自来水厂臭氧活性炭深度处理工艺应用分析

自来水厂臭氧活性炭深度处理工艺应用分析

赵约胜

重庆中法供水有限公司  单位省市：重庆市  单位邮编：401120

摘要：

    随着社会的发展，人们对饮用水水质要求越来越高。同时源水水质复杂变化，也给水处理带来一定困扰。臭氧活性炭技术的出现，显现了深度处理工艺的优越性，可有效保障和提高自来水出厂水质，且具有高效率运行、出水水质稳定等优势。

关键词：自来水厂；臭氧活性炭；深度处理；应用

1、自来水厂臭氧活性炭深度处理工艺相关概论

     臭氧活性炭技术在水处理实践中之所以可以发挥突出作用，主要是因为臭氧和活性炭本身具有比较突出的优势。就具体的研究分析来看，臭氧具有极强的氧化性能，活性炭具有超强的吸附作用和微生物降解作用，将这三项特点有效结合，这是臭氧活性炭技术在现实利用中的天然优势。

     从具体的自来水深度处理来看，臭氧主要负责自来水中难降解的大分子有机物分解，大分子有机物会被分解为小分子。臭氧在水处理过程中所产生的氧气，使水中氧含量有明显提升。在这种状态下，微生物生存需要的营养物质得到保证，好氧微生物可以很好的生存，对活性炭的工作寿命产生积极影响，水中有机物的去除可更好地实现。

     就自来水的水质处理实践来看，通过臭氧处理工序，在臭氧接触池有机污染物被大幅降解，溶解氧在活性炭滤池中含量充足，好氧微生物大量存活。有机污染物在活性炭和微生物共同作用下，被吸附和降解，同时将水处理过程中产生的副产物也一并去除，这使得饮用水的安全指数有了明显提升。

2、自来水厂臭氧活性炭深度处理工艺应用分析

2.1臭氧制备系统组成

    系统由两部分组成，第一部分为氧气源系统，由4个15m3低温液氧贮罐、空温式气化器、减压阀组、液位远程监控仪等组成。使用时，打开贮罐出液阀，液氧流经空温式气化器，通过气化器的翅片管及翅片，吸收空气中的热量，使液氧汽化为气态，气体经调压阀组减压后，再经气体过滤器输送至后续管网，为臭氧设备提供可靠稳定的氧气源。

    第二部分为臭氧设备，包含臭氧发生器系统、氮气填加系统、闭路循环冷却水系统、投加系统、尾气破坏系统、监测仪表、PLC控制柜、配电柜及安全用具。三期工程臭氧发生器系统采用2台CFV-30臭氧发生器，一用一备，主要包括氧气过滤器、减压阀、安全阀、压力传感器、温度传感器、涡街流量计等；氮气填加系统包括空气压缩机2台，一用一备，冷冻式干燥机、吸附式干燥机、油水分离器各1台；闭路循环冷却水系统包括板式换热器，循环水泵、膨胀罐各2台。

2.3臭氧投加系统

    臭氧投加主要目的是对常规出水指标进一步改善，投加方式一般采用2段投加或3段投加法。为进一步提高臭氧传质效率以及有机物去除效率，降低后续出水余臭氧浓度，最佳的投加方式是3段投加，投加量从前到后降低。曝气系统主要通过不锈钢支架和陶瓷曝气盘共同组成，需要保证材料不能被臭氧腐蚀或溶解，不锈钢采用316L材质。同时，还要配置手动球阀，主要目的是在维护接触池过程中，防止臭氧向接触池外流出。

