饮用水深度处理工艺选择及工程实例

摘　要：新国标《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)将于2012年7月1日强制执行，但目前饮用水水源污染严重，水处理工艺落后，国内自来水水质状况令人担忧。本文介绍活性炭+超滤膜组合工艺组合工艺及工程应用实例，供水厂升级改造选择。

关键词：饮用水深度处理 ； 臭氧-生物活性炭； 膜处理； 工程实例
随着2012年7月1日新国标《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)即将强制执行，公众对水质标准与国际标准接轨的呼声也越来越高。新国标相对现在实行的1985版本相比，加强了对水质有机物、微生物和消毒副产物等方面的要求。指标数量高达106项，其中包括6项微生物指标，这与世界最严的水质标准——欧盟水质标准持平。
　　有媒体报道“全国普查自来水合格率仅50%”，而据住建部城市供水水质监测中心2011年最新抽样检测，我国自来水厂出厂水质达标率也仅为83%。
　　针对目前十分严峻的饮用水水源污染现状，开发可靠、经济，与水源水质相适应的饮用水深度处理技术，保证饮用水安全是目前亟待解决的重要问题。
1.国内外深度处理主流工艺
　　在饮用水深度处理领域，国内外的主流处理工艺有臭氧-生物活性炭工艺与膜处理工艺。
　　臭氧-生物活性炭工艺是20世纪六七十年代首先在欧洲发展起来的一种饮用水深度处理技术，为了有效去除饮用水水源中的各种有机污染物，特别那些对人类健康具有现实或潜在危害的有机物，以及可以产生有毒有害的消毒副产物的有机物，相关研究人员开展了大量的研究，开发出高级氧化技术。
　　膜法处理是指在饮用水传统处理工艺基础上增加膜处理工序，使出水水质更高的工艺，膜技术如微滤、超滤、纳滤和反渗透等渐渐成为城市净水处理的主流工艺。　　
2.臭氧-生物活性炭(O3-BAC)工艺优缺点
　　目前由于臭氧-生物活性炭工艺在去除水源中消毒副产物前质、降解水中各种稳定化学污染物、破坏产生异嗅异味物质的分子结构以及有效灭火水中各类病原生物等方面具有较好的效果，再加上其工艺相对经济简单，在饮用水深度处理中得到比较广泛的应用。
　　臭氧—生物活性炭工艺也存在明显的不足。单独的臭氧氧化对一些稳定性的农药类物质、有机卤代物的分解效率很低，往往需要使用高级氧化技术等。由于目前臭氧-生物活性炭通常是置于砂滤池之后，故炭池中的生物活性炭颗粒容易泄漏到出厂水中，而该炭粒包裹的微生物，对消毒剂的灭活起保护作用，将大幅度降低处理水的消毒效果。
3.膜处理工艺优缺点
　　膜处理用于饮用水深度处理，能弥补传统工艺的缺陷。相对超滤膜，纳滤膜具有较好的重金属去除效果；而相对反渗透膜，纳滤膜又能留下绝大部分的矿物质离子。因此，在国外，纳滤膜是主流的饮用水处理主要分离膜。
　　过去几年，膜法水处理技术由于膜材料、膜反应器购置成本和定期维护成本较高，推广存在一定的困难。但是，随着膜材料及膜处理工艺的发展，以及对饮用水水质标准的提高，膜处理工艺的优势得以体现。　
4.饮用水深度处理工艺的选择
　　对于给水深度处理工艺的选择，无论是臭氧-活性炭工艺，还是膜工艺，需要根据原水水质来决定具体采用何种深度处理方式，如沿海地区以及黄河干流地区，水源中溴化物浓度往往较高，所以臭氧-活性炭工艺并不适用于。
　　有实验证明，活性炭在水中有机物去除方面效果显著，而超滤则对水中浊度、颗粒数、细菌有着很好的处理效果。所以，臭氧-活性炭+超滤膜组合工艺成为许多地方水厂升级改造的主角。
5.工程实例
5.1处理工艺流程
　　
5.2 主要设备和参数
　　① 臭氧发生机型号：SP38-A0，产量为35g/L。　　② 臭氧接触反应塔设计处理水量为10m3/h，罐体直径为500mm、高为5000mm，接触时间为6min。　　③ 活性炭罐的设计处理水量为10m3/h，罐体直径为1500mm、高为3000mm，石英砂、炭层高度分别为300mm、1300mm，炭种为颗粒椰壳活性炭，接触时间为25min，滤速为3m/h。　　④ 微滤膜采用中空纤维膜，型号为HX0340-1.5T-304A，孔径为5μm，主要作用是滤除从活性炭罐中冲出的炭粒和大颗粒物，以免堵塞超滤膜。　　⑤ 超滤膜采用聚醚砜卷式膜，型号为PES8321，孔径为0.01μm，膜面积为30.7m2，工作压力为455 kPa，水回收率为75%，处理水量为64.3m3/d。　　⑥ 二氧化氯发生机为Bellozon型CDVA，投量控制在0.20mg/L。　
5.3 运行结果
　　① 原水的浊度一般为0.3～0.8NTU，经臭氧、活性炭处理后降至0.2～0.3NTU，再经微滤有所降低，最后经聚醚砜超滤膜处理后浊度＜0.1NTU，总去除率达72%。
　　② 原水的高锰酸盐指数平均为2.67mg/L，臭氧化对其去除率平均只有9.7%，而生物活性炭对其去除率高达46.4%。超滤对高锰酸盐指数的去除率为11.9%。经过臭氧、活性炭和膜处理，高锰酸盐指数已降至0.85mg/L，总去除率达68.0%。　　
    ③ 原水的平均TOC值为2630.46μg/L，臭氧化对TOC的去除率仅为8.73%，去除率达34.48%，超滤膜对TOC的平均去除率为13.12%，超滤出水的TOC值平均为1145.08μg/L。
　　④ 臭氧、活性炭可以将原水中0.299mg/L的亚硝酸盐氮和0.088mg/L的氨氮降至检测限以下，同时出水硝酸盐氮浓度≤10mg/L，说明生物活性炭具有良好的运行效能。
参考文献:
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