臭氧-生物活性炭
作者:南京金旭保潔外包服務公司 時間:2017-03-21 09:12:27 信息來源:本站原創(chuàng) 點擊: 次
臭氧氧化與臭氧發(fā)生器 臭氧是強氧化劑,可以除嗅、脫色、去除有機物與增加有機污染物的可生物降解性,在給水處理中得到廣泛應用??沙粞醢l(fā)生裝置在我國目前還正處于發(fā)展階段,臭氧發(fā)生器幾乎被美國OZONIA與德國維得克壟斷。這兩年臭氧設備與制氧裝置的制造我國企業(yè)正在努力突破,迎頭趕上,青島國林公司已生產(chǎn)出6、10甚至20kgO3/h管式(搪瓷管)臭氧發(fā)生器。青島膠州科脈公司正在生產(chǎn)2、5kgO3/h板式發(fā)生器,盡管質量上與國際上還有差距,關鍵的是我國自制的發(fā)生器已經(jīng)突破10kgO3/h,基本上可以滿足給水事業(yè)發(fā)展的需要。從價格上占有優(yōu)勢(1kgO3/h國際上要30萬元,我國<20萬元),在售后服務方面較之國外公司更有長處,可望不斷提高產(chǎn)品質量滿足我國需求。 制氧裝置多有生產(chǎn),原理皆同,就是設備、零部件的供應不如國外,在必要的氣動閥、分子篩方面從國外引進、提高質量,就能夠適應臭氧生產(chǎn)需要。 3.2活性炭與生物活性炭 活性炭市場上有粉碎碳、柱狀碳、壓塊粉碎碳,價格不一,粉碎碳多在4500元~5000元/噸,柱狀碳約為5500元/噸,壓塊碳在6500元/噸左右。 壓塊碳系將煤磨成粉(50m),加入石油基粘結劑壓成塊,再粉碎后按需要425℃去除有機物,嚴格控制近1000℃進行活化。壓塊碳吸附性能有很大提高,密度高,耐磨,可再生5~6次。m粉碎碳系將煤直接粉碎、篩分、烘熔、活化。3.2.1 碳的選擇與O3-BAC將壓塊碳(泰興)與柱狀碳(ZJ-15)對原水的CODMn做吸附等溫線。 吸附等溫線試驗結果分析處理后代入Freundrich公式,得: 壓塊碳:q=14.7Ce0.82 (1) ZJ-15碳:q=4.0Ce0.76 (2) 式中: q – 吸附容量,mg/g; Ce - 平衡濃度,CODMn,mg/L。 用壓塊碳進行O3-BAC試驗,此時活性炭成為生物活性炭,進水平均CODMn1.34mg/L,經(jīng)O3氧化為1.14mg/L,活性炭后0.51mg/L,8個月的試驗,平均去除率為62.2%,不考慮運行初期碳的吸附率高的因素,平均去除率約為55%。該試驗進水水質較好,臭氧投量稍高3~4mg/L,但總的吸附效果要比其他試驗點O3-BAC(用柱狀碳)長期運行平均去除率30~40%為高。以常規(guī)處理去CODMn除35%計,加上深度處理O3-BAC(粉碎碳)對CODMn去除40%,O3-BAC(壓塊碳)去除CODMn50%,推算原水CODMn為6、7、8、9mg/L時綜合工藝出水COD值。 采用粉碎碳時原水CODMn8mg/L時綜合工藝出水CODMn為3.12mg/L已經(jīng)超過水質標準3mg/L,而采用壓塊碳當原水CODMn為9mg/L時,綜合工藝出水CODMn2.93mg/L仍<3mg/L。 以上為推算結果,進一步將用粉碎碳、壓塊碳、柱狀碳用同一原水進行長期比較試驗,從宏觀指標CODMn比較,以確定處理效果,從而解決O3-BAC工藝中應采用價廉的粉碎碳(目前大多數(shù)自來水廠采用),還是價格較貴的壓塊碳(國外水廠采用)。同時還將進行單個微量有機物的加標試驗,比較不同碳的去除效果。如果壓塊碳去除CODMn 值高,去除微量有機物效果好,則從性能、價格全面比較,從而證明采用壓塊碳的可取性。 3.2.2 兩級 O3-BAC 寧波自來水公司曾進行兩級O3-BAC工藝試驗,在進水CODMn 5.6mg/L時,一級O3-BAC(O3投量3.0mg/L)去除43%,出水CODMn 為3.2mg/L,二級O3投量1.5mg/L, O3-BAC在進水CODMn 為3.2mg/L時去除率達47%,出水達到1.7mg/L。兩級O3-BAC總去除CODMn 70%左右,較一級 O3-BAC大有提高。