臭氧生物活性炭技术交流
臭氧化-生物活性炭技术的研究与应用
臭氧化-生物活性炭技术的研究与应用摘要：概述国内外臭氧化-生物活性炭的发展历史，分析和介绍国内外该工艺技术应用的典型案例，并指出臭氧化-生物活性炭工艺当前的技术难点和发展趋势。
关键词：臭氧活性炭臭氧化-生物活性炭消毒副产物致病微生物1. 引言随着世界各国经济的高速发展，人们的生活水平不断提高，饮用水的卫生和安全也受到越来越广泛的关注。
由于水源污染日趋严重，水微量分析技术不断进步，在饮用水中越来越多的有机、有毒污染物被检测出来，并通过流行病学调查研究和对污染物毒理学的验证，发现某些污染物与居民发病率具有密切的相关性，从而更引起了人们对饮用水安全的高度重视。
在美国，六十年代初曾对 30 个大城市、11590 个城镇的饮用水进行调查，调查指出，饮用经氯化以后的地表水可能对人体健康造成潜在危险。
在 1974～1977 年间，美国环保局又组织了两次全国性的调查，一次是调查 80 个城市的饮用水中 4 种卤代烃浓度，并对10 个城市饮用水中所含的有机物质作了详细的分析；另一次是调查俄亥俄，印地安纳、伊利诺斯、威斯康星、明尼苏达、密执安等州的 83 个城市饮用水中三卤甲烷的存在情况。
调查结果发现，饮用水的有机污染已遍及整个美国 1。
德国、英国、加拿大等国也调查了城市地下水及地面水加氯消毒后挥发性卤代烃的存在情况，并根据调查结果修订了本国的水质标准。
随着这些研究和调查的不断深入，人们逐渐认识到，常规的混凝沉淀－砂滤－投氯消毒处理技术不能充分保障饮用水的卫生与安全，因此，以去除水中有机污染物为目标的饮用水深度净化技术得到日益广泛的研究和应用。
臭氧与活性炭联用的饮用水除污染新技术，即臭氧化－生物活性炭处理工艺，以其氧化性强、副产物少、吸附与降解效果显著等特点，日益受到重视，并迅速地从理论研究走向实际应用。
与此同时，饮用水中隐孢子虫、贾第虫等新的致病微生物因子不断出现，严重影响饮用水的生物学安全。
70 年代以来，欧美发达国家暴发了多起由贾第虫、隐孢子虫等致病原生动物，引起的较大规模水介流行病。
生物活性炭与臭氧生物活性炭
生物活性炭与臭氧生物活性炭査戎032127101.生物活性炭生物活性炭(biological activated carbon, BAC)技术是在活性炭技术的基础上发展而来，它是利用活性炭吸附与生物降解的协同作用来处理废水。
相比而言，传统活性炭吸附容量有限，吸附饱和后再生问题不好解决，大大限制了其在实际中的应用。
BAC利用微生物降解吸附到活性炭上的有机污染物，从而降低了活性炭的吸附负荷，增加了炭床达到“穿透”或“失效”时的通水倍数，延长了活性炭的使用周期，减少了活性炭的再生频率，从而降低了生产成本与能耗。
控制生物膜的生长非常重要。
BAC工艺用于饮用水纯化过程中生物膜的最佳状态应是稳定的、薄的、生物活性高的，现阶段控制生物膜生长的措施主要包括控制流体的速率或接触时问、调节流体的pH值和溶解氧(DO)及反冲洗的频率。
2.臭氧-生物活性炭臭氧生物活性炭工艺是将臭氧化学氧化、活性炭物理、化学吸附、生物氧化降解技术合为一体的工艺。
该工艺具有处理费用低、有机物去除效率高、效果稳定等特点。
O3-BAC与单纯的臭氧法相比，不但可以显著提高溶解氧含量，还可以显著促进后继BAC的处理效果，充分发挥臭氧化、活性炭吸附、生物降解的协同处理作用。
试验证明，饮用水原水经O3-BAC深度处理后，各项出水指标均大大优于常规处理，能够有效地保证居民饮用水的安全。
3.臭氧的作用及机理臭氧化反应机理为打开通过亲核作用或带有多余电子的原子核双碳键，水中有机物可能直接与O3反应，也可能与O3在水中分解产生的羟基自由基反应。
前者缓慢且有选择性，后者反应相当快且没有选择性。
