臭氧生物活性炭工艺

摘要： 针对臭氧-生物活性炭工艺在应用过程中可能存在的微生物安全性问题，通过中试和生产性试验从病原体微生物，微生物群落，浊度和颗粒数，AOC等四个方面进行系统评价。臭氧-生物活性炭工艺能够提高出水水质的生物稳定性，并进一步降低了砂滤池出水的浊度和颗粒数，有利于保障微生物安全性，但要加强对初滤水的管理.

关键词: 饮用水 臭氧/生物活性炭；微生物安全性; 生物稳定性;处理效果

Abstract：Microbiological safety issues that may exist in the application process for ozone - biological activated carbon process, test pilot and production from pathogenic microorganisms, microbial community, turbidity and particle number, AOC four systematic reviews. Ozone - BAC process to improve water quality, biological stability, and further reduce the sand filter effluent turbidity and particle number, and will help protect the microbiological safety, but to strengthen the management of early treatment.

Keywords: Drinking water; O3 /BAC; microbial Biological stability; treatment efficiency

1. 臭氧/生物活性炭工艺简介

目前, 世界上大多数国家, 特别是发展中国家的饮用水净化基本上采用#8220;混凝→沉淀→砂滤→投氯消毒#8221;的常规处理工艺, 虽然能够使水澄清、消除水传染病原菌^〔1〕, 但是现代工业产生的许多有毒、有害物质, 特别是大量有机污染物并不能得到很好的去除, 对人类健康构成了威胁^〔2〕。臭氧#8212;生物活性炭水处理技术是一种先进的饮用水深度净化工艺^〔3〕, 应用臭氧#8212;生物活性炭法可以得到优质的饮用水, 该工艺一般设在砂滤之后, 砂滤水经臭氧氧化后, 其中一小部分有机物被彻底氧化为水和二氧化碳,大部分有机物转化为臭氧化中间产物, 如芳香族化合物可以被臭氧打开苯环、长链的大分子化合物被氧化成短链的小分子物质或分子的某些基团被改变, 从而使原来不能被生物降解的有机物变为可生物降解的有机物, 提高了处理水的可生化性; 臭氧在水中可以自动分解为氧, 因此臭氧化出水中含有充足的氧, 使活性炭床处于富氧状态, 增强了活性炭表面好氧微生物的活性, 并在活性炭表面形成生物膜, 降解吸附在活性炭中的有机物, 使活性炭得到一定程度的再生,提高了活性炭的使用周期。^{[ 4]}在实际应用中, 一般采用分段进行的臭氧氧化、生物活性炭净水体系, 饮用水处理中最常用的是鼓泡扩散反应器, 这种设备运行时容易发生沟流, 对气液接触不利。本研究将陶粒滤料添装在臭氧化反应柱中, 即组成了#8220;臭氧#8212;陶粒→生物活性炭#8221;处理流程, 目的是提高臭氧的利用率、增强臭氧化阶段去除有机物及原水色度和浊度的能力, 以减轻后续生物活性炭处理段的负荷。本文借助色-质联机分析技术研究了臭氧#8212;陶粒→生物活性炭工艺对有机物的去除情况, 取得了较好的结果^[5]。

臭氧-生物活性炭工艺作为饮用水和污水深度处理技术, 在国内外已经有很多研究, 并已广泛用于工程实践. 目前, 臭氧-生物活性炭工艺的研究主要集中在该工艺对水中污染物的去除机理和臭氧化作用对后续生物活性炭处理特性的影响两个方面. 研究表明, 臭氧-生物活性炭床工艺去除水中有机物是活性炭吸附和生物降解的协同作用, 而且, 随着生物活性炭使用时间延长, 生物作用越来越突出.活性炭巨大的表面积和丰富的孔隙构造, 为微生物的栖息提供了场所. 不少研究者指出以活性炭为载体栖息的微生物种群涵盖好氧、厌氧及兼性细菌, ^{[ 7]} 但是, 迄今为止对活性炭载体的微生物缺乏系统性研究, 缺乏对活性炭床微生物群落分布特征的系统研究. 本文针对上述问题, 运用PCR-DGGE、脂磷法及传统的细菌培养等方法, 研究了生物活性炭床内生物群落的分布特征以及生物代谢的演替规律, 以期揭示臭氧-生物活性炭工艺去除有机物的机理^{[ 8]}.

臭氧生物活性炭工艺被公认为自来水厂( 尤其是大型自来水厂) 最佳的深度处理工艺, 国内许多大型自来水公司都已视其为今后技术改造的方向。^{[ 9]}在工程实践中还需作进一步研究: 臭氧) 生物活性炭联用的过程强化与全程优化,生物活性炭滤池反冲洗强度的控制策略;工艺对出水生物稳定性的改善以及对优先控制有毒污染物的去除效果^[10]。

随着水源日益受到有机物的污染，对城市给水处理厂进行技术更新和改造势在必行，其中增加臭氧-活性炭工艺成为最重要的选择。由于臭氧-活性炭工艺是将活性炭物理吸附，臭氧化学氧化，生物氧化降解3种技术合为一体的工艺。因此臭氧-活性炭工艺对有机物的去除效果十分显著^[11]。