陳立強(qiáng) 顧令宇

（淮河水資源保護(hù)科學(xué)研究所 蚌埠 233001）

飲用水源微污染處理技術(shù)臭氧—生物炭技術(shù)淺析

陳立強(qiáng) 顧令宇

（淮河水資源保護(hù)科學(xué)研究所 蚌埠 233001）

1 前言

目前飲用水水源保護(hù)問題已成為關(guān)系國計(jì)民生的重大問題，城市飲用水源微污染越來越受公眾和政府管理部門的關(guān)注。根據(jù)環(huán)保部組織開展的全國城市、城鎮(zhèn)、典型鄉(xiāng)鎮(zhèn)和部分農(nóng)村飲用水源基礎(chǔ)狀況調(diào)查與評估，2009年我國城市及縣級政府所在鎮(zhèn)共有集中式飲用水源地4002個，其中約80%達(dá)到或優(yōu)于《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838—2002)或者《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/t14848—93）Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，約20%不能達(dá)到Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；據(jù)2010年中國環(huán)境狀況公報(bào)，全國113個環(huán)保重點(diǎn)城市共監(jiān)測395個集中式飲用水源，監(jiān)測結(jié)果表明，重點(diǎn)城市年取水量220.3億t，達(dá)標(biāo)水量占76.5%，不達(dá)標(biāo)水量占23.5%。

飲用水源水微污染是指水源水部分或者全部指標(biāo)超過《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中Ⅲ類水質(zhì)的上限值。由于城市飲用水源地的固定性，自來水廠不得不使用微污染的飲用水源水生產(chǎn)居民生活自來水，其采用的傳統(tǒng)絮凝-沉淀-消毒凈水技術(shù)（工藝）無法保證供水水質(zhì)符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749—2006），難以解決目前面臨的諸多的微污染水質(zhì)問題，迫切需要采用高效、安全、經(jīng)濟(jì)的新型飲水處理技術(shù)。

2 微污染水源處理技術(shù)

在水源水質(zhì)存在微污染的情況下，自來水廠傳統(tǒng)工藝已經(jīng)不能完全保證出水水質(zhì)安全，要使自來水達(dá)到新的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求，必須針對微污染水質(zhì)特點(diǎn)將常規(guī)工藝改造成深度處理工藝，增加去除溶解性有機(jī)污染、臭味與氨氮的能力。

目前我國成熟的深度處理技術(shù)有投加氧化劑、活性炭吸附、生物預(yù)處理和膜技術(shù)。投加氧化劑可以改善混凝條件，提高有機(jī)物去除效果。生物預(yù)處理可以有效去除氨氮。膜技術(shù)中，微濾和超濾對有機(jī)物的去除效果不高，納濾和反滲透可去除溶解性小分子有機(jī)污染物，并能去除硬度、鹽和重金屬離子等，但膜的造價較高，現(xiàn)階段在凈水廠中的應(yīng)用主要受經(jīng)濟(jì)性限制。

臭氧—生物炭工藝對有機(jī)物和臭味物質(zhì)有很好的去除效果，基建費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)用不高，針對我國水源水微污染水質(zhì)，無論是從高效、安全角度出發(fā)，還是從經(jīng)濟(jì)適用觀點(diǎn)出發(fā)，臭氧—生物炭技術(shù)目前是經(jīng)濟(jì)有效的新型飲水深度處理技術(shù)。

3 臭氧—生物炭技術(shù)

3.1 臭氧—生物炭技術(shù)原理

臭氧—生物炭由于臭氧的氧化作用，可將大分子有機(jī)物降解到較小分子，便于活性炭的物理吸附，同時可將難降解有機(jī)物氧化成易降解有機(jī)物，使生物炭上微生物能發(fā)揮生物降解能力，這樣臭氧—生物炭組合技術(shù)就能有效去除溶解性有機(jī)物和臭味。

