|
针对微污染水源水的处理问题，国内外进行了大量的研究和实践。在饮用水常规处理工艺的基础上，人们又研发了很多新的工艺和技术，但是归纳起来主要是预处理技术和深度处理技术。 预处理技术 预处理技术是采用适当物理、化学和生物的处理方法，对水中的污染物进行初级去除，使常规处理能更好地发挥作用，减轻常规处理和深度处理的负担，改善和提高饮用水水质。按对污染物的去除途径，常见预处理技术可分为氧化法和吸附法，氧化法又可分为化学氧化法和生物氧化法。 一、化学氧化预处理技术 该处理技术是依靠氧化剂的氧化能力，破坏水中污染物的结构，转化或分解污染物，有效降低水中的有机物含量，提高有机物的可生化降解性，杀灭影响给水处理工艺的藻类，改善混凝效果，降低混凝剂的用量。去除水中三卤甲烷前体物，有利于后续处理。化学氧化预处理常用三种方法: 1、预氯化氧化 这是应用最早和目前应用最为广泛的方法。为了解决微污染水给净水处理所带来的困难，保证供水水质，一般采用预氯化的措施。但是在水源水中过量加氯产生的三氯甲烷类，对人体有致癌的潜在危险，且不易被后续的常规处理工艺去除。目前已普遍认识到应当尽量减少在净水工艺中氯的用量。 2、高锰酸钾及高锰酸盐复合剂预氧化 高锰酸钾是强氧化剂，能显著控制氯化xx副产物，使水中有机物数量、浓度都有显著降低，水的致突变活性由阳性转为阴性或接近阴性。将高锰酸钾与某些无机盐有机复合制成的高锰酸盐复合剂，在水处理过程中形成具有极强氧化能力的中间态成分，能强化去除水中有机污染物，强化除藻、除嗅、除味、除色、除浊等。 3、臭氧氧化 臭氧是氧的同素异形体，分子式为O3，常态呈气体，淡蓝色，有特殊气味；臭氧是自然界最强的氧化剂之一，具有广谱杀微生物作用，其xx速度高于氯气，氧化还原电位为2.07V，在碱性溶液中仅次于氟。臭氧不稳定，在常温常压下可以自行分解成氧气。水的pH值对臭氧的分解速度有很大的影响，在酸性条件和中性条件下，臭氧比较稳定，而在碱性条件下，臭氧迅速分解。臭氧略溶于水，在标准压力和温度下，其在水中的溶解度比氧高出10倍，比空气高25倍。 凭借臭氧特强的氧化能力，臭氧预氧化既可以初步氧化水中的有机物及其他还原性物质，以降低后续工艺的有机负荷，又可以使部分难生物降解的有机物转变为易生物降解的物质，提高水的可生化性。臭氧化对水质的改变包括:形成羟基、羧基、羰基等官能团，增强有机物的极性和亲水性，减少双键和芳香性基团，增加低分子量化合物。经检测，臭氧化使水质的可生化性提高20%-30%，同时，可同化有机碳的含量增加10-20倍。Kim等人的研究结果表明，经臭氧处理后，水中可生物降解的溶解性有机碳(DOC)增加了30%。20世纪60年代末臭氧开始用于原水预氧化，主要用途为改善感官指标、助凝、初步去除或转化污染物等。在国内，预臭氧化主要用于脱色除臭、控制氯化xx副产物、去除藻类和藻毒素、助凝和助滤等，但是由于原水水质差异和臭氧化特性使得当前对臭氧氧化的利弊说法不一，并且臭氧应用成本较高，所以国内应用经验并不多。 二、生物氧化预处理技术 在常规净水工艺之前增设生物处理工艺，借助微生物群体的新陈代谢活动，去除水中的污染物。与物化处理工艺相比，生物预处理技术可以有效改善混凝沉淀性能，减少混凝剂用量，能去除传统工艺不能去除的污染物，同时能使后续工艺简单易行，减少了水处理中氯的消耗量，出水水质明显改善。生物氧化预处理污染物有五种方法。 1、生物接触氧化法 这是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的处理方法。