浅谈水厂深度处理工艺及臭氧―活性炭组合工艺的应用

【摘要】本论文首先就水厂深度处理工艺及臭氧-活性炭组合工艺进行了阐述，然后举例简单论述了水厂深度处理和臭氧的应用。

【关键词】深度处理 臭氧应用

一、前言

随着当今生产生活和工业水平的不断提高，对水厂深度处理工艺的要求也日益渐高。因此，积极采用科学的方法，不断完善水厂深度处理工艺就成为当前一项十分紧迫的问题。

二、水厂深度处理工艺及臭氧-活性炭组合工艺的概述

1、深度处理

深度处理是将二级处理出水经过物理、化学和生物处理去除污水中各种不同性质的杂质的技术。污水深度处理的新技术逐渐被发现，主要有对污水进行消毒、混凝―沉淀―过滤、活性炭吸附、曝气生物滤池、人工湿地、高级氧化、膜处理（包括微滤、超滤、纳滤和反渗透等）和电渗析、离子交换等[3]。当水中污染物含有亚甲蓝活性物质，可采用泡沫分离、活性炭吸附、生物氧化的手段，含有有毒有机物时，采用化学氧化、活性炭吸附的方法进行处理。当废水中含有无机物氨氮时，采用吹脱、生物氧化、化学氧化、离子交换、反渗透等方法，含有磷酸盐，采用混凝、沉淀、生物氧化的方法，存在硝酸盐时，采用生物脱氮、离子交换等方法。

2、臭氧-生物活性炭工艺的概念

臭氧-生物活性炭工艺利用臭氧的强氧化能力将难降解有机物分解为易降解的小分子有机物，再通过活性炭吸附和微生物降解的协同作用将其去除，结合了过滤、吸附、高级氧化和生物处理等多种技术[2]。臭氧在室温下为无色气体，但有臭味，具有较强氧化能力，用于废水处理不仅反应速度快，脱色效果好，不产生污泥和无二次污染，而且可杀菌及除臭，操作简单。活性炭吸附能力强，活性炭可以作为微生物繁殖生长的载体，利用微生物的降解作用，来处理废水，效率更高。

三、浅谈水厂深度处理工艺设计

1、预处理工艺参数和特点

在生物接触氧化池中一定间距交替布置上通和下通垂直挡板，使水流形成上下转弯，与填料充分接触，并且避免短流，提高容积利用率。

2、运行控制

针对污染源水的特点，采用穿孔管曝气，分阶段控制曝气；为防止池内积泥，在布气管下设有集泥槽和穿孔排泥管，预处理池前三分之一排泥周期三天，排泥历时60s，后三分之二排泥周期六天，排泥历时30s，排泥使用快开排泥阀，由PLC进行控制；生物膜脱膜和填料上积泥采用气冲洗，加大气量轮换冲洗，冲洗强度是在正常运行的2-3倍，冲洗周期15天，冲洗历时30min，由人工操作。

3、鼓风机房及配电间

鼓风机房平面尺寸19.5×8.0米，面积284.5m2，土建按15万立方米/日一次建成。设BE200罗茨鼓风机（风量45m3/min、压力0.6kgf/cm2、功率75kw）两台，其中一台变频器，扩建工程预留两台。设BE150罗茨鼓风机（风量22.4m3/min、压力0.6kfg/cm2、功率37kw）两台。

4、“膜”法水处理工艺

水资源短缺成为世界范围内普遍关注的问题，中国的缺水形势尤为严峻。随着经济的高速发展，用水量剧增，而水处理设施的相对落后使水环境质量呈持续恶化的趋势。目前，我国60%～70%的水厂采用的仍是第一代的水处理工艺，即沉淀消毒法，这一工艺对水源地的水质要求较高。但由于有些地区水质上的先天不足，对水厂的水处理系统提出了更高的要求。膜-生物反应器（MBR）等膜法水处理技术是近年发展起来的新技术，由于具有出水水质优良、装置占地面积小等特点，且膜使用寿命长达10年左右，从目前技术来看，膜技术能够非常有效的提高水的生物安全性，例如超滤膜，孔径有几十纳米，原则上说可以讲水中间一切微生物截留下来，使得水的安全性大大提高一步，在污水处理与回用中有很好的应用前景。目前，加拿大泽能环保工程公司生产制造浸没式超滤膜，已经达到了世界领先水平。“膜”法水处理工艺就是利用天然矿石、超滤技术、反渗透技术等多道物理过滤，实现对自来水的生物与化学污染的多级屏障。其中，反渗透膜装置是该处理工艺的核心部分。经反渗透膜的深度处理，能去除水源中绝大部分无机盐、重金属离子以及有害物质，使水质达到生活饮用水标准。如杭州湾新区航丰自来水厂航丰公司投入9000多万元建设了一期5万t供水项目，其中第三代水处理工艺――“膜”法水处理工艺的设备投入就花掉了5000多万元，这一投入是普通5万t水厂项目投入的2倍还要多。为确保供水安全，公司实现了所有设备全自动化控制，可以有效地避免人为操作产生的失误；同时，公司还安装了视频安保系统，一旦有设备出现异常或人为破坏情况产生，系统就会自动报警。