3.1.1 臭氧預(yù)氧化

臭氧—活性炭處理技術(shù)是利用臭氧的氧化能力和活性炭的吸附能力去降解長鏈、大分子的難降解有機(jī)物，將其轉(zhuǎn)化為較小且可降解的有機(jī)物利用臭氧預(yù)氧化作用，初步氧化分解水中的一部分簡單的有機(jī)物及其他還原性物質(zhì)，使之變?yōu)槎趸己退瑫r使水中難以生物降解的有機(jī)物斷鏈、開環(huán)，氧化成短鏈的小分子有機(jī)物，使其更容易被活性炭吸附并被附著在活性炭上的細(xì)菌降解，提高處理水的可生化性。臭氧氧化能改變有機(jī)物生色基團(tuán)，強(qiáng)化活性炭的脫色效能，此外，臭氧氧化后生成的氧氣能在處理水中起充氧的作用，補(bǔ)充水中溶解氧的消耗，為后續(xù)工段附著于活性炭上的好氧菌和硝化菌提供營養(yǎng)源，使好氧微生物活動增強(qiáng)，加快生物氧化和硝化作用，延長了活性炭的使用壽命，加快了有機(jī)物的生物降解，從而提高了對有機(jī)物的去除效果。

3.1.2 生物活性炭

活性炭自身具有孔隙多、比表面積大的特性，能夠迅速吸附水中的溶解性有機(jī)物，也能富集水中大量的微生物。被吸附在活性炭表面的溶解性有機(jī)物為微生物提供了營養(yǎng)源，同時炭床中大量生長繁殖的好氧菌生物降解吸附低分子有機(jī)物，這樣在活性炭表面便生長出了具有氧化降解和生物吸附雙重作用的生物膜，形成生物活性炭。

活性炭孔隙中的有機(jī)物被分解后，經(jīng)過反沖洗，活性炭騰出吸附位置，恢復(fù)了對有機(jī)物及溶解氧吸附能力?；钚蕴繉λ杏袡C(jī)物的吸附和微生物的氧化分解是相繼發(fā)生的，微生物的氧化降解作用使活性炭的吸附能力得到恢復(fù)，而活性炭的吸附作用又使微生物獲得豐富的養(yǎng)料和氧氣，兩者互相促進(jìn)，形成相對平衡態(tài)，得到穩(wěn)定的處理效果，從而大大延長了活性炭的再生周期。

3.2 臭氧—生物炭技術(shù)應(yīng)用

臭氧化與活性炭吸附的第一次聯(lián)合使用是1961年在德國Dusseldorf市Amstaad水廠。目前，在歐洲的德國、法國、瑞士等國家有著廣泛的運(yùn)用。我國自20世紀(jì)70年代以來開始對臭氧化－生物活性炭進(jìn)行研究，在80年代初，先后建成一批應(yīng)用該工藝的深度凈化水廠。目前，臭氧—生物炭在我國的微污染水處理實(shí)踐中有著廣泛的運(yùn)用，北京田村山水廠、昆明的第五水廠和第六水廠、常州市水廠、燕山石化公司水廠、勝利煉油廠水廠等水廠都采用了該技術(shù)。實(shí)踐證明可以長期有效去除含高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）的20%～25%，活性炭的活性可持續(xù)3～5年；上向流炭池采用30×60目（約0.3～0.6mm）炭粒，可以減少水頭損失（約0.30m水頭損失），由于粒徑小，吸附的表面積大，又因上升水流環(huán)繞充分，可增加下向流炭池CODMn去除率。

4 臭氧—生物炭技術(shù)存在問題

臭氧—生物活性炭技術(shù)在研究和運(yùn)用中也存在一些問題需要繼續(xù)開發(fā)創(chuàng)新，主要有：

微污染源水中Br-濃度過高（>100μg/L）時投加臭氧會引起出水中消毒副產(chǎn)物溴酸鹽（BrO3-）超標(biāo)（>10 μg/L）；臭氧的吸收率和處理尾氣需要綜合利用；生物炭池出水泄漏微生物，增加消毒工段難度。

5 結(jié)語

臭氧—生物活性炭技術(shù)是一種先進(jìn)的深度水處理技術(shù)，其在飲用水處理中有著其他處理方法無法比擬的優(yōu)越性，既有效地去除水中的有機(jī)物和氨氮，對水中的無機(jī)還原性物質(zhì)、色度、濁度也有很好的去除效果，并有效地降低出水突變活性，出水水質(zhì)全面提高。隨著飲用水源污染的日益加劇和飲用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的提高，臭氧—生物活性炭技術(shù)必會獲得更廣泛的發(fā)展和應(yīng)用