炭滤池的比较分析第29页,共67页，2024年2月25日，星期天柱状破碎炭表面活性炭的SEM扫描压块破碎炭活性炭表面粘附着了大量的球菌、杆菌以及丝状菌等，而且压块破碎炭表面的微生物附着量及密度要高于柱状破碎炭表面。不同类型活性炭的微生物附着情况第30页,共67页，2024年2月25日，星期天不同类型活性炭的微生物附着情况活性炭表面微生物量分析在不同的炭滤池深度，压块破碎炭的生物附着量均高于柱状破碎炭。不同类型活性炭的生物附着情况（4#为压块破碎炭，16#为柱状破碎炭）第31页,共67页，2024年2月25日，星期天不同类型活性炭滤池的比较分析第32页,共67页，2024年2月25日，星期天不同类型活性炭的CODMn、NH3-N去除情况不同类型活性炭的运行效果比较在取样期间内，压块破碎炭对于CODMn及NH3-N的处理效果略高于柱状破碎炭，但区别不大。处理效果第33页,共67页，2024年2月25日，星期天细菌泄露情况活性炭表面的生物膜在降解污染物的同时也给出水带来了生物安全性风险。在该取样周期内活性炭滤池出水中的异养菌总数随着运行时间而明显增加，且远远超过相关国家标准，因此运行周期的控制及出厂水的消毒就显得极为重要。同一运行周期内活性炭滤池的异养菌泄露情况不同类型活性炭的运行效果比较第34页,共67页，2024年2月25日，星期天交流内容O3-BAC工艺简介1O3-BAC工艺调试与运行2活性炭的特性及选型34不同工艺流程的比较分析第35页,共67页，2024年2月25日，星期天O3-BAC工艺调试与运行第36页,共67页，2024年2月25日，星期天O3-BAC工艺调试与运行第37页,共67页，2024年2月25日，星期天无论采用何种活性炭，运行初期炭滤池出水的pH均会显著升高，超过GB5749-2006中关于出厂水pH值为6.5-8.5的相关规定。因此，在生物活性炭滤池工艺调试期间，需要对活性炭进行预处理以降低其出水的pH值。比较常用的方法有：酸洗法、水浸泡法（连续浸泡和间歇浸泡）和水稀释法。活性炭运行初期pH的控制臭氧生物活性炭工艺调试第38页,共67页，2024年2月25日，星期天生物挂膜一般有人工投加菌种挂膜和动态培养自然挂膜2种方法。生物活性炭挂膜主要受进水水质和滤池运行参数的影响。生物活性炭挂膜过程中异养菌和自养菌（亚硝酸细菌和硝化细菌）的生长，氮的形态的转化以及NO2-N积累问题与控制。如何判断活性炭表面生物膜是否生长成熟？COD，NH3-N，NO2-N，生物镜检。生物活性炭挂膜臭氧生物活性炭工艺调试第39页,共67页，2024年2月25日，星期天O3-BAC工艺调试与运行第40页,共67页，2024年2月25日，星期天预臭氧与后臭氧投加量的控制；水厂加氯随季节水质变化的控制；臭氧生物活性炭工艺各处理构筑物的运行管理；活性炭滤池运行参数的调控；臭氧生物活性炭工艺运行控制相关运行参数的调控第41页,共67页，2024年2月25日，星期天原水溴离子含量超过50ug/L时有超标风险；控制臭氧的总投加量；投加硫酸铵；投加双氧水。臭氧生物活性炭工艺运行控制溴酸盐控制第42页,共67页，2024年2月25日，星期天O3-BAC工艺调试与运行第43页,共67页，2024年2月25日，星期天取水泵房预臭氧接触池沉淀池石英砂滤池后臭氧接触池活性炭滤池清水库矾液加氯加氨出水炭滤池作为最后一级处理工艺，某些耐氯性微型动物如果进入管网中，必然会对饮用水的感观及安全性构成严重威胁。出厂水微型动物泄露风险O3-BAC工艺微型动物泄露与控制第44页,共67页，2024年2月25日，星期天微型动物种类繁多，分布广泛，在世界各地的湖泊、水库等地表水中均能发现。水温是影响微型动物水平分布的一个重要因素。此外，微型动物的群落结构还与原水水质密切相关。当采用湖泊、水库等地表水水作为饮用水水源时，微型动物将不可避免的进入到饮用水处理系统中。水源中存在的广泛性O3-BAC工艺微型动物泄露与控制第45页,共67页，2024年2月25日，星期天微型动物生长环境发生变化，进入混凝沉淀后，一部分被明显的去除，另外，某些微型动物会在净水构筑物中生长繁殖。在常规水处理工艺中，砂滤池是去除颗粒物的最后屏障，滤砂的性质及运行参数对微型动物的迁移转化具有重要影响。常规处理工艺的影响O3-BAC工艺微型动物泄露与控制第46页,共67页，2024年2月25日，星期天一定量的微型动物存在于滤池中有利于生物净化，但密度过高，则会带来不利影响。生物活性炭滤池中微型动物生长受到进水微型动物密度、水温、反冲洗、运行时间等因素的影响。臭氧活性炭工艺在我国的应用日益广泛，由于生物活性炭滤池微型动物孳生繁殖引起的水质问题将日益突出。活性炭滤池中的生长繁殖O3-BAC工艺微型动物泄露与控制第47页,共67页，2024年2月25日，星期天微型动物对饮用水水质的影响首先表现在对感官的影响，导致用户对水质的抱怨和投诉，甚至引起社会恐慌。微型动物对生活饮用水质影响的另一个重要方面是致病风险:直接致病（两虫）、间接致病。微型动物即使已经被加氯灭活，在管网中仍可以作为细菌等微生物的生长基质，影响水厂最终的供水水质。饮用水中微型动物的危害O3-BAC工艺微型动物泄露与控制第48页,共67页，2024年2月25日，星期天预氧化与混凝沉淀的协同作用；优化砂滤池的运行管理；控制炭滤池中微型动物的过度孳生（砂垫层）；水处理工艺的优化控制（膜处理工艺、活性炭池结合后续砂滤池过滤的组合工艺）。饮用水中微型动物的控制O3-BAC工艺微型动物泄露与控制第49页,共67页，2024年2月25日，星期天O3-BAC工艺调试与运行第50页,共67页，2024年2月25日，星期天A水厂生产运行情况分析工艺处理效果对引起水中色度的腐殖酸物质，臭氧能够破坏其炭炭双键、苯环等生色基团，一日生色基团遭破坏，水中的色度即可大幅度降低。此外，臭氧还也可以氧化铁和锰等无机成色离子，因此臭氧生物活性炭工艺可以很好的降低水中的色度。2011年度深度处理与常规处理出厂水色度比较第51页,共67页，2024年2月25日，星期天集臭氧氧化、活性炭吸附及生物降解于一身的臭氧生物活性炭深度处理工艺可以大大降低出厂水中的CODMn。A水厂生产运行情况分析工艺处理效果第52页,共67页，2024年2月25日，星期天深度处理的的矾基单耗明显低于常规处理工艺，臭氧生物活性炭工艺在水温适宜季节具有明显的助凝作用，能够节约矾基50%左右。2011年度6-8月份矾基单耗的比较情况A水厂生产运行情况分析工艺处理效果第53页,共67页，2024年2月25日，星期天原水中氨氮的去除效果受水温影响明显，当水温>10℃时，炭滤池出水的氨氮可以稳定达到新国标要求。但在水温较低时，硝化细菌的生长受到抑制，且活性较低，因此氨氮去除效果下降，炭滤池出水氨氮>0.5mg/L。2011年9-12月份炭滤池出水的NH3-N情况A水厂生产运行情况分析工艺处理效果第54页,共67页，2024年2月25日，星期天臭氧投加量的控制

