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

陈杰

武汉市自来水有限公司制水部余家头水厂、湖北省武汉市、430063

摘要：城市水厂是城市建设和发展的基础，负责为城市居民的日常生活和企业的生产发展提供充足的水资源。为了保证水厂的供水质量能够满足人民生活用水标准，有必要对水厂现有的水处理工艺进行调整。对此，分析自来水厂臭氧活性炭深度处理工艺应用，仅供参考。

关键词：自来水厂；臭氧活性炭；深度处理工艺；应用分析

引言

在开发建设过程中，许多城市的水源都受到了不同程度的污染。为了保证城市供水的安全，自来水厂需要借助特定的技术对水源进行净化，使供水的水质达到标准要求，提高饮用水的质量。而在处理净化水源的过程中，臭氧生物活性炭深度处理工艺脱颖而出，被各大供水厂所关注。因此，为提升饮用水品质而设计采用了臭氧生物活性炭深度处理工艺，以先进技术为支撑，使其水质各参数均大幅超过标准要求。

1臭氧处理原理

臭氧具有很强的氧化性，因此它能与大多数含有C-C键、双键、芳环或磷、氮、氧原子的有机物发生反应，分解水中难以降解的有机污染物。相关实验表明:，臭氧氧化降解有机污染物主要有2种方式，即①臭氧分子与有机物直接反应，并将氧原子插入富电子基团，进而将有机物氧化；②在引发剂的作用下，臭氧通过链式反应解离出羟基自由基（OH）、超氧自由基（O2-）等活性物质，并通过上述物质对有机物进行氧化降解。但是，通常情况下单一的臭氧氧化对有机物的处理效果有限，很难做到完全降解。因此，在工程中常利用催化剂产生大量的具有强氧化性的活性自由基，并利用该自由基提高有机物降解率；或是将臭氧氧化体系与其他工艺结合，分多段完成对有机物的去除。

2自来水厂臭氧活性炭深度处理工艺应用

2.1水处理臭氧技术

水处理臭氧技术被广泛应用于水处理领域，以提高水质和净化效果，主要应用于以下4个方面。（1）消毒：臭氧的强氧化性使其成为一种强大的消毒剂。在水处理中，臭氧能有效杀灭细菌、病毒、真菌和其他微生物，确保饮用水的安全。（2）有机物去除：臭氧能分解和氧化水中的有机物质（如草甘膦、药物残留），提高水质。（3）重金属去除：臭氧可与水中的重金属形成氧化物，使其沉淀或析出，以去除重金属。（4）气味和颜色去除：臭氧可氧化水中的挥发性有机物，以消除异味和颜色。

2.2活性炭滤池

在臭氧生物活性炭深度处理工艺中，活性炭过滤器的主要作用有:(1)对水中臭氧的破坏，主要发生在活性炭过滤器上方;(2)能很好地去除水中的化学成分，并能很好地完成氧化副产物的吸收，极大保障了深度处理效果；（3）可借助活性炭表面生物活动完成对生化副产物的降解。在整个工艺系统中，活性炭滤池前期主要表现为物理吸附，待活性炭表面形成生物膜后，此时物理吸附作用逐渐削弱，其功能更换为生物降解、生物吸附。活性炭滤池池型可直接影响滤料流失率、构筑物占地面积、工程造价等，因此自来水厂新建臭氧生物活性炭深度处理工艺设施时，对多种池型进行了技术性、经济性对比，最终选用翻板滤池形式建设活性炭滤池。该池型具有排水、冲洗不同步的特征，即冲洗与排水不可同步进行。从工艺实践角度看，翻板滤池具有工程造价低、占地面积少、反冲洗水耗小、滤料流失率低的优势。

2.3炭滤池的运行

自来水厂炭滤池反冲洗采用先气冲洗、再气水混合冲洗、最后水冲洗的方式。活性炭滤池单独水冲方式会造成炭床冲洗不干净、老化生物膜难以去除、炭床间容易形成泥球等问题。而气水反冲洗采用冲洗强度较高的气冲，可以松动和摩擦炭床，使附着的生物絮体剥落并促成吸附杂质的脱附，其后的水冲再将脱附的杂质和脱落的生物膜排出[3]。

