不同深度的水处理工艺对比试验研究 4页

器给水排水工程WaterSupply黩DrainageEngineering不同深度的水处理工艺对比试验研究高爱华(北京海斯顿水处理设备有限公司，北京101102)摘要：采用中试装置，研究了常规处理工艺分别与活性炭工艺、超滤组合进行深度处理，结果表明：臭氧活性炭工艺对有机物的去除效果要好于超滤，出水CODuV254、DOC等指标均优于超滤工艺；超滤工艺对浊度、颗粒物和微生物方面的去除效果要优于活性炭工艺，其原因在于不同的去除机理。关键词：水处理；超滤；活性炭；深度处理中图分类号：TU991．24文献标志码：A文章编号：1009—7767(2012)03-0078-04ContrastTestofWaterTreatmentProcessinDiferentDepthGaoAihua(BeijingHi-standardWaterTreatmentEquipmentCo．，Ltd，Beijing101102，China)Abstract：Combinationsofthetwoadvancedwatertreatmentprocesswerestudiedbyapilotplant，whichincludingcombinationofconventionaltreatmentprocesswithactivatedcarbonandcombinationofconventionaltreatmentpro—ceSswithuhr幽ltration．TheresultshasshownthattheindexesofOzoneactivatedcarbonprocessWaSbetterthanultra-filtrationprocessonorganicmatterremovaleffectsuchasCODM~、UV254andDOC．Buttheindexesofultrafiltrationpro—cesswasbetterthanactivatedcarbonprocessonturbidity、particulateandmicrobiologicalaspects．．Thereasonisthatdifferentremovalmechanism．Keywords：watertreatment；uhrafiltration；activatedcarbon；advancedtreatmentprocess由于地表水源污染加剧，传统的饮用水处理技术表1试验期间原水水质参数统计表及强化常规处理技术无法满足人们对饮用水水质的要求，越来越多的给水厂采用深度处理工艺来处理地表水。超滤膜工艺和臭氧活性炭工艺是当前用于水厂范．围7．6～2．4～0．o45～2．8～4～0．16～改造和饮用水深度处理的主要工艺手段，超滤技术是8．84．9o．0864．21200．5一种绿色物理分离技术，其分离机理主要是筛分和扩散作用，可减少消毒剂的用量和水中消毒副产物的1．2试验流程生成量，提高饮用水的化学安全性。臭氧活性炭是用将常规处理工艺分别与超滤、活性炭工艺结合，并于饮用水深度处理的最有效技术之一，对分子量小于在常规处理工艺前端投加臭氧以改善水质特性。两种3000，尤其是分子量500~1000的有机物能较好地去工艺流程分别为：1)超滤(原水+前臭氧+常规处理+超除。笔者通过常规处理工艺(包括混凝沉淀过滤)分别滤)；2)臭氧活性炭(原水+前臭氧+常规处理+臭氧活与超滤膜、活性炭等工艺组合，进行中试对比研究．探性炭)。两种工艺的前面部分相同，原水进入前臭氧池讨饮用水厂深度处理适宜的工艺。接触5min后进入常规处理工艺，然后泵人中间水箱后1材料与方法分为两路，其中一路进入超滤膜系统，另外一路进入1．1原水水质活性炭系统，两组的流量相同，均为3m3／h，试验流程中试期间试验原水水质参数(平均值)见表1。图如图1所示。78辛荭故术2012No．3(May．)~o1．30\n给水排水工程器WaterSuppty黩DrainageEngineering出水保饮用水的微生物安全性。一囤一圈==：出水2．2不同深度处理工艺对有机物的去除效果2．2．1对CODm的去除效果(见图3)图1中试试验流程图1．3试验装置活性炭试验装置为自制，材质为玻璃钢，高1．0m，直径20c：m，炭层高0．7nl，滤速25m／h。