臭氧_生物活性炭工艺处理高藻引黄水库水_图文

1、32给水排水Vol.35No.32009臭氧生物活性炭工艺处理高藻引黄水库水孙韶华贾瑞宝宋武昌(济南市供排水监测中心,济南250033摘要以含溴离子的高藻引黄水库水为处理对象,采用预臭氧常规处理臭氧生物活性炭组合工艺进行连续运行的中试研究。结果表明:组合工艺出水p H 为7.88.1,出水色度、浊度、COD Mn 、UV 254、TOC 、藻类总数和叶绿素a 的去除率分别为100%、97%、53.8%、83.7%、68.6%、99.6%和100%;出水检出BrO -3,但含量处于安全范围内。关键词高藻水库水预臭氧常规处理臭氧生物活性炭溴酸盐饮用水源的藻类污染问题已经成为净水处理中的难题之一。研

2、究表明,臭氧除藻在控制氯化消毒副产物(DB Ps 方面具有明显的优势1。目前对预臭氧和常规处理组合工艺除藻的研究较多2,3,而对预臭氧生物活性炭组合工艺处理高藻水的研究较少4。本文以引黄水库原水为处理对象,采用预臭氧常规处理与臭氧生物活性炭组合工艺中试装置,在高藻期连续运行,考察其对浊度、色度、有机物、藻类等的去除效果及水中臭氧氧化副产物溴酸盐的变化情况。1材料与方法1.1原水水质原水为山东省某一含溴离子的高藻期引黄水库水,试验期间主要水质指标见表1。表1山东省某引黄水库水状况p H COD Mn /mg/L 浊度/N TU 色度/度叶绿素a/g/L Br -/mg/L 温度/8.38.636

3、37152520500.020.042325 1.2试验装置中试装置包括预臭氧、常规处理(混凝沉淀过滤和臭氧生物活性炭深度处理单元,处理规模为1m 3/h ,工艺流程见图1。原水经提升后进入预臭氧接触塔,再进入中间水箱,提升后进入常规处理装置,然后进入主臭氧接触塔,最后进入生物活性炭滤池。其中,预臭氧投加量为1mg/L ;混凝剂为聚氯化铝铁(PA FC ,投加量为15mg/L ;主臭氧投加山东省“泰山学者”建设工程专项经费资助。1进水2提升泵3臭氧发生器4臭氧浓度监测仪5气体流量计6水射器7臭氧接触塔8尾气吸收装置9中间水箱10折板絮凝池11斜板沉淀池12反冲洗水箱13砂滤池14常规处理一体化

4、装置15臭氧管道16余臭氧管道17生物活性炭滤池18产水箱图1试验装置示意量为2mg/L 。1.3检测项目及方法p H :HI8424便携式p H 计;浊度:Hach 2100P 浊度仪;高锰酸盐指数(COD Mn :酸性高锰酸钾法;UV 254:UV 2100紫外分光光度计;色度:标准色列比色法;叶绿素a (Chl 2a :分光光度法;Br -和BrO -3:离子色谱法;TOC :TOC 2VCP H 型总有机碳分析仪;水温:温度计。2试验结果与讨论试验开始时,该组合工艺已连续运行6个月,生物活性炭滤池中的生物膜已经稳定生成,对有机物等污染物具有了生物去除作用。试验在高藻期的9月和10月进行

5、,试验期间对原水及各处理单元出水的p H 、浊度、色度、COD Mn 、UV 254、叶绿素a 等指标给水排水Vol.35No.3200933每天检测1次,并对TOC 、藻类计数、Br -、BrO -3等指标每周检测1次,从而考察组合工艺对原水的净化效果。2.1出水p H 变化组合工艺出水p H 变化见图2。由图2可知,原水为弱碱性水且试验期间p H 变化幅度不大,常规处理使p H 下降幅度最大,预臭氧及臭氧生物活性炭对p H 影响不大,最终出水p H 为7.88.1,满足生活饮用水卫生标准(G B 57492006要求。常规处理采用的混凝剂PA FC 经水解后消耗水中碱度,因而使p H 下降

6、幅度较大 。图2出水p H 变化情况2.2对浊度和色度的去除效果组合工艺对色度和浊度的去除效果分别见图3和图4。由图3可知,预臭氧对色度去除率贡献最大,平均去除率为64.1%;其次为常规处理平均占总去除率的30.8%;经臭氧生物活性炭处理后最终出水色度均为0。由图4可知,预臭氧对浊度去除作用较小,平均约占总去除率的15.8%;浊度主要在常规处理单元经混凝、沉淀、砂滤作用去除,由于原水呈弱碱性有利于浊度的混凝去除,出水浊度平均为0.34N TU ,总去除率达到93.1%;经臭氧生物活性炭处理后浊度进一步降低,出水浊度平均为0.12N TU ,平均去除率达到97% 。图3 色度去除效果图4浊度去除