2.4微滤、超滤及纳滤技术

微滤、超滤和纳滤是膜技术的不同类型，它常用于城市自来水厂净化领域，用于分离、过滤和去除不同大小的颗粒、物质和污染物。微过滤是一种利用孔径为0.1 ~ 10μm的微孔膜的技术。微滤膜能够有效地去除悬浮物、颗粒、细菌、藻类等大尺寸物质，同时保留水中的溶解性离子和有机物。在城市自来水厂处理中，微滤通常用于初级处理阶段，可以预处理自来水，减少后续处理过程的负担。超滤是一种利用超细孔膜进行分离的技术，其膜孔径范围通常在0.001到0.1μm之间。超滤可以有效去除较大的分子，如细菌、病毒、蛋白质、胶体等，同时保留较小的溶解性离子。在城市自来水厂处理中，超滤常用于二级处理或高级处理，能够进一步净化水质，去除难以降解的有机物和微生物。纳滤是介于超滤和反渗透之间的一种膜分离技术，其膜孔径范围在0.001到0.01μm之间。纳滤膜有选择性地去除一部分离子，如钙、镁等重金属离子，同时保留较小的有机物分子。在城市自来水厂处理中，纳滤可以用于软化水，去除一些有害离子，同时提供较好的水质。

2.5反渗透在自来水厂处理中的应用

反渗透是一种膜分离技术，广泛应用于城市自来水厂处理领域，以去除水中的溶解性离子、有机物、微污染物等，从而产生高质量的水。在城市自来水厂处理中，反渗透通常被用于二级处理，用于进一步净化经过初步处理的自来水，去除其中的有机物、微生物、溶解性离子等。反渗透膜的微孔非常小，可以有效去除细菌、病毒、盐类、有机物等。尽管反渗透需要一定的压力来推动水通过膜，但相较于传统的蒸馏等方法，反渗透通常更能节约能源。

2.6光催化氧化

光催化氧化是一种基于光能的高级氧化技术，通过光刺激催化剂产生活性氧化物质来降解自来水中的有机污染物和微量污染物。在城市生活自来水厂的处理中，光催化氧化作为一种先进的工艺，具有潜力解决难降解有机物和微污染物排放的问题。光催化氧化在城市自来水厂处理中的应用研究涵盖了多个方面：光催化氧化能够高效降解难降解的有机污染物，如染料、药物残留等，将其分解为无害的物质。针对城市自来水中的微量有机污染物，光催化氧化也显示出优异的去除效果，减少微污染对水体的潜在影响。光催化氧化不仅可以去除有机污染物，还能够降低水中COD、BOD等污染物指标，提升水体的整体水质。

2.7膜生物反应器

膜生物反应器(MBR)是集生物处理和膜分离技术于一体的一种先进的水处理技术。它结合了传统的活性污泥工艺和微孔膜技术，具有高效净水、节省空间和节能的优点。膜生物反应器将生物处理和膜分离过程结合在一个单元中，通常在生物反应器内放置微孔膜，用以分离自来水中的生物污泥和固体颗粒。自来水通过生物反应器，生物污泥在分解有机物的过程中将污染物降解为氮、磷、二氧化碳等物质。微孔膜则起到过滤和固液分离的作用，阻止生物污泥和颗粒物进入净化后的水中。膜生物反应器可以有效地去除悬浮物、细菌、病毒、有机物等，产生高质量的水。由于膜生物反应器同时具备生物处理和膜分离功能，相较于传统的自来水厂处理工艺，其占地面积较小。可根据水质要求和处理需求对反应器运行参数进行调整，以达到不同的净化标准。微孔膜可以有效地去除微小颗粒和微污染物，使处理过程更加彻底。

结束语

城市水厂应根据自身实际运行条件和原水水质特点，采用适当的先进水处理技术对原水进行净化，为城市居民的正常生活提供足够的水源。本文针对自来水厂臭氧活性炭深度处理工艺应用进行了研究，能够有效去除水中的臭味物质与杂质，从而保障城市用水质量与安全。

参考文献：

[1]曹亚南.自来水厂臭氧活性炭深度处理工艺应用分析[J].居舍,2020,(05):35.

[2]颜丙乾.臭氧在自来水厂深度处理中的设计与应用[J].环境与发展,2019,31(07):248-249

[3]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,2018,37(06):40-42.