通过这两个反应，O3最终将有机物氧化为无机物(H2O,CO2等)或将大分子有机物分解为可生物降解的小分子有机物.臭氧是靠其强大的氧化能力来达到净化水质的目的的，比如臭氧可以氧化分解吸附在颗粒表面的有机物，从而诱使颗粒脱稳。
臭氧可以使C=C双键断裂，生成酮类、醛类或梭酸类物质，从而达到除色的目的。
臭氧／生物活性炭工艺浅谈
臭氧/生物活性炭工艺浅谈摘要：臭氧/生物活性炭工艺是水质深度处理的方法之一。
关键词：臭氧；活性炭；DOC随着居民生活水平的不断提高和健康条件的日益改善，饮用水水质标准的要求愈来愈高，当常规的絮凝、沉淀（澄清）、过滤、消毒净水工艺，已难以满足水质不断提高的要求时，有必要在现在常规处理工艺的基础上，再增加水质深度处理的工艺。
1 工艺概述臭氧/生物活性炭工艺是水质深度处理的方法之一。
主要目的是去除水中的溶解有机物(DOC)。
目前笔者参与建设的苏州某水厂深度制水工艺改造工程，由于近年太湖蓝藻较多，水厂采用的是常规平流沉淀加砂滤池的常规工艺已经难以应对特水情况，加入臭氧/生物活性炭工艺后采用如下流程：原水+臭氧（预）---絮凝----沉淀----砂滤池水+臭氧（主）----生物活性炭池水+消毒（氯）----请水库----供水管网。
原水中含有天然有机物（NOM）合成有机物，其物种、浓度、形状、分子量的大小以及吸附、生物活动各有差异，加上臭氧化、活性炭的作用机理都有极其复杂的内容，因此臭氧/活性炭工艺的采用必须在现场结合具体的水质、流程、臭氧化的目的以及臭氧化接触池（反应器）的具体条件进行从小试到中试的试验，才能获得必要的设计参数可靠数据。
也就是说设计参数的可靠数据只能从试验中得出，而无法预测。
2 臭氧系统组成臭氧系统是臭氧/活性炭工艺的重要组成部分，它的配置直接影响到净水效果与运行成本。
臭氧的氧化能力很强，仅次于氟，臭氧的制取方法有高压放电法、紫外线照射法和电解法。
用于水处理时一般采用高压放电法。
在本工程中，臭氧系统由气源系统、电源系统、臭氧发生系统、冷却水系统、PLC控制系统、臭氧投加以及尾气破坏系统组成。
此外还有大量的辅助设备如测量系统，阀门及管道等。
本工程的臭氧气源为液态氧气制备，臭氧发生器的臭氧产率高。
臭氧制备投加系统为国外成套设备，这里不展开赘述。
3 臭氧系统的控制臭氧需求量一般按以下方法确定：R=Q*D ---------（1）式中：R--臭氧需求量，kg/h；Q—处理水量，k/h；D—臭氧的投加量，g/。
浅谈臭氧—生物活性炭技术
浅谈臭氧—生物活性炭技术作者：宝青娜张楠来源：《创新科技》 2013年第6期宝青娜张楠（长安大学环境科学与工程学院，陕西西安710054）[摘要] 本文介绍了臭氧-生物活性炭技术的工作原理及其在国内外的发展现状，指出该技术在应用中体现的优越性，并根据目前的试验结果提出了应对臭氧-生物活性炭技术进行继续研究的一些问题。
[关键词] 臭氧-生物活性炭技术；原理；注意事项；继续研究[中图分类号] TQ424 [文献标识码] A随着人们生活水平的不断提高，人们对饮用水水质的要求也逐渐提高。
大量实例表明，传统的水处理工艺（“混凝→沉淀→砂滤→投氯消毒”）已不能适应现有的水源和水质标准。
为改变这种现状，国内外研究了多项技术，其中臭氧-生物活性炭技术因其能够高效地去除水中的溶解性有机物和致突变物[1]，得到广泛的关注。
1 臭氧-生物活性炭净水的基本原理1.1 臭氧预氧化臭氧能够初步氧化分解水中的一些简单的大分子有机物，同时将难以生物降解的有机物氧化成小分子有机物，提高其可生化性，并且使其更容易被活性炭吸附。
此外，臭氧能分解成氧气，为生物活性炭滤池中的好氧微生物提供氧气，促进生物的氧化和硝化作用，提高活性炭的使用寿命。
1.2 生物活性炭活性炭具有比表面积大、高孔隙度的特性，能够迅速吸附水中的溶解性有机物，也能聚集水中大量的微生物。
因此，活性炭表面聚集的微生物能以这些溶解性有机物为营养源，同时炭床中生长繁殖的大量好氧微生物吸附降解小分子有机物。
