深度处理工艺对微污染水中天然有机物(NOM)的
微污染水源处理技术被广泛应用深渡水处理

微污染水源处理技术被广泛应用深渡水处理加添预处理技术:所谓添加预处理技术,就是在常规工艺中进行处理,通过科学合理的处理技术,去除水中的污染物,削减后续工序的一致性,提高处理效果。
目前微污染源水附加预处理技术重要包括三个方面:一是吸附预处理技术。
利用物质的吸附特性去除水源中的污染物。
常用的吸附剂有:沸石、活性炭等。
有关专家讨论表明,用不同粒径的活性炭吸附水源中的有机物有很好的效果,但吸附剂难以回收再利用,且费用相对昂贵。
二是生物预处理技术。
能有效去除水中的有机物和NH3N污染物。
生物预处理工艺重要包括生物接触氧化、生物膨胀床和流化床、生物转盘、生物流化床等,讨论表面生物预处理技术去除微污染水源中藻类污染物的效率高达60%85%,但一次性投资成本较高,且易受温度影响。
三是化学氧化预处理,其重要原理是利用氧化作用破坏污染物的结果,分解转化污染物,降低其浓度和毒性。
常用的氧化剂包括氯、二氧化氯和臭氧。
从微污染水源中去除CODMn的效率为30%~60%,且成本较低,具有良好的应用前景。
强化常规加工工艺:强化常规处理技术,就是通过常规处理工艺的改造升级,达到有效去除污染物的目的。
其重要特点是不需要增设其他设备,只需要提高原有设备的处理本领,削减微污染源水。
达到浊度、改善水质、降低处理成本的目的。
包括:强化混凝、强化过滤等。
深度处理技术:第一,膜处理技术,其处理污水的原理是利用原水中的水分子可以透过分别膜的本领,把水中色度、臭味、消毒副产物等去除,从而得到可以饮用的水源,也是目前微污染水源水处理最常见的技术,包括:微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜等多种技术。
大量试验讨论表明,膜技术去除DOC和UV254的效率为30%和45%,藻细胞的去除率达到100%,叶绿素a的去除率为96%。
膜技术作为新的水处理技术越来越受到人们的重视,在微污染水处理中具有广阔的应用前景。
第二,臭氧-生物活性炭技术,属于一种多技术融合的微污染处理技术,也是目前我国微污染水源水处理中重要技,能够降低出水的营养性指标,提高饮用水的安全性和稳定性,随着我国科学技术的进展,此微污染水源处理技术,被广泛应用在城市深渡水处理当中。
微污染水源深度处理工艺及效果

1前言
目前 ,国 内 蛤水 厂 大 多 采 用 “ 混 凝— —沉 淀—— 过滤— —消 毒 的 常规
处理 工艺 制水 ,此 工艺 主要去 除水 中悬 浮物 、 胶体 和致病 微生物 , 适用 于水质 较 好 的地表水 源 。 近年来 , 国的许多 河 但 我 流、湖泊等水 源普 遍受 到不同程 度的 污 染, 有的相 当严重 , 已不 能作为 生活饮 用
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收 稿 日期 :∞ 6I 2 .
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7 2
上 海铁 道科 技 2 0 0 6年第 2期
24 深 度 处 理 机 理 分 析 .
