臭氧活性炭 PPT
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常用吸附剂活性炭PPT课件
• （4）炭化温度的影响
• 煤的炭化温度直接影响炭化料的孔隙结构和强度，从而影 响半焦的性质，尤其是最终温度。炭化终温过高，会造成 炭化料表面收缩形成易石墨化炭层，造成活化难度增加。
2019/9/13
12
2 制备工艺流程
• (5) 活化剂流速及浓度的影响 • 活化剂的流速大，它与炭反应速率增加，使烧失率增加，产生不均匀活化，导
2019/9/13
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2 制备工艺流程
• (6)炭化料灰分的影响
• 炭化料中无机成分在炭化和活化过程中，大部分转化为灰分，它是影响 活性炭强度主要因素，在灰分与碳接触的界面上，灰分会造成裂纹，影 响活性炭的强度。无机物中的碱金属，铜，铁等氧化物和碳酸盐，对碳 和水蒸气的反应有催化作用，因此，在炭化料中加入少量的钴、铁、钒、 镍等氧化物，可加速碳与水蒸气的反应。
化产物中的石墨微晶有序变化，减少微晶之间的空隙，影
响2019活/9/13化造孔过程。
8
2 制备工艺流程
2、活化
• 所谓活化就是赋予炭颗粒活性，使炭形成多孔的微晶结构，具有发达的表面积的过程。 活化方法通常有三种，即化学药品活化法、物理化学联合活化法和物理活化法
• （1）化学药品活化法
• 即将含碳原料与化学药品活化剂混捏，然后炭化、活化制取活性炭。药品有 ZnCl2,H3PO4,K2SO4及K2S等。
• （2）物理化学联合活化法
• 一般先进行化学药品活化，然后进行物理活化。由物理活化法特别是用水蒸气活化制 成的产品，微孔发达，对气相物质有很好的吸附力；由化学药品活化法制得的活性炭 次微孔发达，多用于液相吸附。
• （3）物理活化法（气体活化法）
• 在活化过程中通入气体活化剂如二氧化碳，水蒸气，空气等。
活性炭的结构 ppt课件
PPT课件
21
在中国，竹溪活性炭有限公司是最大的生产
粉状活性炭的公司。这家公司的市场份额是 18.6%(粉状活性炭的总产量是45，600吨)， 同年产量也达8，500吨。福建南平元力活性 炭有限公司有大约4，300吨的产量，2000年， 他拥有约9.4%的市场份额。其他生产商例如 宁夏华辉活性炭有限公司（7.5%），北大旺 庄活性炭厂（音译）(7.3%)，宁夏广厦万德 活性炭股份公司(7.2%)和山西新华化工厂 (6.4%)是中国生产粉状活性炭的主要生产商。
1911年在维也纳附近的Fanto工厂 首次用水蒸气活化法生产出Eponit 粉状炭，1913年又用氯化锌活化法 生产出防毒面具用的粒状活性炭。
PPT课件
7
从20世纪初至20世纪中期，由于 战争的原因，防毒面具用活性炭 和糖厂用的脱色炭有很大发展。
第二次世界大战开始后，要求可 靠性更高的防毒面具，煤开始作 为生产活性炭的原料，出现了压 块、压伸工艺制造技术。
PPT课件
3
二、活性炭工业历史与现状
活性炭工业历史：
在公元前1550年埃及就用于医药， 公元前2世纪印度用于滤水， 长沙马王堆出土的汉墓木椁用木炭来吸潮、防腐，
明朝李时珍在《木草纲目》中记述果核烧炭可治疗 腹泻和肠胃病。
到中世纪，木炭用于糖液脱色精制．以后发现骨炭 有更大的脱色力，
活性炭出口量 25.6 40.1 60.0 91.1 135.7
活性炭净出口量 24.7 38.7 57.9 88.0 131.2
市场总消费量 18.3 28.3 43.0 61.6 84.9
水处理
3.1 4.8 7.6 11.3 15.6
食品
5.3 8.5 13.2 18.5 25.7
活性炭制备方法、分类、应用综述 ppt课件
比较价廉等原因，它在源自机溶剂类的吸附中用的很多。特别是回
收溶剂中常用的成型颗粒活性炭，它是以煤、石油、木材、椰子
壳等产物。此外，也使用将原料炭化、破碎、成型、烧成（炭化
）及水蒸气活化，制成的粒度为 25mm 的产物。以及使用将原料
炭化、破碎、筛分以后，用水p蒸pt课气件 活化过、粒度为
1mm
以下的 29
ppt课件
10
原料来源
木材原料
木制颗粒炭：化学法赋活，高吸 附、低密度，应用于气相吸附、 溶剂回收、催化剂载体等领域。
ppt课件
11
原料来源
木屑原料
木质粉状活性炭：化学法赋活， 高吸附、低密度，应用于气相吸 附、溶剂回收、催化剂载体等领 域。
ppt课件
12
原料来源
椰壳原料
椰壳活性炭：强度高，吸附性能 好、灰分低、使用周期长
ppt课件
5
木炭
活性炭
活性炭的孔结构
ppt课件
6
吸附原理
活性炭吸附器是将水中悬浮状态的污染物进行截留的过程，被截 留的悬浮物充塞于活性炭间的空隙。滤层孔隙尺度以及孔隙率的 大小，随活性炭料粒度的加大而增大。即活性炭粒度越粗，可容 纳悬浮物的空间越大。其表现为过滤能力增强，纳污能力增加， 截污量增大。同时，活性炭滤层孔隙越大，水中悬浮物越能被更 深地输送至下一层活性 炭滤层，在有足够保护厚度的条件下，悬 浮物可以更多地被截留，使中下层滤层更好地发挥截留作用，机 组截污量增加。
• 在氯碱工业中以汞为阴电极制造氯气和苛性钠聚氯乙烯、乙醛 、醋酸乙烯的合成工业均以汞作为催化剂 电子仪表工业也常用
到汞 故这些行业均排放含汞废水 。汞对人体有严重的毒害作
用 其中甲基汞在人体脑组织内积累侵入中枢神经系统破坏神经
收溶剂中常用的成型颗粒活性炭，它是以煤、石油、木材、椰子
壳等产物。此外，也使用将原料炭化、破碎、成型、烧成（炭化
）及水蒸气活化，制成的粒度为 25mm 的产物。以及使用将原料
炭化、破碎、筛分以后，用水p蒸pt课气件 活化过、粒度为
1mm
以下的 29
ppt课件
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原料来源
木材原料
木制颗粒炭：化学法赋活，高吸 附、低密度，应用于气相吸附、 溶剂回收、催化剂载体等领域。
