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深度水处理工艺之臭氧

来源:未知| 发布时间:2020-05-22| 浏览数:载入中...


前言 

陈国光,上海市供水调度监测中心教授级高级工程师,早年奋战在供水行业科研和运行前线,积累了丰富的理论和实践经验。随后陈教授作为有关部门从事水质检测和监管工作,对上海自来水的水质保障做出了突出的贡献。经过数十年的积累,陈教授对于水厂的运行和管理已然形成了一套独到的经验和观点,并提出了以前是宏观治水,现在应当是微观治水的精细化水厂运行管理观点。经陈教授口述,《净水技术》杂志社将大量宝贵的干货分篇后,借此系列文与广大供水同行分享。

水厂的深度处理工艺,目前主流的工艺选择为臭氧-活性炭工艺。从原理上讲,臭氧的投加起到氧化作用,将大分子难降解有机物分解为小分子有机物,便于后续活性炭工艺的吸附和生物降解。

那么,臭氧在深度工艺中,真正的作用是什么?

陈教授:臭氧主要作用于原水中的致嗅物质、蛋白胺、有机胺、键行不饱和化合物、芳香族及部分合成有机物。主要起到两大作用:一是将难降解有机物氧化为可生物降解有机物,二是将大分子有机物分解为小分子有机物。从臭氧氧化的机理看,分为直接氧化,和·OH自由基氧化两类,其中直接氧化速度较慢,但具有较强选择性,而·OH自由基氧化速度快,却不具选择性。

那对于臭氧投加而言,是否越多越好?

陈教授:受限于工程经济型的考虑,臭氧当然不可能无限制投加。在有限量投加的范围内,不可能一步到位实现将所有有机污染物氧化为CO2,因此,臭氧氧化的目的主要还是将大分子有机物分解为小分子,便于后续生物活性炭工艺的运行。而且,臭氧氧化的过程中,同时也会对无机化合物起作用,例如,可以将二价的铁、锰氧化成三价的铁和高价的锰,也可以将氨氮、亚硝酸盐氧化为硝酸盐。特别是可以将溴离子氧化为溴酸盐。溴酸盐是一种已知高消毒副产物,所以有限量的臭氧投加同样需要考虑到消毒副产物的产生风险。从工艺运行的角度,臭氧氧化的效果和途径,与有机物性质、水体pH值、碱度、所投加的臭氧浓度均有关系,需要综合考虑上述情况,并结合经济性,来摸索合适的投加量。

水厂在臭氧投加时,除了比较常见的后臭氧投加,也运用了预臭氧投加手段,预臭氧的目的是什么?

陈教授:预臭氧的主要目的是助凝和降色(除铁锰),特别对于藻类、嗅味问题比较突出的原水,预臭氧的效果较好。但也并非预臭氧加注量越大越好。对于混凝工艺而言,大分子的物质更易于被混凝沉淀,按照经验,混凝沉淀工艺本身就可以除去水体中30%~40%左右的CODTOC,但如果过度的预臭氧,使原水中大分子物分解为了小分子物,则反而降低了混凝沉淀工艺的效果,给后续工艺带来了负担。所以,预臭氧,和后臭氧,其目的性是有差别的,并不是简单的工艺顺序上的变化。但从实际运行情况来看,分两段加臭氧,效果比一次加臭氧的效果要好。

以上海为例长江水源的水厂,由于原水中有机物还原物质较少,一般预臭氧加注量0.6mg/L即可达到效果,对于黄浦江水源的水厂,由于原水中有机物还原物质相对较多,一般预臭氧加注量可考虑0.8~1.2mg/L左右,如果藻类、嗅味问题突出可酌情再行加量,且要遵循冬少夏多的原则,夏季应考虑酌情增加投加量。

很多水司关于如何确定臭氧投加量这个问题非常关切,有什么参考的经验吗?

陈教授:关于臭氧投加,我的观点时不讲加注量,只关注余臭氧量。我们所学习的专业知识,都是给我们提供一个参考值,例如什么情况的原水水质应该加注多少臭氧。但实践中,由于受到原水水质波动、工艺运行情况等因素干扰,实际情况往往会偏离理论值,所以需要通过其他的方式来进行判断。上面所谈到的余臭氧,是指进入生物活性炭滤池前的水中的臭氧浓度,由于臭氧是强氧化物质,可以杀灭微生物。如果进入生物炭滤池的臭氧浓度过高,则可能破坏生物活性炭滤池中的生物膜,影响生物炭滤池的生物降解功能,如果臭氧浓度过低,对水中大分子有机物的分解还不充分,使可被生物降解的有机物减少,影响生物膜的生长,使炭滤池寿命简短。根据多年运行经验,我认为余臭氧量(进入生物活性炭滤池前)应控制在0.2mg/L左右,且相对稳定较为适合,相应的加注量就应当根据这个目标值,并结合当时的原水情况、气候情况等因素来进行控制。

综上,陈教授就深度处理工艺中臭氧部分的一些观点和看法进行了梳理和分享,提出了以余臭氧控制为目标决定臭氧加注量的目标导向思路。陈教授建议,对于不同水源的水厂,都应当建立不同深度处理工艺的运行参数和作业指导规程。只有准确掌握臭氧投加量,并高水平维护生物炭滤池运行,才能确保和提高供水水质。

 

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