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理 工艺 ,这是 多数结水 厂通 常采用 的方 水源 可见 , 其水质 大部 分时间 属 Ⅲ类 及 为该 河水 质与生 活饮 用 法 。 文以阜 阳铁路 水厂 为例 , 本 对深 度处 以下水 体。表 l 理工 艺流 程 、 机理 和效果 作简要 分析
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文章 编号 cN 3 一 5 2 co 6) 2 0 1 0 1l0 0 0— 7— 2 2
颜家康
上海铁路局 工程建设 中心蚌 埠工程管理部 工程师
水质达 标 +最 根本 的措 施是 彻底 治理水 特 点 : 河水 流动 性 差 . 浊 度低 , 浑 氨氮 、 源污 染. 但实施 此项 系统 工程周期 长 、 难 C D等 指 标较 高 . 色度 和 气 味较 为 明 O 度大 , 短期 内对提 高水质 帮助甚 微 ; 在 另 显 据 统计 . 该河 水 质变 化状 况为 :3 1% 种 方法 是对 水厂 制水 工 艺进 行改 造 , 为 Ⅱ类 水源 ,6 3 %为 Ⅲ类 水 源 ,%为 Ⅳ 9 在 常规 处理工 艺的基础 上 .增 加 深度处 类 水 源 ,%为 V类 水源 ,3 9 3 %为 劣 V类
水中有机物污染与清理的机理及技术

水中有机物污染与清理的机理及技术近年来,随着人类经济社会的快速发展,水资源的污染问题日益严重。
其中,水中有机物(OM)污染是目前水环境治理面临的一大难题。
OM污染不仅会给水环境带来严重的破坏,还会危害人体健康。
因此,有必要对水中OM污染的机理和清理技术进行深入研究,以期建立高效的治理方案。
一、水中OM污染的机理水中OM污染指的是水中存在的各种天然或人为的含氧和不含氧化合物,如石油、农药、柴油等,其化学结构和毒性各异。
OM污染主要来源于工业废水、城市污水、农业污染等,这些污染源在生产和使用过程中会释放出大量OM。
OM污染物进入水体后,会通过溶解和悬浮两种方式存在于水体中。
其中,溶解OM是水中OM的主要组分,而悬浮OM相对较小。
OM通过溶解和悬浮两种方式存在于水体中的形态不同,因此污染物释放的方式和治理技术也略有不同。
二、水中OM污染清理技术1.“化学氧化还原”化学氧化还原技术是目前常用的水处理技术之一,可以有效地降解OM污染物。
该技术主要通过添加氧化还原剂使OM的化学键断裂,从而将OM污染物分解成无害的物质。
其中,常用的氧化还原剂有臭氧、过氧化氢、二氧化氯等。
2.生物反应器生物反应器是目前常用的水处理技术之一,可以通过利用微生物的生命活动来降解有机化合物,转化为无害的物质。
生物反应器有两种类型:一种是自然界的湿地生态系统,另一种是人工制造的生物处理系统。
生物反应器可分为生物过滤器和生物反应器两种类型。
生物过滤器是利用自然矿物质过滤作用和生物降解作用对水中OM进行净化的一种技术。
而生物反应器则是利用生物处理技术将水中OM降解成无害物质的一种技术。
生物反应器利用生物膜、悬浮生物等方式去除OM,其效果十分显著。
3.吸附吸附是目前常用的OM污染物清理技术之一,可以有效地去除有毒或有害的OM污染物。
吸附技术是利用吸附剂将污染物分离出来,从而对水中OM进行净化。
吸附剂是一种具有活性表面的物质,可在水处理系统中有效地吸附OM污染物。
微污染水处理工艺探析

微污染水处理工艺探析微污染水是指受到有机物污染, 部分水质指标超过《地表水环境质量标准》( GB3838-2002) Ⅲ类水体标准的水体。
微污染水一般是由于工业、农业和生活等方面产生的污水未经适当处理,直接排入供水水源导致的, 其成分主要包括有机物(天然有机物(NOM)和人工合成有机物(SOC))、氨(水体中常以有机氮、氨、亚硝酸盐和硝酸盐形式存在)、嗅味、三致物质、铁锰等。