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11
原料来源
木屑原料
木质粉状活性炭：化学法赋活， 高吸附、低密度，应用于气相吸 附、溶剂回收、催化剂载体等领 域。
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原料来源
椰壳原料
椰壳活性炭：强度高，吸附性能 好、灰分低、使用周期长
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5
木炭
活性炭
活性炭的孔结构
ppt课件
6
吸附原理
活性炭吸附器是将水中悬浮状态的污染物进行截留的过程，被截 留的悬浮物充塞于活性炭间的空隙。滤层孔隙尺度以及孔隙率的 大小，随活性炭料粒度的加大而增大。即活性炭粒度越粗，可容 纳悬浮物的空间越大。其表现为过滤能力增强，纳污能力增加， 截污量增大。同时，活性炭滤层孔隙越大，水中悬浮物越能被更 深地输送至下一层活性 炭滤层，在有足够保护厚度的条件下，悬 浮物可以更多地被截留，使中下层滤层更好地发挥截留作用，机 组截污量增加。
• 在氯碱工业中以汞为阴电极制造氯气和苛性钠聚氯乙烯、乙醛 、醋酸乙烯的合成工业均以汞作为催化剂 电子仪表工业也常用
到汞 故这些行业均排放含汞废水 。汞对人体有严重的毒害作
用 其中甲基汞在人体脑组织内积累侵入中枢神经系统破坏神经
臭氧-生物活性炭工艺
生作用
结果： 增多吸附容量，延长活性炭滤池的工作周期
2.2 生物再生步骤
活性炭吸附有机物，液相中有机物含量减低 水中细菌附着在活性炭表面 细菌选择水中的生物易降解有机物分解，并不断繁殖；易 生物降解有机物含量下降，难降解有机物含量不受影响
2.2 生物再生步骤
伴随液相生物易降解有机物含量下降，吸附的有机物发生 解吸；解吸的有机物中易降解有机物在液相中扩散，被细菌 降解 解吸后空出活性炭表面的吸附点有可吸附有机物，起到生 物再生
微生物
去除小分子的亲 水性有机物
2 生物再生
影响因素
作用机理
优缺点 工程应用
生物再生
对水中有机物的吸附和微生物的氧化
分解是相继发生的，微生物的氧化分解作用陆
续空出了吸附位，使活性炭的吸附能力得到恢
复；而活性炭的吸附作用又使微生物获得丰富
的养料和氧气，二者相互促进，起到了生物再
始运行。
深圳水库是深圳市的主要供水水源,属南方地
区典型的低浊、高藻、微污染类水质。虽然东深供
水生物预处理工程(处理能力为400*104m3/d)的实施
在一定程度上改善了深圳水库的水质,但是原水中的
嗅味、藻类和有机物等污染物质的浓度仍然维持在
一个较高的水平,采用常规工艺处理时出水水质得不
到保证。
工艺流程图
臭氧-生物活性炭工艺
内容
1
作用机理
2
生物再生
3
影响因素
4
优缺点
5
工程应用
1 作用机理
影响因素
生物再生
优缺点 工程应用
作用机理
1.1 活性炭的空隙特性
大孔
直径 100~10000nm 比表面积占1%
活性炭吸附重金属ppt课件
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
一、研究意义与背景
二、重金属的去除方法 三、活性炭对重金属的吸附 四、吸附剂的改性方法 五、结论
1
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
生活饮用水标准
5
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
二、重金属的去除方法
6
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
9
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
二、重金属的去除方法
物理化学法
1、膜分离技术 包括：微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)和反渗透。 微滤膜为 0.1 m 级别孔径的膜，用来去除悬浮颗粒物、 藻类、细菌等； 超滤膜为 0.01 m 级别的膜，用来去除小的胶体和病毒； 纳滤和反渗透都可以用来去除金属离子，但反渗透去除 体积更小的离子，孔径为 0.01 m 级别和纳米级别。
二、重金属的去除方法
2、重金属捕集剂
重金属捕集剂能与重金属离子发生强力螯合作用，迅速 生成不溶于水、含水量低、易过滤分离的絮状沉淀，从而 去除重金属离子。 3、离子交换法
最常用的离子交换树脂是带有磺酸基团(-SO3H)的酸性树 脂，和带有羧基基团(－COOH)的弱酸性树脂。
一、研究意义与背景
二、重金属的去除方法 三、活性炭对重金属的吸附 四、吸附剂的改性方法 五、结论
1
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
生活饮用水标准
5
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
二、重金属的去除方法
6
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
9
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
二、重金属的去除方法
物理化学法
1、膜分离技术 包括：微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)和反渗透。 微滤膜为 0.1 m 级别孔径的膜，用来去除悬浮颗粒物、 藻类、细菌等； 超滤膜为 0.01 m 级别的膜，用来去除小的胶体和病毒； 纳滤和反渗透都可以用来去除金属离子，但反渗透去除 体积更小的离子，孔径为 0.01 m 级别和纳米级别。
二、重金属的去除方法
2、重金属捕集剂
重金属捕集剂能与重金属离子发生强力螯合作用，迅速 生成不溶于水、含水量低、易过滤分离的絮状沉淀，从而 去除重金属离子。 3、离子交换法