2.4臭氧系统工艺流程

    三期工程设有2台臭氧发生器，单台臭氧发生器最大正常使用量为26kg/h，产气浓度为10%。臭氧发生器为玻璃管式发生器，供电单元与发生器采用分装方式，冷却采用水冷方式。臭氧发生器、供电单元及控制系统均固定在底座上，出厂前已完成管路连接和电气连接，现场只需连接管路的进出口和供电即可，减少了现场安装时间。臭氧和水接触后，未溶解的臭氧气体在每一个臭氧接触室出口被收集，臭氧尾气通过尾气除湿器，再进入臭氧破坏装置。尾气在破坏器入口处，通过预加热来防止其在催化器中发生冷凝，加热温度通过温控器调节，温控器的安全开关可在温度过高时切断电源。尾气进入反应室后，臭氧分子通过催化器时得以分解，随后尾气被离心风机从催化床排出，出口气体臭氧浓度小于0.1mg/m3，直接排放到大气中。臭氧尾气处理装置出口，设置排放尾气臭氧浓度检测仪，在线检测尾气排放浓度。

图1.臭氧发生器原理图                  图2.活性炭滤池过滤模式

2.5生物活性炭工艺原理及影响因素

活性炭是用含炭为主的物质作原料，经高温炭化和活化制得的疏水性吸附剂，含有大量微孔，具有巨大的比表面积。颗粒活性炭的技术指标应符合《净化水用煤质颗粒活性炭》GB/T7701.2和《生活饮用水净水厂用煤质活性炭》CJ/T345 各项要求，不应含有影响人体健康的有毒、有害物质。

生物活性碳滤池去除有机物是吸附和生物降解的过程，活性碳的吸附能力与水温高低、水质好坏等有一定关系。水温越高，活性碳的吸附能力越强；若水温高达30℃以上时，吸附能力达到极限，并有逐渐降低的可能。当水质呈酸性时，活性碳对阴离子物质的吸附能力减弱；当水质呈碱性时，活性碳对阳离子物质的吸附能力减弱。所以，水质的pH不稳定，也会影响到活性碳的吸附能力。另外，活性碳的吸附能力和与水接触时间成正比，接触时间越长，过滤后的水质越佳。水体经臭氧接触池后，使活性炭滤池溶解氧含量充足，好氧微生物大量存活，附着在活性炭滤料层，形成生物膜，与活性炭的吸附作用形成良好配合，有效降解水体中有机物。

3、臭氧活性炭系统深度处理效果

臭氧活性炭组合处理工艺在自来水厂深度处理中得到广泛应用，臭氧具有强氧化性，生物活性炭滤池具有较好的吸附和生物降解功能，可有效降低自来水的异味、色度，对氨氮、亚硝酸盐等也具有良好的去除作用，改善自来水水质。

以重庆主城区某水厂为例，水源取自嘉陵江，水质总体情况较好，在夏季洪水暴发或藻类突发时水质变化较大，水中有机物和腐殖质增加，溶解性有机物主要由小分子有机物组成，多以亲水物质存在，常规处理工艺较难去除。臭氧活性炭深度处理工艺能有效去除，工艺针对性很强。通过大量测试数据结果分析，该工艺在传统水处理工艺出水水质基础上，浊度去除率可达20%，UV254和TOC去除率可达15%，CODMn去除率可达18%，水质改善明显，且水体溴酸盐及甲醛副产物均远远低于国标限值，对保障水质安全起到非常重要的作用。
结语：
   在复杂变化的源水水质和我国对饮用水不断提升的水质指标大背景下，臭氧活性炭工艺技术的推广应用，能够及时将我国饮用水水质指标提升，该项技术具有很强的发展前景。臭氧活性炭工艺是建立在臭氧处理技术的基础之上，水中的无机污染物和有机污染物均能得到大幅消除，微污染水更是能够受到改善，在水处理行业中具有很大的发展前景和挖潜意义。
 
参考文献：
[1]方林.自来水厂臭氧——活性炭深度处理工艺的应用探讨[J].企业技术开发，2018（6）：40-42.
[2]张良荣，倪欣.臭氧生物活性炭深度处理工艺在吴江第二水厂的应用[J].辽宁化工，2015（07）：140-142.