微污染水主要包括石油烃、挥发酚、氯氮、农药、COD、重金属、砷、氰化物等,这些污染物种类较多,性质较复杂,但浓度比较低微,尤其是那些难于降解、易于生物积累和具有三致作用的优先控制有毒有机污染物,对人体健康毒害很大。
这些有害污染物,常规水处理工艺(混凝→沉淀→过滤→消毒)不能有效去除微污染水源水中的有机物、氨氮等污染物,同时液氯很容易与原水中的腐殖质结合产生消毒副产物(DBPs),直接威胁饮用者的身体健康,无法满足人们对饮用水安全性的需要。
随着工业的迅速发展, 微污染水源水污染日益严重,有害物质逐年增多, 尤其是近年来水源水体的富营养化现象不断加重, 水体中有机物种类和数量激增以及藻类大量繁殖, 现有常规处理工艺已不能有效保证水厂出水中有机物的去除效果, 无法满足人们对饮用水安全性的需要;同时, 随着水质分析技术的不断提高, 我国《生活饮用水水质指标》标准逐步提高。
但是在当前水资源严重短缺的形势下,微污染水源水仍将是重要水源,根据微污染水的水质特点及供水水质的要求, 选择适合我国国情的微污染水源水处理技术方案已经引起了人们的高度重视。
许多学者提出了各种微污染水源水的给水处理工艺,主要包括强化常规处理、预处理和深度处理技术。
一、强化常规处理根据目前的原水水质状况,改进和强化传统净水工艺是改善出厂水水质最经济最有效的手段。
对传统净化工艺进行改造、强化.可以降低出水浊度,提高有机物的去除率,全面提高水质。
强化常规处理不仅可以降低出水浊度,同时也降低了出厂水中的细菌、大肠菌、病毒、贾第鞭毛虫、隐孢子虫、铁、锰等的浓度,使形成氯消毒副产物的母体——挥发性有机物、致突变活性有机物也有所降低。
污水处理中的深度处理工艺

化学沉淀工艺通过向水中投加适当的化学药剂,使溶解度较低的物质转化为溶解度更低 的物质,从而形成沉淀物并从水中分离。常用的化学药剂包括各种金属盐类和有机化合
物等。
化学除磷工艺
总结词
通过向水中投加化学药剂,将磷元素转 化为不溶性磷酸盐,从而将其从水中去 除。
VS
详细描述
化学除磷工艺通过向水中投加适当的化学 药剂,如铝盐、铁盐等,将水中的磷元素 转化为不溶性磷酸盐,从而将其从水中分 离。该工艺对于去除低浓度磷元素具有较 好的效果。
污水处理中的深度处理 工艺
汇报人:可编辑 2024-01-05
CONTENTS
目录
• 深度处理工艺概述 • 物理处理工艺 • 化学处理工艺 • 生化处理工艺 • 膜处理工艺
CHAPTER
01
深度处理工艺概述
深度处理工艺的定义和重要性
深度处理工艺的定义
深度处理工艺是对污水进行进一步处理的过程,旨在去除污水中的微量污染物 、溶解性有机物、氮、磷等物质,以满足更高的水质指标和排放标准。
详细描述
活性污泥法利用微生物的代谢作用,将污水中的有机物转化为无害的物质,从而达到净化水质的目的 。该工艺通过曝气、沉淀和污泥回流等过程实现微生物与污染物的接触和分离。活性污泥法的关键在 于微生物的培养与控制,以保证良好的处理效果。
A2O工艺
要点一
总结词
A2O工艺是一种改进型的活性污泥法,通过厌氧、缺氧、 好氧三个阶段的组合,实现对氮、磷的有效去除。
其他物理处理工艺
其他物理处理工艺包括气浮、离心分离、磁分离等,各有其适用范围和优 缺点。
气浮工艺适用于悬浮物和油类物质的去除,离心分离用于分离不同密度的 悬浮物和废水,磁分离则用于去除废水中磁性物质。
强化混凝法去除饮用水中天然有机物质评介

・科技情报综述・一、引言氯气作为消毒剂在世界各地已得到广泛应用。
但氯气能与水中的天然有机物质反应,生成多种卤化副产物。
这些消毒副产物(DB Ps)中有许多已被确认对人类具有致癌作用。
1979年,美国环境保护局(U SEPA)规定饮用水中总三卤甲烷(THMs)最大含量(MCL)不得超过0110m g/L。
最近U SEPA又颁布了消毒/消毒副产物条例(D/DB P Rule)。
该条例分2个实施阶段。
在第一实施阶段,THMs的MCL值为01080m g/L,卤乙酸(HAAs)的MCL值为01060m g/L。
在第二实施阶段,几种DB P的MCL值还会降低。