7、效果2.3对有机物的去除效果COD Mn 反映了水中能被高锰酸钾氧化的还原态物质(包括有机物和无机物的总和,而UV 254反映了含共轭双键或苯环的有机物在水中的含量,对COD Mn 和UV 254的去除效果分别见图5和图6 。由图5和图6可知,高藻期原水COD Mn 和UV 254含量较高,此时藻类及其代谢产物为水中有机物的重要来源5;预臭氧后UV 254平均去除率为29.5%,而COD Mn 去除率仅为7.4%,预臭氧氧化大分子有机物而对有机物的去除效果较低,但提高了其混凝沉降性能;常规处理对COD Mn 和UV 254的去除率均较大,分别为42.7%和68.9%;经臭氧生物活性炭的物理吸附

8、和生物降解作用,有机物得到进一步去除,最终出水COD Mn 平均为2.12mg/L ,UV 254平均为0.018cm -1,COD Mn 和UV 254 的去除率34给水排水Vol.35No.32009分别达到53.8%和83.7%。2.4对藻类的去除效果由藻类计数结果知,原水藻类总数为1000万1200万个/L ,预臭氧对藻类去除贡献最大,出水为178万200万个/L ,平均去除率为83.6%;常规处理出水为32万43万个/L ,平均总去除率达到了97%;臭氧生物活性炭出水平均为4.1万个/L ,此时总去除率达到了99.6%。叶绿素a 可间接表征水体中活藻含量,对叶绿素a 去除效果见图7

9、。图7叶绿素a 去除效果由图7可知,预臭氧对叶绿素a 平均去除率为49.4%,常规处理出水叶绿素a 为0.39g/L ,总去除率达到了98.9%,而臭氧生物活性炭出水叶绿素a 接近0,去除率近100%。2.5其他指标去除效果将每周检测1次的组合工艺各处理单元出水藻总量、TOC 、Br -和BrO -3等指标取其平均值,列入表2。由表2可知,原水中Br -浓度较大,但由于预臭氧投加量较小,氧化过程中BrO -3尚未形成;主臭氧投加量增加而有机物浓度降低,在氧化过程中产生BrO -3且其浓度超过0.01mg/L ,但经生物活性炭处理后BrO -3浓度降至0.008mg/L ,Br -浓度增加,这是

10、由于生物活性炭将BrO -3还原为Br -而去除6,7。TOC 主要被常规工艺处理去除,最终去除率为68.6%。表2其他指标去除效果处理单元Br -/mg/L TOC/mg/L 藻类计数/万个/LBrO -3/mg/L 原水0.097 5.961194.6<0.001预臭氧0.096 4.893195.84<0.001常规处理0.099 2.68935.30<0.001主臭氧0.083 2.46718.320.013生物活性炭0.0871.8694.100.0083结论(1高藻原水经预臭氧常规处理与臭氧生物活性炭组合工艺处理后出水水质满足生活饮用水卫生标准(G B 57492

11、006要求,对色度、浊度、有机物、藻类等去除效果明显。(2常规处理过程中p H 下降幅度较大,最终出水p H 为7.88.1;色度主要通过预臭氧去除,最终出水色度为0;浊度主要在常规处理单元去除,最终出水浊度平均为0.12N TU ,平均去除率达到97%;最终出水COD Mn 平均为2.12mg/L ,UV 254平均为0.018cm -1,去除率分别为53.8%和83.7%;出水藻类总数平均为4.1万个/L ,叶绿素a 为0,去除率分别为99.6%和100%。(3预臭氧未产生BrO -3;主臭氧氧化后BrO -3超标;生物活性炭具有降解BrO -3作用,出水BrO -3平均为0.008mg/

12、L ,低于国家标准限值。参考文献1Plummer J D ,Edzwald J K.Effect of ozone on algae as precursors for trihalomet hane and haloacetic acid production.Environ Sci Techn ,2001,35(18:366136682Widrig D L ,Gray K A ,McAuliffe K S.Removal of algal derivedorganic material by preozonation and coagulation :monitoring changes

13、in organic quality by pyrolysis GC MS.Wat Res ,1996,30(11:262126323Antonie M ,Benedicte W.Preozonation coupled wit h flotaionfiltration :successful removal of algae.Wat Sci Tech ,1998,37(2:65734杜红,董文艺,李继,等.臭氧活性炭深度处理工艺除藻效能研究.给水排水,2005,31(11:155Graham N J ,Wardlaw V E ,Perry R ,et al.The significance of algae astrihalomethane Precursors.Wat Sci T ech ,1998,37(2:83896K irisit s M J ,Snoey