最常用的离子交换树脂是带有磺酸基团(-SO3H)的酸性树 脂，和带有羧基基团(－COOH)的弱酸性树脂。
臭氧-生物活性炭工艺36页PPT
4而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
Thank you
臭氧-生物活性炭工艺
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
Thank you
臭氧-生物活性炭工艺
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
活性炭吸附技术在废气处理中的应用PPT课件
Thank you
SUCCESS
THANK YOU
2019/7/20
面积（m2）；m—吸附剂的质量（g） ③孔半径：表示微孔大小 大孔（r=0.1-1.0 μm）：吸附液体分子较有效 中孔（r=0.002-0.1 μm）：吸附蒸汽分子较有效 小孔（r<0.002 μm）：吸附气体分子较有效 ④孔隙率：吸附剂内部微孔的容积与吸附剂个体体积之比 εh= Vh/ Vs 式中：Vh—吸附剂内部微孔的总容积（m3）；Vs—吸附剂个
• 适用范围：适宜处理低浓度、高风量的有机废气，主要用 于吸附回收脂肪和芳香族碳氢化合物、大部分含氯溶剂、 常用醇类、部分酮类和酯类等
• 优点：去除率高，是去除气相污染物较为常用的方法 • 缺点：存在投资运行费用较高且有产生二次污染的缺陷，
而且吸附剂的容量有限且设备庞大，吸附剂再生有机溶剂 回收等后处理工程复杂
溶剂性质有关。在缺乏实验数据时，可取2.5kg/kg溶剂 用以补偿活性炭被水润湿时的润湿热的蒸汽消耗量D3：一般取饱和水
蒸气在吸附器内压力下的冷凝热与该温度下活性炭吸附水蒸气的吸附 热之差
2、活性炭吸附技术
2.3吸附装置 常用吸附装置：固定床 • 安全性 绝大多数的工业溶剂都是可燃的，其爆炸极限下限（LEL） 的范围在体积百分比1%-2%。有关安全规范要求废气处理设 备的进口废气浓度不能超过LEL的25%。 床层自燃起因 1）污染物的积累：放热反应使得局部达到自燃温度。措施
① 低压水蒸气置换再生：大多数情况下比气流吹扫更有效 ② 惰性热气流吹扫再生 ③ 降压或真空解吸再生：常用于有一定压力时；常规常压不经济 ④ 热空气吹扫脱附
• 再生蒸汽的总消耗量D：
加热蒸汽消耗量D1：一般来说，加热蒸汽全部冷凝在吸附器中 动力蒸汽消耗量D2：此蒸汽消耗量一般用实验方法得到，与被吹脱的
臭氧活性炭
空隙中生长，并被生物降解为 CO2和H2O
➢产生的CO2从活性炭的内表面
脱吸
➢CO2从空隙中输送到GAC外表面 ➢CO2通过炭粒外的液膜层进入
水体
A division of the American Chemical Society
速率控制
扩散时，经过孔隙的输送是最慢的一步， 因此是确定生物活性炭过滤整体速率的关键
4 优缺点
生物再生
作用机理
影响因素 工程应用
优缺点
A division of the American Chemical Society
4.1 O3-BAC优点
➢Ames致突变实验结果为阴性，常规加氯工艺为阳性 ➢有机物去除的去除率为50%以上，比常规处理提高15-20% ➢水中氨氮和亚硝酸氨可被生物氧化为硝酸盐，从而越少了
A division of the American Chemical Society
3 影响因素
生物再生
作用机理
优缺点 工程应用
影响因素
A division of the American Chemical Society
影响因素
活性炭 性质和颗
粒大小
空床接 触时间
水质的 影响
滤速的 影响
A division of the American Chemical Society
A division of the American Chemical Society
问题
O3-BAC主要由于什么样的水源水处理？
A division of the American Chemical Society
5 工程应用
生物再生
作用机理
优缺点 影响因素
➢产生的CO2从活性炭的内表面
脱吸
➢CO2从空隙中输送到GAC外表面 ➢CO2通过炭粒外的液膜层进入
水体
A division of the American Chemical Society
速率控制
扩散时，经过孔隙的输送是最慢的一步， 因此是确定生物活性炭过滤整体速率的关键
4 优缺点
生物再生
作用机理
影响因素 工程应用
优缺点
A division of the American Chemical Society
4.1 O3-BAC优点
➢Ames致突变实验结果为阴性，常规加氯工艺为阳性 ➢有机物去除的去除率为50%以上，比常规处理提高15-20% ➢水中氨氮和亚硝酸氨可被生物氧化为硝酸盐，从而越少了
A division of the American Chemical Society
3 影响因素
生物再生
作用机理
优缺点 工程应用
影响因素
A division of the American Chemical Society
影响因素
活性炭 性质和颗
粒大小
空床接 触时间
水质的 影响
滤速的 影响
A division of the American Chemical Society
A division of the American Chemical Society
问题
O3-BAC主要由于什么样的水源水处理？
A division of the American Chemical Society
5 工程应用
生物再生
作用机理
优缺点 影响因素
臭氧生物活性炭深度饮用水处理技术ppt课件
臭氧被分解后产生羟基自由基，间接地与水中有机污染物 作用，这一反应速率快，且没有选择性。
臭氧氧化作用的优缺点
优点
臭氧 氧化法
氧化能力强、 反应速度快、 反应条件温和、 操作简单、 无二次污染