超滤试验装置中的膜组件为改性聚氯乙烯(PVC)中空纤维超滤膜，目一膜型号为LH3—1060一V，膜截留分子量为50000Da，、=口0膜丝内外径为1．0mm、1．65mm，数量为11000根，U有效膜面积为40nl，试验产水量为3m／h，膜通量为75L／mh。1．4分析方法中试期间，对各工艺单元出水的浊度、C0DDOC、Uv254和细菌总数进行测定。浊度采用HACH2100N浊图3不同工艺对CODm的去除效果度仪测定，CODM~采用酸性高锰酸钾法测定，UV采用DR5000紫外可见分光光度计测定，TOC采用岛津如图3所示．臭氧活性炭工艺出水COD~n在1．2～TOC—V仪测定。1．7mg／L，超滤工艺出水COD№在1．5～1．9mg／L。臭氧2试验结果及分析活性炭工艺的出水CODm较超滤膜工艺低，其主要原2．1对浊度的去除效能(见图2)因是臭氧的强氧化作用可将大分子有机物变成小分子有机物．并对有机物的一C=C一及苯环均有破坏力。使有机物的芳香性降低或消失，而且活性炭易于吸附苯类化合物和小分子量腐殖质，对分子量在5001000的腐殖质可吸附面积达活性炭吸附面积的25％。同时活性炭表面的生物膜可以降解分子量为500以下的有机物，胞外酶还可以降解较大分子量的有机物，因此．相对于超滤工艺单纯的物理筛分和吸附作用，臭氧活性炭工艺对CODM~的去除效果要好。2．2．2对UV的去除效果两种工艺对UV的去除效果如图4所示。从图中可以看出，臭氧活性炭对UV的去除率达到了6O％，超滤对UV搿的去除率约为31％。臭氧活性炭工艺由图2不同深度处理工艺对浊度的去除效果于其良好的吸附性能使得对UV的去除率相对较高，由图2可知，两种工艺均显示了良好的除浊效果，而超滤膜对有机物的去除主要通过体积排阻及膜表臭氧活性炭工艺的出水浊度平均值为0．15NTU，超滤面的吸附作用，因此对水中UV的去除效果有限。工艺出水浊度稳定在O．1NTU以下，表现为浊度的胶2．2．3对DOC的去除效果体本身不仅是污染物，而且是水中细菌、病毒等微生DOC是水中消毒副产物主要前驱物，而且DOC中物的重要附着载体，美国国家环保局已将浊度列为微的可生物降解组分(BDOC)可为微生物生长提供养料，生物学指标。超滤过程对浊度的优异去除效能同样表若出厂水中DOC含量过高，会增加管网生物稳定性风明了其对水中细菌病毒的良好去除能力。而且水中浊险。从图4、5可看出，臭氧活性炭出水的平均DOC含度过高将降低消毒剂灭活微生物的效力，因此超滤出量在2～2．3mg／L之间，去除率达到了40％；而超滤出水的低浊度能有效提高消毒剂的作用效能，进一步确水DOC含量在2．5～3mg／L之间，去除率约为30％左2012~3期(5珂)第30卷，{；荭投_术79\n器给水排水工程Wate~Suppty黥DrainageEngineering有。超滤膜对有机物的去除主要通过机械筛分和吸附解作用去除水中有机物，因此对CODUVDOC等作用，超滤工艺对UV254和DOC的去除率约在30％，主有机物指标去除效果较好。试验还发现，臭氧活性炭要是通过其前面的混凝、沉淀和砂滤丁艺去除。而臭氧工艺对UV254的去除率明显要高于DOC，这可能是由于活性炭工艺可以通过化学氧化、物理吸附以及生物降DOC和UV所代表的有机物种类不同造成的。褂矗>a)去除量b)去除率图4不同工艺对uV254的去除率5．04．84．6、瓣r】0口4·4舳=合∞∞柏∞船甜∞强姐勰4．24．03．83．63．4g3．2口3．02．82．62．42．22．0a)去除量b)去除率图5不同工艺对DOC的去除率2．3不同深度处理工艺对颗粒物的去除效果微生物安全性上具有更为明显的优势。颗粒物是各种污染物的载体，影响自来水的感官性指标，降低自来水的安全性。研究表明：当水中粒径大于2IJ,m的颗粒数超过100个／mL时，水中存在贾第虫、隐孢子虫的几率很大。因此美国很多水厂对滤池出水中大于2m颗粒物的数量都控制在50个／mL以下。超滤工艺和臭氧活性炭工艺对颗粒物的去除效果，如图6所示。由图d可知，原水大于2Ixm颗粒数在25000／~／mL左右．臭氧活性炭工艺出水大于2p．m颗粒数在40个／mL左右，而超滤丁艺出水大于2p．m颗粒数约为l5个／mL。由于膜反冲洗后颗粒数会升高．图中个别异常点可能是膜反冲洗时产生的扰动所致。超滤工艺能有效地去图6不同工艺对颗粒物(>2m)的去除效果除水中原生动物粒径范围的颗粒物。