这样便在活性炭表面形成了一层又有生物吸附和氧化降解双重作用的生物膜，由此称其为生物活性炭。
微生物和活性炭两者之间相互促进，形成相对平衡态，显著延长了活性炭的再生周期。
2 臭氧-生物活性炭技术发展及应用现状臭氧—生物活性炭工艺始于20世纪70年代，最早用于德国的杜塞尔多夫水厂[2]。
但是实验结果表明，滤后水中的平皿菌落数没有增高，而活性炭滤池内仍有活性微生物。
因此，国内外许多研究学者对臭氧生物活性炭技术进行了更为深入的研究。
浅谈臭氧,臭氧活性炭的技术应用
浅谈臭氧-生物活性炭深度水处理工艺摘要主要探讨臭氧—生物活性炭深度水处理工艺的优缺点，总结工艺设计的要点，并介绍了它们的一些具体运用，为臭氧-生物活性炭深度水处理工艺的进一步推广提供技术支持。
关键词臭氧活性炭城市供水工艺设计1臭氧－生物活性炭深度水处理工艺(O3-BAC) 概述臭氧-生物活性炭深度水处理技术被称为饮用水净化的第二代净水技术，臭氧-生物活性炭技术采用臭氧氧化和生物活性炭滤池联用的方法，将臭氧化学氧化、臭氧灭菌消毒、活性炭物理化学吸附和生物氧化降解四种技术合为一体。
其主要目的是在常规处理之后进一步去除水中有机污染物、氯消毒副产物的前体物以及氨氮，降低出水中的BDOC和AOC，保证净水工艺出水的化学稳定性和生物稳定性。
臭氧是氧的同素异性体，分子式为O3，常态呈气体，淡蓝色，有特殊气味；臭氧是自然界最强的氧化剂之一，具有广谱杀微生物作用，其杀菌速度高于氯气。
臭氧投加在水中以后，主要有三个作用，一方面直接降解有机物，减少进入活性炭池中的有机负荷；一方面把大分子有机物降解为小分子有机物，改变水中有机物的分子量分布，提高水中有机物的可生化性，从而有利于强化后续活性炭工艺对于中小分子量有机物的吸附降解；最后一个作用就是为后续活性炭工艺充氧，有利于活性炭好氧微生物的生长。
活性炭几乎可以用含有碳的任何物质做原材料来制造，这包括木材、锯末、煤、泥炭、果壳、果核、蔗渣、骨、石油脚、皮革废物、纸厂废物等等，近来有的国家倾向于用天然煤和焦炭制造粒状活性炭。
活性炭的主要特征是比表面积大和带孔隙的构造，因而显示出良好的吸附性能。
活性炭分粉末活性炭和颗粒活性炭两种，两者不同之处是颗粒大小不同，其吸附性能没有本质上的区别。
活性炭作为一种多孔物质，能够吸附水中浓度较低、其它方法难以去除的物质，同时，还可以去除水中的浊度、嗅味、色度，改善水的口感，而且能够有效地吸附合成洗涤剂、阴离子表面活性剂等活性物质；活性炭还具有催化作用，催化氧化臭氧为羟基自由基，最终生成氧气，增加水中的溶解氧(DO)的浓度。
臭氧生物活性炭深度饮用水处理技术ppt课件
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。
臭氧生物活性炭技术交流
臭氧生物活性炭工艺原理
活性炭净水机理
活性炭具有非常强吸附能力，能迅速吸附水中的污染物； 活性炭能富集水中的微生物，从而形成生物活性炭； 活性炭表面的生物膜具有生物吸附和生物氧化降解的双重
作用，炭层中的生物膜对活性炭具有再生作用。
臭氧生物活性炭工艺原理
臭氧与活性炭的联合作用
臭氧的投加可以为后续的生物活性炭处理提供充足的氧； 臭氧可以将难生物降解的化合物转化成易于生物降解的有
臭氧生物活性炭深度处理 工艺运行管理
思考问题？
为什么要建设臭氧生物活性炭深度处理工艺？ 臭氧生物活性炭深度处理工艺净水原理是什么？
应如何调试运行？ 臭氧生物活性炭深度处理工艺运行中可能会存在
哪些隐患？应如何应对？ 活性炭滤池前置、后置？下向流、上向流？三种
工艺流程有何不同？
交流内容
1
O3-BAC工艺简介
为什么要建臭氧生物活性炭？
江苏省优质供水要求
全面推进城市供水深度 处理改造全覆盖，力争5 年后自来水出厂能“直 接喝”
为什么要建臭氧生物活性炭？
臭氧生物活性炭深度处理工艺
臭氧生物活性炭工艺原理
臭氧生物活性炭工艺流程
取水泵房