随着D/DB P条例在美国的颁布实施,如何去除原水中DB Ps的前驱物质———天然有机物(Nat ural Or g anic Matter NOM),越来越成为水工业的一个重要课题。
目前美国采用的方法主要有三种,即:强化混凝法(enhancedcoa g u2 lation)、粒状活性炭吸附法(GACabsor p tion)和膜滤法(Membranefilt ration)。
美国的法规协调咨询委员会最近要求U SEPA把强化混凝法列为在D/DB P条例第一实施阶段控制NOM 的最佳方法[1]。
本文根据近年来美国一些给水处理专业杂志上发表的有关强化混凝法去除饮用水中NOM的一些研究报道,对NOM的种类、存在形式、在水中的变化情况、去除机理、影响其去除效果的因素进行了总结,同时介绍了强化混凝的实验室试验方法。
二、强化混凝法的产生背景70年代以前,人们研究水中NOM的种类及其去除方法主要是为了去除水中的色度。
Packham和Black等人的研究表明,增加混凝剂投加量和调节p H值至适当值能有效处理高色度水[2][3]。
近年来,美国饮用水水质标准的项目数越来越多,标准值也越来越严格。
最新的地表水处理条例(Surface Water Treat ment Rule, SW TR)对贾第鞭毛虫(Gi ar di a)和病毒的灭活及去除作了更加详细、更加严格的规定。
污水深度处理常见技术

污水深度处理常见技术污水深度处理是指对污水进行进一步处理,以去除其中的有机物、悬浮物、营养物等污染物质,使其符合环境排放标准或可再利用。
在污水深度处理过程中,常用的技术包括生物处理、物理化学处理和高级氧化技术等。
下面将详细介绍这些常见的污水深度处理技术。
1. 生物处理技术生物处理技术是利用微生物对有机物进行降解和转化的过程。
常见的生物处理技术包括活性污泥法、固定化生物膜法和人工湿地法。
- 活性污泥法:该方法通过将污水与活性污泥混合,在好氧条件下进行氧化降解有机物。
活性污泥法具有处理效果好、操作简单等优点。
- 固定化生物膜法:该方法利用固定化生物膜上的微生物降解有机物。
固定化生物膜法具有处理效果稳定、抗冲击负荷能力强等优点。
- 人工湿地法:该方法利用湿地植物和微生物对污水进行净化。
人工湿地法具有处理效果好、运行成本低等优点。
2. 物理化学处理技术物理化学处理技术是利用物理和化学方法对污水进行处理的过程。
常见的物理化学处理技术包括混凝沉淀、吸附、膜分离和气浮等。
- 混凝沉淀:该方法通过加入混凝剂使污水中的悬浮物和胶体物质凝聚成较大颗粒,然后利用重力沉降将其分离。
混凝沉淀具有处理效果好、操作简单等优点。
- 吸附:该方法利用吸附剂吸附污水中的有机物和溶解物质。
吸附具有处理效果好、可再生利用等优点。
- 膜分离:该方法通过膜的选择性透过性,将污水中的溶解物质、悬浮物和胶体物质分离。
膜分离具有处理效果好、占地面积小等优点。
- 气浮:该方法利用气泡将污水中的悬浮物和胶体物质浮起,然后通过表面刮板将其分离。
气浮具有处理效果好、操作简单等优点。
3. 高级氧化技术高级氧化技术是利用氧化剂对污水中的有机物进行氧化降解的过程。
常见的高级氧化技术包括臭氧氧化、紫外光氧化和高级氧化过氧化氢法。
- 臭氧氧化:该方法利用臭氧对污水中的有机物进行氧化降解。
臭氧氧化具有处理效果好、反应速度快等优点。
- 紫外光氧化:该方法利用紫外光照射污水中的有机物,产生活性氧化物进行氧化降解。
水厂生产化验知识竞赛试题

水厂生产化验知识竞赛试题考生姓名:考生部门:考试成绩:考试日期:一、填空题1、国家生活饮用水卫生标准规定,出厂水游离余氯不低于0.3 mg/L,管网末梢不低于mg/L。
饮用水和氯气的接触时间不少于30分钟。
出厂水游离余氯的上限是 4.0 mg/L。
2、水源中有机污染物主要是天然有机物(NOM)和人工合成有机物(SOM)。
3、化学污染物“三致”是指致癌、致畸、致突变。
4、常规水处理工艺包括混凝、沉淀或澄清、过滤、消毒等单元技术。