缺点
臭氧生成设备复杂、 臭氧水处理中的应用
6 生物降解： 水解化合物进入细胞内，在酶作用下进行氧化分解。 7 外反扩散： 降解产物通过液膜扩散至污水中。
臭氧—生物活性炭技术原理
生物活性炭池的反应过程
活性炭孔隙中的有机物被分解后，经 过反冲洗，活性炭腾出吸附位置，恢复 了对有机物及溶解氧吸附能力。活性炭 对水中有机物的吸附和微生物的氧化分 解是相继发生的，微生物的氧化降解作 用使活性炭的吸附能力得到恢复，而活 性炭的吸附作用又使微生物获得丰富的 养料和氧气，两者互相促进，形成相对 平衡态，得到稳定的处理效果，从而大 大延长了活性炭的再生周期。
臭氧的反应机理
臭氧之所以表现出强氧化性，是因为臭氧分子中的氧原子具有强烈的亲电子 或亲质子性，臭氧分解产生的新生态氧原子，在水中形成具有强氧化作用的羟 基自由基·OH，它们的高度活性在水处理中被用于杀菌消毒、破坏有机物结构等 等，其副产物无毒，基本无二次污染，有着许多别的氧化剂无法比拟的优点， 不仅可以消毒杀菌，还可以氧化分解水中污染物。
臭氧—生物活性炭技术原理
生物活性炭的作用机理
生物活性炭对废水中有机物的去除机理主要由以下7方面组成：
1 外扩散： 污染物通过液膜达到活性炭表面。 2 内扩散： 污染物从活性炭表面进入微孔道和中孔道，进而扩散至中孔和微
孔表面。
3 吸附： 进入微孔、中孔表面的污染物被活性炭吸附相对固定。
4 水解：污染物与菌胶团分泌的胞外酶反应，水解成分子量较小的物质。 5 内反应： 水解后的化合物由中孔道和微孔道扩散至外表面生物膜吸附区。
臭氧氧化作用的优缺点
优点
臭氧 氧化法
氧化能力强、 反应速度快、 反应条件温和、 操作简单、 无二次污染
缺点
臭氧生成设备复杂、 臭氧水处理中的应用
6 生物降解： 水解化合物进入细胞内，在酶作用下进行氧化分解。 7 外反扩散： 降解产物通过液膜扩散至污水中。
臭氧—生物活性炭技术原理
生物活性炭池的反应过程
活性炭孔隙中的有机物被分解后，经 过反冲洗，活性炭腾出吸附位置，恢复 了对有机物及溶解氧吸附能力。活性炭 对水中有机物的吸附和微生物的氧化分 解是相继发生的，微生物的氧化降解作 用使活性炭的吸附能力得到恢复，而活 性炭的吸附作用又使微生物获得丰富的 养料和氧气，两者互相促进，形成相对 平衡态，得到稳定的处理效果，从而大 大延长了活性炭的再生周期。
臭氧的反应机理
臭氧之所以表现出强氧化性，是因为臭氧分子中的氧原子具有强烈的亲电子 或亲质子性，臭氧分解产生的新生态氧原子，在水中形成具有强氧化作用的羟 基自由基·OH，它们的高度活性在水处理中被用于杀菌消毒、破坏有机物结构等 等，其副产物无毒，基本无二次污染，有着许多别的氧化剂无法比拟的优点， 不仅可以消毒杀菌，还可以氧化分解水中污染物。
臭氧—生物活性炭技术原理
生物活性炭的作用机理
生物活性炭对废水中有机物的去除机理主要由以下7方面组成：
1 外扩散： 污染物通过液膜达到活性炭表面。 2 内扩散： 污染物从活性炭表面进入微孔道和中孔道，进而扩散至中孔和微
孔表面。
3 吸附： 进入微孔、中孔表面的污染物被活性炭吸附相对固定。
4 水解：污染物与菌胶团分泌的胞外酶反应，水解成分子量较小的物质。 5 内反应： 水解后的化合物由中孔道和微孔道扩散至外表面生物膜吸附区。
臭氧-活性炭工艺研究现状PPT演示课件
13
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3、臭氧-活性炭工艺的主要问题
消毒副产物 溴酸盐的产生过程
溴酸盐生成过程主要包 括臭氧和氢氧自由基两 种途径。
臭氧途径：Br-直接与O3反 应生成HOBr-/OBr-，接着只有 OBr-被O3继续氧化成BrO2-， BrO2-继续被氧化最后生成 BrO3-。
氢氧自由基途径：首先 是·OH与Br一反应生成Br-， Br-既可被O3氧化成BrO-，也 可与Br反应生成Br2-，然后反 应生成HOBr-与O3。不同的 是，·OH既可与OBr-反应，也 可与HOBr-反应生成BrO·，且 两个反应速率相近。BrO·发生 歧化反应，生成OBr-和BrO2-， BrO继续被O3氧化生成BrO3-。
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3、臭氧-活性炭工艺的主要问题
生物稳定性影响因素
影响生物活性炭滤池出水水质的因素很多,目前国内外对于这 方面都还没有系统的研究结果。
何元春等研究指出用不同的水冲强度和冲洗时间对活性炭池进行冲洗后,活 性炭池出水中的颗粒物数目呈现出不同的变化趋势,在低强度、长时间水洗条 件下,初滤水中颗粒较多,而在高强度、短时间水洗条件下,初滤水中的颗粒较少。
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3、臭氧-活性炭工艺的主要问题
消毒副产物 甲醛生成特性及影响因素
臭氧消毒副产物甲醛生成影响因素主 要包括腐殖酸等前体物质的结构、种 类、浓度、臭氧浓度和 pH 值等因素。
有机物浓度的影响 在臭氧氧化过程中，特定前体 物质的浓度是影响甲醛形成的 首要因素。
这说明丙烯酸浓度与甲醛生成 量是线性相关的。
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3、臭氧-活性炭工艺的主要问题
消毒副产物 溴酸盐生成特性及影响因素
臭氧消毒副产物溴酸盐生成受多种因素的 影响，主要包括溴离子浓度、催化剂投加 量、臭氧投加量及投加方式、反应温度和 反应时间、pH 值、腐殖酸浓度、硬度、碱 度等。
臭氧生物活性炭技术11上课讲义
原因：可能由于O3分解起到的充氧作用使各流程DO大大提高，
促使砂粒表面的生物生长。也可能与传统工艺水中较高的氯浓度
的抑制作用有关
饮用水深度处理应用效果
氨氮去除率比较
传统工艺：沉淀池对NH+4-N的去除率较大,均值为58.9%.滤池 对NH+4-N的去除率为2.6%.