以常規(guī)處理去除 CODMn 35%計,兩級 O3-BAC進一步去除70%,綜合工藝總去除率約為80%,可以推算出原水CODMn 可達15mg/L,出水仍然達標。值得置疑的是第二級 O3-BAC能否長期地維持有效去除率,試驗采用的碳是新碳還是老碳,試驗維持多久,如真采用兩級 O3-BAC可以取得70%左右效果,則不失為 O3-BAC的突破。 3.3活性炭再生 活性炭吸附飽和后應該再生處理,不應丟棄,再生后吸附能力不但不會降低,還能稍有增加,再生時損耗(包括運輸過程損失與升溫損失)約為10%,每再生1噸約需2000元,補充新碳500元,總共2500元。 據(jù)嘉興地區(qū)統(tǒng)計,活性炭如用一年換碳每m3水需0.09元,用2年為0.06元,3年則僅需0.03元,用后再生,則運轉費還將經(jīng)濟。 當上海、廣州、浙江、杭州、嘉興地區(qū)大規(guī)模采用O3-BAC工藝前,應在各地區(qū)設置活性炭再生廠以便就地再生補充,為提高居民生活飲用水水質服務。 O3-BAC工藝將廣泛得到應用,工程投資約在250元/m3/d左右,運轉費0.2元~0.3元/m3,在當今水位每m31元~2元之際增加0.2~0.3元應可被接受 3.4 膜技術的應用 各種膜技術:微濾、超濾、納濾、反滲透在分質給水系統(tǒng)制取純凈水與飲用凈水中都已有效地應用。在污水回用、工業(yè)給水中也已有應用實例,惟在市政供水中尚未見報道。廣東東莞虎門曾建成10, 000m3/d的微濾工程凈化受污染的東江水,但因去除溶解性有機物不理想并未成功。 3.4.1微濾、超濾 當原水水質好,且有濁度、細菌需去除的情況,如清潔的水庫水、泉水,此時微濾、超濾都將有好的凈化效果。 在地下水中硬度、硝酸鹽超標時,采用納濾膜能很好地去除無機鹽與有機污染。北京水源三廠正進行著有效的試驗。天津郊區(qū)利用納濾去除地下水中的氟很有成效。 當附近無其他水源,遠距離調(diào)水成本太高,目前取水水源又遭到較為嚴重污染,即使增加 O3-BAC工藝仍不能達標時,納濾技術的應用將不可避免。 利用微濾、超濾直接凈化地表水,以及采用混凝-微濾、混凝-過濾-微濾(或超濾)已有試驗結果。對于微污染水源采用混凝-沉淀-投加粉末碳-微濾也都有試驗。 清華大學、上海荏原環(huán)保公司、嘉源給水排水公司聯(lián)合在嘉興南門水廠做了較長時間試驗。原想利用膜生物反應器加入粉末碳有效地去除CODMn,但試驗結果不甚理想,膜反應器中投加粉末碳只有吸附效果,未能起到生物碳的作用,不如先進入顆粒活性炭濾池然后再進入微濾。這樣,膜生物反應器并不適宜于處理微污染原水。 3.4.2納濾 納濾技術在濾池后一般可去除CODMn60~70%,再加上前處理去除35%,總去除率可達75~80%,較之常規(guī)處理加O3-BAC總去除CODMn55~65%為高。因此在O3-BAC工藝中仍達不到要求時,高效去除CODMn的技術當屬納濾。當無機離子不高,主要去除有機物時可選與之相適應的納濾膜。 納濾膜我國尚不能生產(chǎn),國際上膜價格已逐漸下降。目前納濾裝置(與反滲透相當)的投資約為600元/m3/d,超濾膜我國可生產(chǎn)且質量不差,超濾裝置投資約為300元/m3/d,國外超濾裝置也需600元/m3/d。 納濾技術每m3水的運行費用需視原水水質、膜清洗的耗藥費、水費、升壓0.8-1.0MPa所需電費以及占重要比重的膜價格與使用壽命而定。一般正常情況下納濾膜可使用2~3年,超濾膜約為3~5年。 3.5關于凈化工藝中氨氮的去除 在具有預處理、常規(guī)處理、深度處理(O3-BAC)綜合工藝中,水中NH4+-N有可能在以下環(huán)節(jié)去除: (1) 在預加氯過程中氯與氨的化合或在生物預處理中得到去除; (2) 在混凝沉淀過程中去除以懸浮顆粒、膠體態(tài)存在的有機氮與氨氮; (3) 在濾池濾層中長有生物膜的砂粒層的生物降解作用; (4) 經(jīng)O3氧化得到充氧的水再流過生物碳層被生物降解; (5) 適合后加氯消毒時部分氨被化合。 原水中氨氮經(jīng)過以上多級屏障得到去除,其中伴隨著NO2--N被生物氧化成NO3--N的作用。