5Cl2+H2O HOCl+H++Cl-HOCl OCl-+H+6、微污染原水中的氮,以有机氮、氨、亚硝酸盐和硝酸盐的形式存在,有机氮通常可在一定条件下转化为氨。
在水中溶解氧较充足的条件下,氨的硝化作用分两步完成,首先是亚硝化杆菌将氨氮化为亚硝酸盐,随后硝化杆菌将亚硝酸盐化为硝酸盐。
7、嘉定自来水有限公司目前采用的混凝剂主要是高效聚合氯化铝铁。
消毒剂主要为氯气。
8、江河水源难免受到各种有机物和无机物的污染,加氯量中包括需氯量和余氯量。
二、选择题1、影响混凝的因素有(A、B、C、D、E)A. 原水水质B. 水温C. 水的pH值D. 水的碱度E. 沉淀效果2、混凝后的水进入沉淀池后,矾花随沉淀池水的流动而逐步下沉,表面运行正常,混凝剂投加量适宜。
如果沉淀池进口处已看到矾花和水分离,水路分明,而出口处却有大量矾花带出,出水浑浊度较高,表面投药量(B)。
如在絮凝池出口处和沉淀池进口处见不到小雪花装的矾花,同时也没有泥水分离现象,说明投药量(C)。
A. 适中B. 过大C. 不足D. 无法确定3、澄清池水的浑浊度应能保证滤池有较长的过滤工作周期,并且过滤水能满足生活饮用水水质标准。
澄清池的悬浮泥渣层浓度,应使5分钟的泥渣沉降比在(C)范围内。
A. 5%~15%B. 10~30%C. 10%~20%D. 20%~30%4、澄清池运行过程中,确定下列现象对应矾投加量多少:1)清水区有细小矾花飘起来,出水变浑,在阳光照耀下,一粒粒矾花看得特别明显。
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深度处理工艺对微污染水中天然有机物(NOM)的去除机理及协同作用程学营安毅王启山吴立波(南开大学环境科学与工程学院 300071)E-mail:xueyingc@摘要:从天然有机物分子量水平、分子极性角度介绍了几种饮用水深度处理工艺对NOM 的去除原理及效果。
探讨了不同工艺的去除效果与NOM 种类的关系及组合工艺去除NOM 的协同作用。
关键词:天然有机物深度处理给水1. 原水中天然有机物特征1.1 原水中天然有机物种类及危害原水中大量存在的 NOM 是引起水体色度的主要物质,也是最基本的消毒副产物(DBPs)先质,而DBPs 是导致饮用水致突变性增加的主要原因;在水处理过程中NOM 还可能降低混凝工艺的处理效果、增加投药量;残留的NOM 进入管网后可能引起细菌滋长,从而腐蚀管壁,降低饮用水的生物稳定性。
因此,在微污染水净化过程中,NOM 的去除对于提高饮用水水质、保障用水安全有重要意义。
NOM 主要包括腐殖质、亲水酸类、蛋白质、类脂、碳水化合物、羧酸、氨基酸等物质,其分子量一般为2×102~1×105,分子直径在0.5~400nm 之间,多数NOM 分子直径≤5nm [1]。
腐殖质(腐殖酸、富里酸)是主要部分,约占天然水体中溶解性有机碳(DOC)总量的40~60﹪,分子量一般在5×102~2×103 之间。
NOM 中非腐殖质部分,以前被认为对出水水质没有影响,但是近年的研究表明,消毒副产物的前体物有将近一半(DOC 计)来自NOM 中的非腐殖质部分,并且这部分有机物是NOM 中主要的可生物降解部分,具有较强的亲水性和较低的芳香度。
1.2 评价指标目前完全区分不同种类 NOM 还不可能、也没有必要。
因此在水处理中一般以水中总有机碳(TOC)或COD Mn 作为总有机物的替代参数,以溶解态有机碳(DOC)代表水中溶解性有机物的含量,DOC 中可被细菌利用的部分为可生物降解性有机碳(BDOC),而BDOC 中能被细菌直接合成细胞的部分称为可同化有机碳(AOC)。
BDOC 和AOC 主要由易溶于水的小分子、极性有机物构成,用来表示水中可生物降解有机物,还可表示出水的生物稳定性。
UV254 表∗国家863 项目:北方地区安全饮用水保障技术(2002AA601140)2示水中溶解的非饱和构造的有机污染物(如带双键或芳香族的有机物)的总量,这些物质恰恰是天然有机物的主要部分,卤代活性较高,所以有学者用UV254/DOC 值来评价消毒副产物形成潜力(DBPFP)的大小。