预臭氧接触池
沉淀池
石英砂滤池
出水
清水库
活性炭滤池
后臭氧接触池
臭氧生物活性炭工艺原理
微型动物对生活饮用水质影响的另一个重要方面是致病风 险:直接致病（两虫）、间接致病。
微型动物即使已经被加氯灭活，在管网中仍可以作为细菌 等微生物的生长基质，影响水厂最终的供水水质。
O3-BAC工艺微型动物泄露与控制
饮用水中微型动物的控制
预氧化与混凝沉淀的协同作用； 优化砂滤池的运行管理； 控制炭滤池中微型动物的过度孳生（砂垫层）； 水处理工艺的优化控制（膜处理工艺、活性炭池结合后续
臭氧—生物活性炭(O3—BAC)
臭氧—生物活性炭(O3—BAC)臭氧—生物活性炭（O3—BAC）一、臭氧—生物活性炭工艺原理臭氧—生物活性炭（O3—BAC）深度处理工艺由两部分组成：臭氧氧化和生物活性炭的物理吸附、生物降解。
臭氧具有极强的氧化能力，其在水中的氧化还原电位仅次于氟而第二位。
利用臭氧氧化作用，初步氧化分解水中的一部分简单的有机物及其还原性物质，使之变为CO2和H2O，以降低生物活性炭滤池的有机负荷。
提高活性炭处理能力；同时臭氧氧化能使水中难以生物降解的大分子有机物，如天然有机物（NOM）断链、开环、氧化成短链的小分子有机物或分子的某些基团被改变从而使原来不能生物降解的有机物转化成可降解的有机物，减少大分子极性污染物BOD浓度得到提高，所以提高了处理水的可生化性，同时使个别有机物（POC）转化为（DOC），如腐植酸等，分解后的小分子有机物的极性和亲水性得到了提高，更容易被活性炭吸附和附着在活性炭上的细菌生物降解；臭氧氧化可有效去除水中的酚、氰、硫、铁、锰，并能脱色、除嗅和味、杀藻以及杀菌消除病毒等；臭氧氧化还能有效地减少UV254的吸收。
臭氧氧化后会生成氧气和臭氧混合气体中含有的大量氧气以及剩余臭氧会迅速转化为氧气，不产生二次污染，又可增加水中溶解氧，使生物活性炭滤池有充足的溶解氧（DO），因此促使好氧微生物在活性炭上繁殖。
提高了微生物增长潜力，加快生物氧化和硝化作用，延长了活性炭使用寿命，加快有机物的生物降解，从而提高了其对有机物的去除效果；同时臭氧能氧化水中的溶解性的铁和锰，生成难溶性的氧化物。
通过过虑，铁、锰的去除率增加，提高过滤速度50%，延长过滤工作周期，降低了过滤反冲洗水量。
臭氧氧化也是减少溴酸化合物形成的有效方法，加强了活性炭对溴酸化合物的高效去除。
由于臭氧的强氧化性，在去除水中其它水处理工艺难以去除物质的同时，可以减小反应设备或构筑物的体积；臭氧化还有助于絮凝，改善沉淀效果。
因此，臭氧化技术在欧洲、美国、加拿大等国家普遍应用。
臭氧—生物活性炭微污染水处理技术探讨
浅谈臭氧—生物活性炭微污染水处理技术杨存莉微污染水，指微量和痕量有毒有害的有机污染物进入水体后被污染的水。
有机污染物是近十几年来出现在给水处理技术中的术语，也是一个没有严格界限的术语，主要包括各类可溶性有机物、氮以及铁、锰等重金属。
大同市位于山西省北部，属全国110座严重缺水城市之一，人均水资源占有量只占全国人均水平的1/5，特别是一些企事业单位，用水困难的问题更突出。
如果把微污染水进行有效的处理，使其达到生活杂用水水质标准，用在冲厕、道路清扫和消防、城市绿化、车辆冲洗、建筑施工等方面，可有效循环利用水资源，使用水问题得到一定程度上的缓解。
1 微污染水的处理方法在我国，微污染水源的污染程度要比西方国家的高很多，处理难度也较大，处理方法分为常规处理和深度处理等。
1．1 微污染水的分段处理1．1．1 常规处理包括混凝、沉淀、过滤和消毒。
这种方法可以较好地去除水中的浊度、色度、悬浮物、胶体及病原菌，比较适合处理有机物含量较少的原水，而对有机物含量较多的微污染水却显得力不从心。
1．1．2 深度处理包括臭氧氧化和活性炭吸附等。
我们应根据不同的水源水质和出水水质要求结合经济因素确定合适的处理工艺。
在此，主要讨论微污染水深度处理技术中的一种：臭氧——生物活性炭技术。