在保证饮用水的(下转第83页)8O辛荭投术2012No．3(May．)Vo1．30\n给水排水工程器WaterSupply&DrainageEngineering《石油化工企业给水排水系统设计规范》虽然对初期雨参考文献：水的规定不同，但计算结果比较接近。可根据具体情况，[1】赵剑强．城市地表径流污染与控制[M]．北京：中国环境科学采用10~20min降水量或15~30mm降水深度进行出版社，2002：5—6．初期雨水量计算。基于当地暴雨强度公式进行计算，能【2]中国石油和化工勘察设计协会全国化工环境保护设计技术够体现不同地区、不同降雨强度及地面径流系数的差中心站．GB50483—2009化工建设项目环境保护设计规范【s]．北京：中国计划出版社，2009．异，建议采用该方法。[3】中国建筑设计研究院．GB50400—2006建筑与小区雨水利用3结语工程技术规范【S]．北京：中国建筑工业出版社，2006．从上面的计算实例来看，以一个固定的时间或降[4]中国石化集团宁波工程公司．SH3015—2003石油化工企业水深度来确定初期雨水的办法是不合适的。降水历时给水排水系统设计规范【S】．北京：中国石化出版社，2004．和堆场的面积有很大关系．主要是雨水在管道的流行【5】中国石化集团洛阳石油化工工程公司．SH3095—2000石油时间。而且初期雨水量和初期雨水收集池的位置也有化工污水处理设计规范[S】．北京：中国石化出版社，2000．很大关系，一个合适的雨水收集池位置会对雨水收集【6】段学成，王栋成，林国栋．应急事故水池和初期雨水池容积确定方法对比研究[J]．工业用水与废水，2011，42(1)：45—49．池的设计容积有很大影响。收集池位置离堆场越近，【7】LarmDrT，HallbergDrM．Designmethodsforstormwater管道流行时间越短，收集池容积也越小。因此，设计treatment—Sitespecificparameters[EB／OL]．[2011-11-161．http：尽可能在堆场附近设置收集池，如堆场面积较大，最Ⅵ7w．1licud．org．远处雨水至收集池流行时间较长，可考虑设置多个收集池。收稿日期：2011-12—16另外，应对各设计方案的造价及运行维护费用进作者简介：郑瑞东，男，工程师，硕士，主要从事港口给排水、环保设计行比选，采用较经济可行的收集池设置方案。工作。(上接第8O页)2)臭氧活性炭工艺对有机物的去除效果要好于超2．4不同深度处理工艺对微生物的去除效果滤，去除水中C0DUV254、DOC等指标均优于超滤工不同工艺对微生物的去除效果如表2所示。在臭艺。这主要是由于两种工艺不同的去除机理造成的，超氧活性炭工艺中检测出了细菌总数，这可能是活性炭滤工艺只是物理筛分及吸附．而臭氧活性炭工艺可以滤池在长期运行后，活性炭内部会容易滋生大量菌胶通过化学氧化、物理吸附以及生物降解作用来去除水团及原生、后生动物。这些微生物一方面能够降解一些中有机物小分子有机物。提高炭滤池对有机物的去除率；但另3)超滤工艺在保障饮用水的微生物安全性方面要一方面，大量滋生的微生物也为出水的微生物安全性优于臭氧活性炭工艺，基本能够完全去除水中致病微构成了隐患。超滤出水基本检不出微生物，超滤膜的生物，其出水颗粒数也好于臭氧活性炭工艺。孔径为O．01m，因此能够完全去除水体中的致病微生物。参考文献：【1】吴红伟，刘文君，张淑琪，等．提供生物稳定饮用水的最佳工表2不同工艺出水细菌总数CFU／mL艺[J]．环境科学，2000，21(3)：64—67．【2]秦钰慧，凌波，张晓健，等．饮用水卫生与处理技术[M]．北京：化学工业出版社。2002：25—27．超滤未检出未检出未检出未检出未检出未检出未检出【3】KarimiAA，AdhamS，TuSC．Evaluationofmembranefihration活性炭152510424f0rlosangelessopenreservoirs【J1．JAWWA，2002，94(12)：】20一】28．3结论1)超滤工艺对浊度的去除效果要好于臭氧活性炭收稿日期：20l2_J01—05工艺，其出水浊度能稳定在0．1NTU左右。作者简介：高爱华，男，工程师，学士，研究方向为：市政污水、工业废水。2012~-3期(5竹)第30拳啼荭投术83