2. 深度处理工艺对天然有机物的去除机制和效果通过对水处理单元的研究[2、3、4]表明,分子量为0~500 的有机物由于难于吸附和凝聚,主要在生物处理单元降解,去除率约为60%,活性炭吸附也有一定的去除能力,但效果不如生物处理;分子量为500~3,000 的有机物可通过活性炭吸附有效去除,去除率可达70~90%,生物处理也有一定效果但不明显,一般只有20%左右;分子量在3,000~100,000 的有机物主要通过混凝沉淀去除,去除率可达80~90%,而3,000~10,000 的有机物含量也能够在生物处理过程得到有效降低。
占DOC 一半以上的水合腐殖酸和富里酸的分子量分布在500~1,0000 范围内,可通过常规化学混凝、活性炭吸附、膜过滤在不改变NOM 任何结构特征的条件下去除,也可以经过臭氧氧化、生物处理转变成小分子物质去除。
对于非腐殖酸类物质,由于其生物降解性较好,可通过生物处理去除。
在给水强化处理工艺中,对NOM 去除有效的工艺有生物预处理、强化混凝、O3 氧化、活性碳吸附、膜过滤等技术。
2.1 生物预处理生物预处理是指在常规净水工艺之前增设生物处理单元,以减轻常规处理和后续深度处理过程的负荷,减少DBPs 的含量。
目前,国内外已进行研究并投入运行的生物预处理方法主要有:曝气生物滤池法,生物接触氧化法和生物流化床法。
各种生物预处理工艺常选用不同的惰性介质(如石英砂、陶粒、塑料蜂窝管填料和弹性立体填料等)作为生物载体,在水中溶解氧充足的条件下利用微生物氧化分解水中有机质、氨氮等污染物。
脱氮是生物预处理主要目的,但微生物对NOM 也有一定去除效果,特别是小分子量、水溶性有机物。
通常生物预处理对COD Mn 的去除率可达10~30%,对NOM 中的小分子物质(如藻毒素)去除效果达到80~90%。
同时生物预处理还可以降低水中胶体物质的Zeta 电位,使水中的胶体颗粒更加容易脱稳凝聚,便于后续混凝处理。
但是Ames 试验表明,生物预处理工艺对水中致突变物质的去除效果并不显著[5]。
通过GC-MS 分析,在经过生物预处理的引滦水中检测到59 种有机物质,去除了原水中的29 种物质,新增加了26 种物质(但无优先控制有机污染物)[6],并且小分子量物质种类有所增加,由此表明生物预处理能将大分子的有机物分解为小分子的有机物。
2.2 强化混凝强化混凝是指向水原水中投加过量的混凝剂,控制一定的pH 值,从而提高常规处理对NOM 去除效果,降低消毒副产物的产量,而不只是满足降低浊度要求[7]。
强化混凝去除NOM 3的机理主要有:(1)混凝剂生成氢氧化物絮体吸附NOM 而将其去除;(2)NOM 与混凝剂一起形成不溶性的络合物(铝的腐质酸盐和富里酸盐或铁的腐质酸盐和富里酸盐)。
对于第一种机理来说,氢氧化物絮体的表面电荷是影响NOM 去除效果的主要因素,因为它直接影响了混凝剂吸附腐质酸和富里酸的能力,从这一角度出发提高NOM 去除效果需要增加混凝剂投量、改进混凝剂或投加絮凝剂,从而提高氢氧化物絮体表面电荷。
而对于第二种机理,NOM 去除效果主要受NOM 酸度的影响,不同的酸度会引起金属与NOM 中配位基络合位置不同,降低pH 有利于小分子NOM 金属的络合反应[8]。
在强化混凝中分子量较大的NOM 可通过电性中和、吸附架桥、网捕沉淀得到有效去除,而分子量较小、极性较高的NOM 在一般混凝条件下去除率较低,主要是由于其具有良好的亲水性,不易被絮体网捕。
强化混凝的研究表明[9]:在只改变混凝条件、其他条件不变情况下,一般混凝—沉淀—过滤工艺DOC平均去除率(工厂水平)从29%提高到43%,BDOC平均去除率可提高30-38%。
但是强化混凝不能很好地去除AOC,主要原因可能是AOC 主要由一些小分子量、非腐殖酸类物质组成。
通过强化混凝一方面可以提高混凝工艺对NOM 的去除效果,另一方面还可以改变水的理化性质来改善后续工艺的处理效果。
2.3 臭氧氧化臭氧氧化是指在水处理过程中向水中投加O3,利用O3的强氧化性改变有机物分子特性,提高后续处理中有机物的去除效果。