组合工艺：澄清后氨氮质量浓度仍比原水高1.2倍，砂滤池出水 的NH+4-N相对原水去除率为80%左右，后续的深度处理后,氨 氮的质量浓度低于检测限
适 反冲洗强度：10~15L/(s.㎡)，10~20min 工作周期：生物活性炭的使用周期按1年设计
工艺应用条件与设计参数
构筑物形式：
饮用水深度处理： 目前,国内活性炭滤池已建成水厂多采用普通快滤池、虹吸滤池、
V型滤池、翻板滤池等池型,其中以V型滤池和翻板滤池更具代 表性。 工业废水处理： 活性炭塔
臭氧分解增加水中DO，促进活性炭表面好氧微生物的生长， 增强微生物的活性。
作用原理——生物活性炭技术
生物活性炭技术：
利用具有巨大比表面积及发达孔隙结构的活性炭,对水中有机物 及溶解氧有强的吸附特性,以及将其作为载体,是微生物集聚、 繁殖生长的良好场所,在适当的温度及营养条件下,同时发挥活 性炭的物理吸附作用和微生物生物降解作用的水处理技术,或称 为生物活性炭法。
嗅阈值(ＴＯＮ),出厂水为6，是用常规处理工艺出厂水的1/4·1/3(测 定常规处理出厂水的ＴＯＮ为18~24)
内分泌干扰物烷基酚(ＡＰ),采用臭氧生物活性炭处理可使AP降至 10μｇ/Ｌ以下安全浓度。（常规处深度处理工艺与常规处理工艺效果比较
臭氧生物活性炭技术
主要内容
臭氧生物活性炭技术简介 作用原理 工艺应用条件与设计参数 饮用水深度处理应用效果 优缺点 其他应用
促使砂粒表面的生物生长。也可能与传统工艺水中较高的氯浓度
的抑制作用有关
饮用水深度处理应用效果
氨氮去除率比较
传统工艺：沉淀池对NH+4-N的去除率较大,均值为58.9%.滤池 对NH+4-N的去除率为2.6%.
组合工艺：澄清后氨氮质量浓度仍比原水高1.2倍，砂滤池出水 的NH+4-N相对原水去除率为80%左右，后续的深度处理后,氨 氮的质量浓度低于检测限
适 反冲洗强度：10~15L/(s.㎡)，10~20min 工作周期：生物活性炭的使用周期按1年设计
工艺应用条件与设计参数
构筑物形式：
饮用水深度处理： 目前,国内活性炭滤池已建成水厂多采用普通快滤池、虹吸滤池、
V型滤池、翻板滤池等池型,其中以V型滤池和翻板滤池更具代 表性。 工业废水处理： 活性炭塔
臭氧分解增加水中DO，促进活性炭表面好氧微生物的生长， 增强微生物的活性。
作用原理——生物活性炭技术
生物活性炭技术：
利用具有巨大比表面积及发达孔隙结构的活性炭,对水中有机物 及溶解氧有强的吸附特性,以及将其作为载体,是微生物集聚、 繁殖生长的良好场所,在适当的温度及营养条件下,同时发挥活 性炭的物理吸附作用和微生物生物降解作用的水处理技术,或称 为生物活性炭法。
嗅阈值(ＴＯＮ),出厂水为6，是用常规处理工艺出厂水的1/4·1/3(测 定常规处理出厂水的ＴＯＮ为18~24)
内分泌干扰物烷基酚(ＡＰ),采用臭氧生物活性炭处理可使AP降至 10μｇ/Ｌ以下安全浓度。（常规处深度处理工艺与常规处理工艺效果比较
臭氧生物活性炭技术
主要内容
臭氧生物活性炭技术简介 作用原理 工艺应用条件与设计参数 饮用水深度处理应用效果 优缺点 其他应用
臭氧活性炭PPT课件
第16页/共34页
A division of the American Chemical Society
问题
O3-BAC主要 of the American Chemical Society
5 工程应用
生物再生
作用机理
优缺点 影响因素
5.2 上海周家渡水厂
第27页/共34页
A division of the American Chemical Society
5.3 北京田村山水厂
我国第一座 有臭氧、活 性炭联合深 度处理的较 大型水厂
第28页/共34页
A division of the American Chemical Society
膜层输送到炭粒表面
➢反应物从炭粒表面传送
到GAC空隙中
➢反应物被吸附在GAC的内
表面上（大、中、微孔）
第2页/共34页
A division of the American Chemical Society
1.2 生物活性炭的作用机理
➢高浓度AOC，促使微生物在GAC
空隙中生长，并被生物降解为 CO2和H2O
结果： 增多吸附容量，延长活性炭滤池的工作周期
第9页/共34页
A division of the American Chemical Society
2.2 生物再生步骤
活性炭吸附有机物，液相中有机物含量减低 水中细菌附着在活性炭表面 细菌选择水中的生物易降解有机物分解，并不断繁殖；易 生物降解有机物含量下降，难降解有机物含量不受影响
A division of the American Chemical Society
3 影响因素
生物再生
作用机理
臭氧生物活性炭技术PPT幻灯片
原因：可能由于O3分解起到的充氧作用使各流程DO大大提高，
促使砂粒表面的生物生长。也可能与传统工艺水中较高的氯浓度
的抑制作用有关
16
饮用水深度处理应用效果
氨氮去除率比较
传统工艺：沉淀池对NH+4-N的去除率较大,均值为58.9%.滤池 对NH+4-N的去除率为2.6%.