因此不用過分強調(diào)生物預處理的氨氮去除率,而采用諸如降低濾速、增加接觸時間、增加氣水比等耗費過大的代價來換取高氨氮去除率。只需充分發(fā)揮每一技術環(huán)節(jié)的生物作用(例如斜板上的生物膜等)就能較好地、全面地去除。 生物預處理可以有效降低氨氮(70%~90%)與去除部分CODMn(視不同填料約為5%~20%),能產(chǎn)生生物絮凝而減少混凝劑(約1/3)。但由于停留時間1~1.5h,構筑物體積大、占地面積大,需投入適當資金(100~120元/m3/d)。因此生物預處理適用于在只有常規(guī)處理工藝、原水氨氮較高、CODMn較高,當采用生物預處理后整個工藝就能較好去除氨氮與CODMn,使出水達標的情況。 當有深度處理O3-BAC時,如氨氮并不很高(如小于3mg/L),可以不設生物預處理,采用預O3氧化(如上海周家渡水廠),使后續(xù)混凝沉淀過程、過濾濾料層與BAC發(fā)揮生物降解作用,有效去除氨氮。 4.消毒 消毒是給水處理工藝的的重要組成部分。氯消毒是國內(nèi)外適合主要的消毒技術,美國自來水廠中約有94.5%采用氯消毒,中國據(jù)估計99.5%以上自來水廠采用氯消毒。但氯消毒近二十年受到很大挑戰(zhàn),主要由于下面三個方面的原因:1)消毒副產(chǎn)物問題。越來越多的消毒副產(chǎn)物如三鹵甲烷、鹵乙酸、鹵代腈、鹵代醛等在飲用水中被發(fā)現(xiàn)。三鹵甲烷和鹵乙酸由于其強致癌性已成為控制的主要目標,而且也分別代表了揮發(fā)性和非揮發(fā)性的兩類消毒副產(chǎn)物。美國專門有消毒劑和消毒副產(chǎn)物法(D/DBPs RULE)對氯消毒劑和消毒副產(chǎn)物進行了規(guī)定,中國衛(wèi)生部《生活飲用水衛(wèi)生規(guī)范》和建設部新的行業(yè)標準《城市供水水質標準》也都準備將消毒副產(chǎn)物增加到水質標準中。因此氯消毒副產(chǎn)物的控制十分關鍵。2)賈第蟲和隱孢子蟲的問題。由于兩蟲有抗氯性,特別是隱孢子蟲,氯消毒幾乎不起作用,因此采用新的有效的消毒方式以保證飲用水安全性十分必要。3)飲用水生物穩(wěn)定性問題。由于飲用水中生物可同化有機碳的存在,細菌能在管網(wǎng)中生長并形成生物膜,即使管網(wǎng)中余氯量很高也很難完全控制細菌的再生長,并對水質和輸水管造成不利影響。 為了保證飲用水的安全性,包括微生物指標和消毒副產(chǎn)物指標將越來越嚴格,因此有必要對消毒技術進行改進。目前可行的方法有: 4.1優(yōu)化氯消毒。 因為氯消毒是現(xiàn)階段的主體消毒技術,而且可以預計在短期內(nèi)不會有根本變化,因此對氯消毒進行技術優(yōu)化十分必要。手段包括:1)對清水池設計進行改進,以Ct10為設計和運行依據(jù);2)以氯和氯胺消毒有機組合的方式;3)多點加氯;4)采用統(tǒng)合式IDDF模型作為氯消毒設計框架(Integrated Disinfection Design Frameworks)。 4.2采用紫外線消毒 紫外線是指電磁波波長處于200 ~ 380 nm的光波,一般分為三個區(qū),即UVA(315 ~ 380 nm)、UVB(315 ~ 280 nm)、UVC(200 ~ 280)。低于200 nm的遠紫外線區(qū)域稱為真空紫外線,極易被水吸收,因此不能用于消毒。用于消毒的紫外線是UVC區(qū),即波長為200~280nm的區(qū)域,特別是254nm附近。紫外線消毒機理與前面的氧化劑不同,是利用波長254nm及其附近波長區(qū)域對微生物DNA 的破壞,阻止蛋白質合成而使細菌不能繁殖。由于紫外線對隱孢子蟲的高效殺滅作用和不產(chǎn)生副產(chǎn)物,紫外線消毒在給水處理中顯示了很好的市場潛力。 紫外線的滅菌作用適合早在20世紀初由英國學者貝納德和莫加報道,真正開始應用為二十世紀六十年代。早期主要是低壓汞燈(LP),九十年代中壓汞燈(MP)和脈沖汞燈(P-UV)得到研究、應用。 