臭氧氧化对NOM分子结构的主要影响在于:(1)形成更多的羟基、羰基和羧基,增加分子极性和亲水性;(2)减少分子中双键和环状结构;(3)增加NOM中低分子量有机物(如醛类、羧酸)含量。
具体表现为NOM官能团种类的变化、TOC中小分子物质增加及消毒副产物前体物(THMFP)去除效果的提高。
根据臭氧投加位置的不同分为预氧化和中间氧化。
预氧化是在水处理工艺之前投加O3,这样可以去除大部分色度、臭味,也可以部分降解大分子NOM,灭活微生物。
预氧化处理一般强化了混凝—沉淀—过滤过程;中间氧化可以降解大分子NOM、降低THMFP、增加可生物降解性,为下一步处理如生物活性炭、膜处理提供有利条件。
多数实验和水厂运行实践表明[10],在接触时间10~30min、O3/DOC值在0.2~0.5 ( mg/mg) 条件下,臭氧氧化前后水中TOC浓度基本上不发生变化或变化甚微,TOC中小分子量有机物大量增加;同时水中THMFP含量可明显降低(减少24~46%)、NOM的可生物降解性增加。
通过预臭氧氧化后,UV254/DOC值也可以显著降低,从0.053降到0.015 cm-1/mg[2]。
在臭氧—生物活性炭工艺中,NOM在活性炭中停留时间不可能太长,所以有研究把BDOC分为快速降解BDOC和慢速降解BDOC(在一定停留时间内,可被生物活性炭滤池内微生物降解的BDOC为快速降解BDOC,不能降解的为慢速降解BDOC)。
试验表明[11]在接触时间20~30min、O3/TOC值为0.5(mg/mg)条件下慢速降解BDOC生成量<1mg/L,快速降解BDOC的生成量跟据原水水质不同从1.47~7.04 mg/L不等。
提高O3投量、延长接触时间,4快速降解BDOC生成量增加不明显。
另外,NOM的臭氧氧化产物中包括不少醛类物质和溴化物,它们的毒性问题目前也引起了人们的关注。
2.4 活性炭和生物活性炭滤池(BACF)活性炭对NOM的吸附能力与NOM的性质和活性炭本身微孔结构有关[4、12、13]。
一般活性炭微孔直径≤2nm,而NOM直径一般在0~4nm范围内,分子量500~3,000的NOM可以被大量微孔结构有效的去除;较大分子(>3,000)难于通过大孔、中微孔扩散到占活性炭表面积95%以上的微孔表面;较小分子(<500),由于极性较高吸附效果不是很好。
但是,当pH 较低时,活性炭对极性有机物也有较好去除效果,这可能是由于pH较低,抑制了氢离子的解离,降低了有机分子极性。
通常,在给水处理中,活性炭滤池运行初期主要是活性炭本身微孔发挥作用,当活性炭运行一段时间(大概4000倍床层体积)后,活性炭表面及外部较大孔隙中形成一层生物膜,微生物的吸附降解作用逐渐在NOM的去除中起主导作用。
同时在活性炭内部大量存在的微孔还可以吸附NOM,这样就形成了既有微孔吸附、又有生物降解的生物活性炭。
美国俄亥俄州辛辛那提水厂积累了颗粒活性炭去除NOM的长期资料[14],DOC的去除率平均为8~48%,THMFP的去除率为29~56%。
另外,通过颗粒活性炭吸附,可在41~182d 内保持THMs浓度在0 .04 mg/ L以下。
当接触时间15 min通水60 d时,DOC的去除率平均为70%,在同样条件下通水110 d时DOC的去除率为50%。
AWS公司对BACF去除NOM的效果进行了系统的研究[3]:在四年运行期间内BACF对DOC去除率一直稳定在40~60%之间。
生长微生物的活性炭经再生后,活性炭的孔隙结构没有太大的变化,只是碘值在经过四次再生后下降了25%,使用这些活性碳继续运行并与新的活性炭处理结果相比较,出水DOC去除率基本相同,这就表明碘值的降低没有影响BACF对DOC的去除效果。
在不影响处理结果的情况下活性炭可以长期使用(再生周期1-2年)。
同时进行的研究还表明,即使活性炭吸附出现有机物泄漏,仍然对水中THMFP有一定吸附去除能力,当DOC去除率只有20%时,BACF对杀虫剂的去除率仍可达到99%。