组合工艺：澄清后氨氮质量浓度仍比原水高1.2倍，砂滤池出水 的NH+4-N相对原水去除率为80%左右，后续的深度处理后,氨氮 的质量浓度低于检测限
7
作用原理——生物活性炭技术
活性炭吸附与微生物降解的协同作用
——生物活性炭胞外酶再生假说：一部分水解酶扩散进入活性炭 微孔，与吸附质反应，活性炭的吸附能力得以再生。
——微生物的降解作用改变了活性炭的物理吸附平衡,使生物活性 炭得以再生。
8
作用原理——生物活性炭技术
炭表面生长的微生物是否会影响炭的正常吸附过程？ 活性炭的吸附速率主要取决于中孔或微孔的吸附速率，炭表面
17 饮用水深度处理应用效果
常规处理水厂氨氮处理效果
常规水处理工艺中混凝 沉淀对氨氮有一定的去 除作用，但主要靠砂滤 池微生物作用去除
18
饮用水深度处理应用效果
三卤甲烷生成潜能比较
适 反冲洗强度：10~15L/(s.㎡)，10~20min 工作周期：生物活性炭的使用周期按1年设计
11
工艺应用条件与设计参数
构筑物形式：
饮用水深度处理：
目前,国内活性炭滤池已建成水厂多采用普通快滤池、虹吸滤池、 V型滤池、翻板滤池等池型,其中以V型滤池和翻板滤池更具代表 性。
工业废水处理：
活性炭塔
12
饮用水深度处理应用效果
促使砂粒表面的生物生长。也可能与传统工艺水中较高的氯浓度
的抑制作用有关
16
饮用水深度处理应用效果
氨氮去除率比较
传统工艺：沉淀池对NH+4-N的去除率较大,均值为58.9%.滤池 对NH+4-N的去除率为2.6%.
组合工艺：澄清后氨氮质量浓度仍比原水高1.2倍，砂滤池出水 的NH+4-N相对原水去除率为80%左右，后续的深度处理后,氨氮 的质量浓度低于检测限
7
作用原理——生物活性炭技术
活性炭吸附与微生物降解的协同作用
——生物活性炭胞外酶再生假说：一部分水解酶扩散进入活性炭 微孔，与吸附质反应，活性炭的吸附能力得以再生。
——微生物的降解作用改变了活性炭的物理吸附平衡,使生物活性 炭得以再生。
8
作用原理——生物活性炭技术
炭表面生长的微生物是否会影响炭的正常吸附过程？ 活性炭的吸附速率主要取决于中孔或微孔的吸附速率，炭表面
17 饮用水深度处理应用效果
常规处理水厂氨氮处理效果
常规水处理工艺中混凝 沉淀对氨氮有一定的去 除作用，但主要靠砂滤 池微生物作用去除
18
饮用水深度处理应用效果
三卤甲烷生成潜能比较
适 反冲洗强度：10~15L/(s.㎡)，10~20min 工作周期：生物活性炭的使用周期按1年设计
11
工艺应用条件与设计参数
构筑物形式：
饮用水深度处理：
目前,国内活性炭滤池已建成水厂多采用普通快滤池、虹吸滤池、 V型滤池、翻板滤池等池型,其中以V型滤池和翻板滤池更具代表 性。
工业废水处理：
活性炭塔
12
饮用水深度处理应用效果
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深圳水库是深圳市的主要供水水源,属南方地 区典型的低浊、高藻、微污染类水质。虽然东深供 水生物预处理工程(处理能力为400*104m3/d)的实施 在一定程度上改善了深圳水库的水质,但是原水中 的嗅味、藻类和有机物等污染物质的浓度仍然维持 在一个较高的水平,采用常规工艺处理时出水水质 得不到保证。
5.1 梅林水厂
O3-BAC工艺
主要内容
1
作用机理
2
生物再生
1 作用机理
影响因素
生物再生
优缺点 工程应用
作用机理
1.1 活性炭的空隙特性
大孔
直径 100~10000n m
比表面积占 1%
中孔
直径 2~100nm
比表面积占 5%.