在池内设置人工合成的填料，经过充氧的水，以一定的速度循环流经填料，通过填料上形成的生物膜的絮凝吸附、氧化作用使水中的可生化利用的污染物基质得到降解去除。 2、塔式生物滤池 通过填料表面的生物膜的新陈代谢活动来实现净水功能，增加了滤池的高度，分层放置轻质滤料，通风良好。克服了普通生物滤池(非曝气)溶解氧不足的缺陷，改善了传质效果。塔式滤池负荷高，产水量大，占地面积小，对冲击负荷水量和水质的突变适应性较强但动力消耗较大。 3、生物转盘 表现为生物膜能够周期性地运行于气液两相之间，微生物能直接从大气中吸收需要的氧气，减少了液体氧传质的困难，使生物过程更为有利的进行。 4、淹没式生物滤池 滤池中装有比表面积较大的颗粒填料，填料表面形成固定生物膜，水流经生物膜，在与生物膜的不断接触过程中，使水中有机物、氨氮等营养物质被生物膜吸收利用而去除，同时颗粒填料滤层还有物理筛滤截留作用。常用的生物填料有卵石、砂、无烟煤、活性炭、陶粒等。 5、生物流化床 具有比表面积大，载体与基质(污染物)的碰撞几率大，传质速率快，水力负荷和处理效率高，抗冲击负荷能力强等优点。 三、吸附预处理技术 利用吸附剂强大的吸附性能、交换作用或改善混凝沉淀效果来去除水中污染物，主要有粉末活性炭吸附和沸石吸附等。粉末活性炭吸附法是将粉末活性炭制成炭浆，投加在常规净水工艺之前，与受污染的原水混合后，在絮凝沉淀池中吸附污染物，并附着在絮状物上一起沉淀去除，少量未沉淀物在滤池中去除，从而达到脱除污染物质的目的。沸石作为一种极性很强的吸附剂，对氨氮、氯化xx副产物、极性小分子有机物均具有较强的去除能力，将沸石和活性炭吸附工艺联合使用，可使饮用水源中的各种有机物得到更彻底的去除。 深度处理技术 在常规处理工艺以后，采用适当的处理方法，将常规处理工艺不能有效去除的污染物或xx副产物的前驱物加以去除，以提高和保证饮用水质。应用较广泛的有以下五种方法。 一、生物活性炭深度处理技术 是利用生长在活性炭上的微生物的生物氧化作用而达到去除污染物的一种技术。该技术利用微生物的氧化作用来增加水中溶解性有机物的去除效率，延长活性炭的再生周期，减少运行费用，同时水中的氨氮可以被生物转化为硝酸盐，从而减少了氯化的投氯量，降低了三卤甲烷的生成量。 二、膜法深度处理技术 在膜处理技术中，反渗透(RO)、超滤(UF)、微滤(MF)、纳滤(NF)都能有效地去除水中的臭味、色度、xx副产物前体及其他有机物和微生物，去除污染物范围广，且不需要投加药剂，设备紧凑和容易自动控制。 三、臭氧活性炭联用深度处理技术 采取先臭氧氧化后活性炭吸附，在活性炭吸附中又继续氧化的方法，使活性炭充分发挥吸附作用。在炭层中投加臭氧，可使水中的大分子转化为小分子，改变其分子结构形态，提供了有机物进入较小孔隙的可能性，使大孔内与炭表面的有机物得到氧化分解，使活性炭可以充分吸附未被氧化的有机物，从而达到水质深度净化的目的。但是这种技术在臭氧破坏某些有机物结构的同时也可能产生一些带毒副作用的中间产物。 四、光催化氧化技术 是以化学稳定性和催化活性很好的TiO2为代表的n型半导体为敏化剂的一种光敏化氧化，氧化能力极强，在合适的反应条件下，能将水中常见的有机污染物，包括难被臭氧氧化的“六六六”、六氯苯等氧化去除。最终产物是CO2和H2O等无机物。 五、紫外光和臭氧联用技术 紫外光和臭氧结合的方法基于光激发氧化法，产生的氧化能力极强的自由基(OH·)可以氧化臭氧所不能氧化的微污染水中的有机物，有效去除饮用水中的三氯甲烷、六氯苯、xxxx、苯等有机物，降低水中的致突变物活性。 |