紫外線消毒技術在飲用水處理中的應用自1993在美國Milwaukee市爆發(fā)隱孢子蟲病后倍受青睞年,因為氯消毒不能有效殺滅隱孢子蟲卵囊,而研究發(fā)現(xiàn)紫外線對隱孢子蟲卵囊有很好殺滅效果。而且在常規(guī)消毒劑量范圍內(nèi)(40 mJ/cm2)紫外線消毒不產(chǎn)生有害副產(chǎn)物,因此在西方發(fā)達國家應用實例在近幾年增加十分迅速,特別是在小型水廠。為此國際紫外線協(xié)會(IUVA)在1999年成立。 美國對新技術在飲用水處理中的應用歷來比較遲緩、保守,但對紫外技術的應用則采取了出乎以外的快速行動。美國環(huán)保局在實驗室證實紫外消毒對隱孢子蟲的滅活有效后僅僅5年就批準了紫外線消毒在飲用水中的應用。大型水廠如西雅圖水廠今年將建成紫外消毒系統(tǒng),紐約自來水廠計劃2006年建成紫外線消毒系統(tǒng)(見Water 21, 2004年第8期19-20頁)。 紫外線消毒的優(yōu)點有:1)對致病微生物有廣譜消毒效果、消毒效率高;2)對隱孢子蟲卵囊有特效消毒作用;3)不產(chǎn)生有毒、有害副產(chǎn)物;4)不增加AOC、BDOC等損害管網(wǎng)水質生物穩(wěn)定性的副產(chǎn)物;5)能降低嗅、味和降解微量有機污染物;6)占地面積小、消毒效果受水溫、pH影響小。紫外線消毒的缺點主要有:1)沒有持續(xù)消毒效果、需與氯配合使用;2)石英管壁易結垢,降低消毒效果;3)消毒效果受水中SS和濁度影響較大;4)被殺滅的細菌有可能復活;5)國內(nèi)使用經(jīng)驗較少。 4.1采用二氧化氯和臭氧消毒 為了滅活兩蟲、減少氯代消毒副產(chǎn)物,采用二氧化氯和臭氧消毒成為新的選擇之一。二氧化氯有以下幾點優(yōu)點:1)殺菌效果好、用量少,作用快,消毒作用持續(xù)時間長,可以保持剩余消毒劑量;2)氧化性強,能分解細胞結構,并能殺死孢子;3)能同時控制水中鐵、錳、色、味、嗅;4)受溫度和pH影響小;5)不產(chǎn)生三鹵甲烷和鹵乙酸等副產(chǎn)物。臭氧消毒有以下優(yōu)點:1)殺菌效果好、用量少,作用快,2)能同時控制水中鐵、錳、色、味、嗅,3)不產(chǎn)生鹵代消毒副產(chǎn)物。因此二氧化氯消毒在我國某些水廠已經(jīng)開始得到應用;臭氧消毒也在中水回用中有應用。 但二氧化氯和臭氧消毒都有各自的缺點。二氧化氯消毒的缺點是:1)二氧化氯消毒產(chǎn)生無機消毒副產(chǎn)物亞氯酸根離子(ClO2-)和氯酸根離子(ClO3-),二氧化氯本身也有害,特別是在高濃度時,因此美國EPA消毒劑和消毒副產(chǎn)物法和我國建設部的《城市供水水質標準》的水質標準(報批稿)對此都有規(guī)定。2)另外二氧化氯的制備、使用也還存在一些技術問題,二氧化氯發(fā)生過程操作復雜,試劑價格高或純度底,二氧化氯的運輸、儲藏的安全性較差,因此國內(nèi)盡管目前二氧化氯在小規(guī)模的給水廠有應用,但大型水廠還未見使用的報道。 臭氧消毒的缺點是:臭氧分子不穩(wěn)定,易自行分解,在水中保留時間很短,小于30分鐘,因此不能維持管網(wǎng)持續(xù)的消毒效率,而且臭氧消毒產(chǎn)生溴酸鹽、醛、酮和羧酸類副產(chǎn)物,其中溴酸鹽在水質標準中有規(guī)定,醛、酮和羧酸類副產(chǎn)物部分是有害健康的化合物,部分使管網(wǎng)水生物穩(wěn)定性下降,因此臭氧消毒在使用中受到一定的限制。對于大、中型管網(wǎng)系統(tǒng),采用臭氧消毒時必須依靠氯來維持管網(wǎng)中持續(xù)的消毒效果 因此從發(fā)展的角度看,在氯、紫外線、二氧化氯和臭氧等主流消毒技術中,紫外線極其組合消毒技術由于其消毒效率高,不產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物或產(chǎn)生的消毒副產(chǎn)物少在給水處理中將有很好的前途。 此頁面產(chǎn)品介紹與文章來源于網(wǎng)絡,不代表本網(wǎng)站官方觀點,如有版權者需要刪除請與本網(wǎng)站聯(lián)系刪除文章!