紫外臭氧协同生物活性炭净水处理技术的研究

紫外臭氧协同生物活性炭净水处理技术的研究

本文介绍了传统的净水处理技术和紫外线水质处理器在净水处理中的运用，在此基础上设计出了紫外臭氧协同生物活性炭的净水处理技术，并通过进行实验和结果分析，得出这一技术是可行的，以期通过此技术提高净水处理的效果。

标签：净水处理；臭氧；紫外线；生物活性炭

1 净水处理技术简介

随着我国水源污染情况的不断加剧，净水处理技术日趋复杂。本文的目的是为了能够在保证出水水质的标准的同时，在传统的净水处理技术上不断融入新的技术，以助于提供净水处理效率。

1.1 臭氧-生物活性炭

臭氧-生物活性炭技术是指在生物活性炭处理水质前，先预臭氧化。此法可以使水中一些原来不容易生物降解的有机物变成可生物降解的有机物，臭氧化的同时还可提高水中溶解氧的含量，使活性炭保持好氧状态，在炭粒表面生长着大量的好氧微生物，充分发挥它们对有机物的分解作用，从而显著地提高净水处理能力，保证出水水质，并延长了活性炭的使用周期[1]。

1.2 紫外线水质处理器

随着社会的发展和生活品质提高，相比较传统的二氧化氯、次氯酸钠等消毒方式，人们迫切的需要一种高效且无副作用的杀菌消毒技术来提高现代给水消毒的质量，而紫外线给水就在这一时代背景下应运而生。紫外线水质处理器集光学、微生物学、化学、电子、流体力学等综合科学于一体，采用特殊设计的高效率、高强度和长寿命的紫外线杀菌装置产生的强紫外线照射水流，能使细菌病毒丧失自我复制的能力，既而使水质得到杀菌、消毒和净化的目的。

2 紫外臭氧协同生物活性炭净水处理技术工艺设计

2.1 紫外线的选用

在净水处理中所用的紫外线水质处理器发出的就是UVC短波紫外线，一般分为185 nm和254 nm两种。

UVC波段，波长100～280nm，又称为短波灭菌紫外线。它的穿透能力最弱，波长短能量大，具有杀菌作用，能分解分子的结合。对固体表面和水中污染物的光处理来说，只有UVC具有强的作用效果[2]。

2.2 反应机理

（1）紫外线对生物活性炭影响。生物活性炭通常能够去除水中的余氯，但缺点在于它需要不断再生，而且经常遇到细菌滋生的问题。而紫外线对于杀菌有着明显的作用，因为即使是在微量的紫外线投射剂量下，也可以破坏一个细胞的生命核心—DNA，因此阻止细胞再生，丧失再生能力使细菌变得无害，从而达到灭菌的效果。因此紫外线能使生物活性炭使用不受细菌滋生影响，净化的水质中余氯含量很小。

（2）紫外线对臭氧影响。紫外线对臭氧的影响是由Garrison等人在治理含复杂铁氰盐废水中开发出来，他们发现该法对处理难氧化的物质十分有效，试验表明，将紫外光线辐射与臭氧相结合，能使氧化速度提高10～104倍。

3 实验分析

3.1 实验装置

本次试验利用上海管道纯净水股份有限公司在杭州的某小区净水处理项目，根据设计的紫外协同生物活性炭净水处理技术工艺，在现场搭建完成一套10T/h 的净水处理设备。

3.2 数据记录

实验中，我们设置了4个水样采取点：

（1）原水：市政自来水。

（2）水样1：自来水为原水，不开启臭氧发生器和紫外线水质处理器的情况下，最后的净水水箱出水。

（3）水样2：自来水为原水，开启臭氧发生器，但不开启紫外线水质处理器的情况下，最后的净水水箱出水。

（4）水样3：自来水为原水，同时开启臭氧发生器和紫外线水质处理器的情况下，最后的净水水箱出水。

实验数据记录如下：

3.3 结果分析

从上述表格的水样检测结果，可以看出：

（1）三种净水处理技术都能对原水进行一定的处理，使得最后的水质得到提高，但从强到弱为：紫外臭氧协同生物活性炭>臭氧-生物活性炭>生物活性。

（2）臭氧-生物活性炭技术相比传统的生物活性炭技术，在水质处理效果上有一定的提高，尤其是PH能提升为弱碱性，耗氧量去除率接近40%，但是研究发现，臭氧处理会提升水中AOC含量，即使后续有生物活性炭降解，当效果也不理想，这表明经臭氧处理后的水中有一部分生物不可降解的有机物被转变成为生物可降解物质。

（3）紫外臭氧协同生物活性炭技术能使水中色度、浊度能进一步被去除，而耗氧量的去除率超过50%，更能降解因为臭氧而升高的AOC，亚硝酸盐和余氯的指标也远低于标准要求。对于水中PH值稍有影响，当仍处于中性到弱碱的区间内。

4 总结

通过对现行的净水处理技术研究，提出紫外臭氧协同生物活性炭技术的可行性，进行设计、实验和数据分析，得出的结论是可行的，且比单一的臭氧-生物活性炭技术处理能力更强，水质更好。

（1）紫外臭氧协同生物活性炭能进一步提高水中的物理指标，如色度、浊度、PH值等。

（2）紫外臭氧协同生物活性炭由于紫外的杀菌功能，能抑制细菌滋生，在更全面地对水质进行杀菌同时，使得活性炭提高余氯的去除率。

（3）紫外臭氧协同生物活性炭能催化臭氧在水中的分解，提高水中溶解氧含量，有助于活性炭去除有机物。

参考文献：

[1]李来胜，祝万鹏等.催化臭氧化—一种有前景的水处理高级氧化技术[J].给水排水，2001（27）：26-29.