小孔
直径 <2nm
比表面积占 94%
1.2 生物活性炭的作用机理
5.3 北京田村山水厂
我国第一座 有臭氧、活 性炭联合深 度处理的较 大型水厂
5.4 广州南洲水厂
南洲水厂， 2003年5月 进入全面规模建设，于2004 年9月23日竣工投产，是广州 市首间采用“O3-BAC”的饮 用净水厂，处理量为100*104 吨/天，是国内供水规模最大 的饮用净水厂。
主要净水工艺流程：预 臭氧＋高效网格反应+平流沉 淀+V型滤池过滤+主臭氧消毒 +生物活性炭过滤
谢 谢！
Ames实验
后氯化的投加量，降低了三卤甲烷的生成量
➢延长了活性炭的运行寿命，可以达到3年（约6倍），减少
了运行费用
➢提高对铁、锰的去除率
4.2 缺 点
➢ 挂膜时间长 ➢ 进水水质的pH限制 ➢ 浊度对生物活性炭的影响 ➢ 冲击负荷对运行效果影响 ➢ 生物泄露问题 ➢ 反消化的碳源不足
问题
O3-BAC主要由于什么样的水源水处理？
5 工程应用
生物再生
作用机理
优缺点 影响因素
工程应用
工程应用
➢德国缪尔霍姆水厂 ➢梅林水厂 ➢北京田村山水厂
➢ 上海周家渡水厂 ➢ 广州南洲水厂 ➢ 杭州市南星水厂
5.1 梅林水厂
梅林水厂处理能力为60*104/d,该水厂始建于 1994年,常规处理工艺为混凝、沉淀和砂滤,深度处 理工艺于2003年8月开始建设,2004年12月建成并开 始运行。
工艺流程图
预臭氧接触池:2组,接触时间 为4min,水深为6.0m,臭氧通 过水射器投加
主臭氧接触池:采用6廊道,流 量为15*104m3/d,尺寸 L*W*H=68.60m*32.90m* 6.0m,接触时间10.6min,采用 微孔曝气器投加臭氧
生物活性炭滤池:共分为2组, 每组12格,单格过滤面积为 96m2,接触时间、滤速及滤层 厚度分别为11.3min、 10.9m/h和1.85m
3 影响因素
生物再生
作用机理
优缺点 工程应用
影响因素
影响因素
活性炭 性质和颗
粒大小
空床接 触时间
水质的 影响
滤速的 影响
4 优缺点
生物再生
作用机理
影响因素 工程应用
优缺点
4.1 O3-BAC优点
➢Ames致突变实验结果为阴性，常规加氯工艺为阳性 ➢有机物去除的去除率为50%以上，比常规处理提高15-20% ➢水中氨氮和亚硝酸氨可被生物氧化为硝酸盐，从而越少了
水体
速率控制
扩散时，经过孔隙的输送是最慢的一步， 因此是确定生物活性炭过滤整体速率的关键
1.2 生物活性炭作用机理
生物活性炭
生物降解
颗粒表面、 大空隙
吸附作用 中、微孔隙.
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
9 A division of the American Chemical Society
5.1 梅林水厂
梅林水厂(深度处理)
5.2 上海周家渡水厂
周家渡水厂（ZJD）于1999年起进行了深度处理改造工 程，2001年完工。改造后水厂采用黄浦江上游原水，制水能 力为10000m3/d,处理工艺分为2条处理流程。
5.2 上海周家渡水厂
5.2 上海周家渡水厂
5.2 上海周家渡水厂
5.2 上海周家渡水厂
1.3 O3-BAC工艺流程
1.4 各部分去除对象
臭氧氧化
主要对象是 大分子的憎水 性有机物
活性碳吸附
主要对象是 中间分子量的 有机物
微生物
去除小分子 的亲水性有机 物
2 生物再生
影响因素
作用机理
优缺点 工程应用
生物再生
2.1 生物再生
概念：
BAC对水中有机物的吸附和微生物的氧化 分解是相继发生的，微生物的氧化分解作用陆 续空出了吸附位，使活性炭的吸附能力得到恢 复；而活性炭的吸附作用又使微生物获得丰富 的养料和氧气，二者相互促进，起到了生物再 生作用
5.5 O3用量比较
臭氧 完全氧化有机物 的剂量为 15mgO3/mgDOC
O3-BAC 2~3mgO3/mgDOC,
接触10 min， <1mgO3/mgDOC
5.6 运行成本分析
经计算,臭氧-生物活性炭深度处理工艺投 运后增加的制水成本为0.106元/m3,其中电费 为0.02元/ m3,氧气费为0.0132元/ m3(包括现 场制氧费用和备用液氧费用),设备折旧费为 0.0636元/ m3(不包括新增设备的维护费用)
➢水中反应物通过GAC外液
膜层输送到炭粒表面
➢反应物从炭粒表面传送
到GAC空隙中
➢反应物被吸附在GAC的内
表面上（大、中、微孔）
1.2 生物活性炭的作用机理
➢高浓度AOC，促使微生物在GAC
空隙中生长，并被生物降解为 CO2和H2O
➢产生的CO2从活性炭的内表面
脱吸
➢CO2从空隙中输送到GAC外表面 ➢CO2通过炭粒外的液膜层进入
结果： 增多吸附容量，延长活性炭滤池的工作周期
2.2 生物再生步骤
活性炭吸附有机物，液相中有机物含量减低 水中细菌附着在活性炭表面 细菌选择水中的生物易降解有机物分解，并不断繁殖；易 生物降解有机物含量下降，难降解有机物含量不受影响
2.2 生物再生步骤
伴随液相生物易降解有机物含量下降，吸附的有机物发生 解吸；解吸的有机物中易降解有机物在液相中扩散，被细 菌降解 解吸后空出活性炭表面的吸附点有可吸附有机物，起到生 物再生
5.1 梅林水厂
O3-BAC工艺
主要内容
1
作用机理
2
生物再生
1 作用机理
影响因素
生物再生
优缺点 工程应用
作用机理
1.1 活性炭的空隙特性
大孔
直径 100~10000n m
比表面积占 1%
中孔
直径 2~100nm
比表面积占 5%.