5、臭氧发生室

平面尺寸21.6×12.0米，分两间，一间制臭氧室，水厂深度处理工程一期以液态氧为气源，选择了臭氧产量10kg/h的臭氧发生器（臭氧浓度6%，冷却器水温25℃）两台，一是考虑运行成本，节约液氧用量，臭氧产量宜控制在6kg/h，两台共12kg/h，满足生产需要；二是考虑在一台臭氧发生器检修时，另一台臭氧发生器降低臭氧浓度，臭氧产量10kg/h，能基本满足生产需要。

6、臭氧接触池

平面尺寸17.7×10.3米，水深6米。分两组，每组4万立方米，采用两级布气，布气采用盘式布气帽，布气盘数量80只，前级气量60%，后级40%，接触混合时间15分钟，前级5分钟，后级5分钟，缓冲部分5分钟。尾气破坏装置采用加热催化酶方式，单台处理量73Nm3/h，共两台，正常工作情况下一用一备。

7、活性炭滤池

一期8万立方米/日一座，分为10格，单池面积48m2，滤速7.5m/h，水头损失0.6m，经常冲洗时强度8.0L/s.m2，定期冲洗时强度12.0L/s.m2。滤池采用原有水塔（砂滤水）进行重力反冲洗，冲洗强度由阀门调节，恒水位过滤。滤料组成：承托层由卵石8-16、4-8、2-4、4-8、8-16各50mm组成。活性炭采用1.5mm柱状炭，柱长（2.5～1.25mm）>83%，厚度1800mm。

四、水厂臭氧的应用

1、生活给水处理的流程

现使用的生活饮用水处理流程：原水一级泵房沉砂池（投加混凝剂聚合铝）往复式隔板絮凝池斜管沉淀池清水池二级泵房砂滤池清水池（空气净化-臭氧投加）氧化塔活性炭池清水池生活给水泵房用户。

2、臭氧-生物活性炭组合

活性炭主要依托于吸附作用，虽然在当前的净水工艺中得到普遍应用，但是活性炭吸附也不免存在缺点，即颗粒状活性炭需要定期再生，从而维持活性炭的活性。在上世纪七十年代，就能够将活性炭的操作时间延长，同时可以有效地去除生物可分解性有机物，对此方面的研究也逐渐展开。近些年，臭氧-生物活性炭组合工艺在城市深度水厂中的应用较为广泛，并且对于饮用水水质的改善发挥了良好的作用。特别是在我国上海、广州、北京、昆明以及杭州等地都有普遍应用。

3、臭氧发生器

某厂最初采用国产立式臭氧发生器4台，每台臭氧产量为1kg/h。但实际运行时受电压等因素影响，产量只能达到0.5kg/h，臭氧化空气中臭氧的浓度为56mg/L，需同时运行34台才能满足要求，效率很低。且因玻璃放电管强度不够，经常破裂，维护量较大。后改为卧式臭氧发生器，实际运行产量略有提高，可达到0.7kg/h，但其余的改观不大。为此，该厂又从美国、瑞士分别引进了一套高产量臭氧发生系统，投入使用。现两台设备互为备用，能保证臭氧的平稳供给。

5、薄膜净水技术在净水厂中的应用

净水厂在原有基础上进行技术改造增设薄膜高级净水设备，成为当前世界上最大的双膜法净水厂。水厂采用薄膜净水技术，易言之，采用低压逆渗透膜单元和超滤膜单元整合系统处理技术，对水中重金属离子、病毒、寄生孢子、胶体颗粒以及悬浮固体等对人体有害的化学物质进行深度过滤，并且节省了化学药剂量，降低了污泥产量。薄膜净水技术在该水厂中的运行表明，双膜法水质处理能够有效地提升水质，获得良好的工程效果。

五、结束语

水厂深度处理工艺中臭氧-活性炭联合工艺的应用对水厂深度处理具有十分重要的作用。我们必须将深度处理工艺及臭氧的应用融合到水厂的管理工作中。

参考文献

[1]尹宇鹏，任永强.臭氧生物活性炭工艺深度处理微污染原水[J].环境科学与技术，2011

[2]王春生.污水再生利用水质标准和处理工艺探讨[J].中国给水排水，2010