预臭氧0.5-0.8mg/L，后臭氧0.8-1.2mg/L。加氯加氨随季节水质变化的控制

控制出厂水氨氮小于0.5mg/L，余氯满足要求。炭滤池运行周期的调控

水温稳定在<10℃时，炭滤池运行周期为120h；当水温在10℃至25℃时，炭滤池运行周期为96h；当水温稳定在>25℃时，炭滤池运行周期为72h。A水厂生产运行情况分析工艺运行控制第55页,共67页，2024年2月25日，星期天高温期间藻类孳生砂滤池中出现沙蚕低温期间出厂水氨氮可能超标微型动物泄露隐患A水厂生产运行情况分析存在问题与应对措施第56页,共67页，2024年2月25日，星期天交流内容O3-BAC工艺简介1O3-BAC工艺调试与运行2活性炭的特性及选型34不同工艺流程的比较分析第57页,共67页，2024年2月25日，星期天取水泵房预臭氧接触池沉淀池石英砂滤池后臭氧接触池下向流活性炭滤池清水库出水臭氧生物活性炭工艺流程一不同工艺流程的比较分析传统流程，炭滤池进水水质较好，具有生物泄露风险。第58页,共67页，2024年2月25日，星期天取水泵房预臭氧接触池沉淀池后臭氧接触池下向流活性炭滤池石英砂滤池清水库出水不同工艺流程的比较分析臭氧生物活性炭工艺流程二改进流程，生物安全性较高，但炭滤池运行可能存在堵塞现象。第59页,共67页，2024年2月25日，星期天不同工艺流程的比较分析臭氧生物活性炭工艺流程二净水厂处理规模（万m3/d)原水福州东南水厂15闽江下游上海徐泾水厂4淀浦河（已换成青草沙）上海闵行水厂60黄浦江杭州清泰水厂30钱塘江第60页,共67页，2024年2月25日，星期天某些微型动物耐氯性较强，需要较大的CT值才能降低其活性甚至灭活；浮游微型动物迁移能力较强，其活性较高的个体具有穿透砂滤池的风险；加氯灭活和砂滤拦截实现了对微型动物的协同控制作用:砂滤可延长加氯灭活的接触时间,加氯灭活则通过降低微型动物的迁移能力提高了砂滤拦截效果.加氯灭活与砂滤拦截的协同作用不同工艺流程的比较分析臭氧生物活性炭工艺流程二第61页,共67页，2024年2月25日，星