小孔
直径 <2nm
比表面积占 94%
1.2 生物活性炭的作用机理
5.3 北京田村山水厂
我国第一座 有臭氧、活 性炭联合深 度处理的较 大型水厂
5.4 广州南洲水厂
南洲水厂， 2003年5月 进入全面规模建设，于2004 年9月23日竣工投产，是广州 市首间采用“O3-BAC”的饮 用净水厂，处理量为100*104 吨/天，是国内供水规模最大 的饮用净水厂。
主要净水工艺流程：预 臭氧＋高效网格反应+平流沉 淀+V型滤池过滤+主臭氧消毒 +生物活性炭过滤
谢 谢！
Ames实验
后氯化的投加量，降低了三卤甲烷的生成量
➢延长了活性炭的运行寿命，可以达到3年（约6倍），减少
了运行费用
➢提高对铁、锰的去除率
4.2 缺 点
➢ 挂膜时间长 ➢ 进水水质的pH限制 ➢ 浊度对生物活性炭的影响 ➢ 冲击负荷对运行效果影响 ➢ 生物泄露问题 ➢ 反消化的碳源不足
问题
O3-BAC主要由于什么样的水源水处理？
5 工程应用
生物再生
作用机理
优缺点 影响因素
工程应用
工程应用
➢德国缪尔霍姆水厂 ➢梅林水厂 ➢北京田村山水厂
➢ 上海周家渡水厂 ➢ 广州南洲水厂 ➢ 杭州市南星水厂
5.1 梅林水厂
梅林水厂处理能力为60*104/d,该水厂始建于 1994年,常规处理工艺为混凝、沉淀和砂滤,深度处 理工艺于2003年8月开始建设,2004年12月建成并开 始运行。
工艺流程图
预臭氧接触池:2组,接触时间 为4min,水深为6.0m,臭氧通 过水射器投加
主臭氧接触池:采用6廊道,流 量为15*104m3/d,尺寸 L*W*H=68.60m*32.90m* 6.0m,接触时间10.6min,采用 微孔曝气器投加臭氧
生物活性炭滤池:共分为2组, 每组12格,单格过滤面积为 96m2,接触时间、滤速及滤层 厚度分别为11.3min、 10.9m/h和1.85m
3 影响因素
生物再生
作用机理
优缺点 工程应用
影响因素
影响因素
活性炭 性质和颗
粒大小
空床接 触时间
水质的 影响
滤速的 影响
4 优缺点
生物再生
作用机理
影响因素 工程应用
优缺点
4.1 O3-BAC优点
➢Ames致突变实验结果为阴性，常规加氯工艺为阳性 ➢有机物去除的去除率为50%以上，比常规处理提高15-20% ➢水中氨氮和亚硝酸氨可被生物氧化为硝酸盐，从而越少了
水体
速率控制
扩散时，经过孔隙的输送是最慢的一步， 因此是确定生物活性炭过滤整体速率的关键
1.2 生物活性炭作用机理
生物活性炭
生物降解
颗粒表面、 大空隙
吸附作用 中、微孔隙.
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
9 A division of the American Chemical Society
5.1 梅林水厂
梅林水厂(深度处理)
5.2 上海周家渡水厂
周家渡水厂（ZJD）于1999年起进行了深度处理改造工 程，2001年完工。改造后水厂采用黄浦江上游原水，制水能 力为10000m3/d,处理工艺分为2条处理流程。
5.2 上海周家渡水厂
5.2 上海周家渡水厂
5.2 上海周家渡水厂
5.2 上海周家渡水厂
1.3 O3-BAC工艺流程
1.4 各部分去除对象
臭氧氧化
主要对象是 大分子的憎水 性有机物
活性碳吸附
主要对象是 中间分子量的 有机物
微生物
去除小分子 的亲水性有机 物
2 生物再生
影响因素
作用机理
优缺点 工程应用
生物再生
2.1 生物再生
概念：
BAC对水中有机物的吸附和微生物的氧化 分解是相继发生的，微生物的氧化分解作用陆 续空出了吸附位，使活性炭的吸附能力得到恢 复；而活性炭的吸附作用又使微生物获得丰富 的养料和氧气，二者相互促进，起到了生物再 生作用
5.5 O3用量比较
臭氧 完全氧化有机物 的剂量为 15mgO3/mgDOC
O3-BAC 2~3mgO3/mgDOC,
接触10 min， <1mgO3/mgDOC
5.6 运行成本分析
经计算,臭氧-生物活性炭深度处理工艺投 运后增加的制水成本为0.106元/m3,其中电费 为0.02元/ m3,氧气费为0.0132元/ m3(包括现 场制氧费用和备用液氧费用),设备折旧费为 0.0636元/ m3(不包括新增设备的维护费用)
➢水中反应物通过GAC外液
膜层输送到炭粒表面
➢反应物从炭粒表面传送
到GAC空隙中
➢反应物被吸附在GAC的内
表面上（大、中、微孔）
1.2 生物活性炭的作用机理
➢高浓度AOC，促使微生物在GAC
空隙中生长，并被生物降解为 CO2和H2O
➢产生的CO2从活性炭的内表面
脱吸
➢CO2从空隙中输送到GAC外表面 ➢CO2通过炭粒外的液膜层进入
结果： 增多吸附容量，延长活性炭滤池的工作周期
2.2 生物再生步骤
活性炭吸附有机物，液相中有机物含量减低 水中细菌附着在活性炭表面 细菌选择水中的生物易降解有机物分解，并不断繁殖；易 生物降解有机物含量下降，难降解有机物含量不受影响
2.2 生物再生步骤
伴随液相生物易降解有机物含量下降，吸附的有机物发生 解吸；解吸的有机物中易降解有机物在液相中扩散，被细 菌降解 解吸后空出活性炭表面的吸附点有可吸附有机物，起到生 物再生