臭氧——生物活性炭技术因氧化性强、副产物少、吸附与降解效果显著等特点日益受到重视并迅速推广。
目前这一技术已被越来越多国家实际应用于污染水源净化、城市污水再生回用作生活杂用水等方面。
1．2 臭氧——生物活性炭技术工艺臭氧——生物活性炭工艺是活性炭物理化学吸附、臭氧化学氧化、生物氧化降解及臭氧灭菌消毒4种技术合为一体的工艺。
该工艺一般设在砂滤之后。
首先利用臭氧预氧化作用，初步氧化分解水中的有机物及其他还原性物质，降低生物活性炭滤池的有机负荷，同时臭氧氧化能使水中难以生物降解的有机物断链、开环，转化成简单的脂肪烃，改变其生化特性。
臭氧本身的特性决定了臭氧化技术具有以下特点：①臭氧由于其氧化能力极强，可去除其他水处理工艺难以去除的物质；②臭氧化的反应速度较快，从而可以减小反应设备或构筑物的体积；③剩余臭氧会迅速转化为氧气，既不产生二次污染，又能增加水中溶解氧；④在杀菌和杀灭病毒的同时，可除嗅、除味；⑤臭氧化有助于絮凝，可以改善沉淀效果。
【臭氧-生物活性炭工艺】的设计与运行管理
【臭氧- -生物活性炭工艺】的设计与运行管理臭氧- 生物活性炭工艺的设计与运行管理张金松, 范洁, 乔铁军(深圳市水务〈集团〉有限公司, 深圳518031)摘要: 针对臭氧—生物活性炭工艺设计和运行管理的重点问题,首先对工艺设计中的活性炭滤料选择、活性炭滤层结构设计、活性炭池型选择、臭氧系统选择、臭氧接触池优化设计和复合预氧化设计等内容进行了研究和总结,并且对工艺运行管理中存在的微生物安全、大型微生物控制、活性炭滤池初滤水管理及pH控制、预臭氧和主臭氧工艺的运行管理等问题,提出了相应的解决方案,以及今后应用中应重点注意的若干问题。
关键词: 臭氧活性炭; 设计; 运行管理; 微生物安全; 标准深水集团所属梅林水厂和笔架山水厂的臭氧—生物活性炭工艺分别于2005 年和2006 年投入运行,对水厂进一步提高有机物、氨氮的去除效果,降低嗅味,全面改善水质发挥了重要作用。
但在实际运行中,也陆续发现了一些国内外文献未曾报道过的新问题,如生物活性炭导致pH值大幅降低,出水有剑水蚤、线虫等微型动物检出等水质问题。
因此,如何通过更好的设计和运行管理,从技术上解决这些问题,无论在理论上还是在实践中均具有非常重要的意义。
1工艺设计1.1活性炭性能指标的选择标准根据制造原料不同,活性炭可分为木质炭、果壳炭和煤质炭等,其中煤质活性炭因其具有多孔性和高硬度的优点,且来源稳定和价格较低,在大规模水处理工程中得到广泛应用。
在水处理工程中,国外多采用不定型炭(主要是压块破碎炭) ,而国内柱状炭的应用最为广泛。
近些年来,不定型炭(主要是柱状破碎炭)在国内得到越来越多的关注,并已经被应用在一些新建水厂中。
研究结果表明,活性炭滤池出水水质与活性炭性能指标之间具有某种相关性。
根据分析结果和实际运行情况,并参考国内外活性炭选择的标准,制定了适合于我国南方地区饮用水中活性炭选择的性能指标,如表1所示。
1.2活性炭滤层结构活性炭滤层厚度一般不低于1. 2 m,根据要去除的不同污染物,接触时间在6～30 min之间,但在一些应用中可高于或低于这个范围。
臭氧生物活性炭技术11上课讲义
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-生物活性炭技术
用 的生 物膜 ， 形成生 物活性 炭 。
而 达到水质 深度净 化的 目的 。但此 技术 也有其 局限
性 ， 氧在破 坏一些 有 机 物结 构 的 同时 也可 能 产 生 臭
一
些带 污染性 质 的 中间 产 物 。为此 ， 们将 微 生 物 人
关
键
词 ： 臭 氧 一 物 活 性 炭 ； 理 ； 限性 生 原 局
文 献标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ： １０ — ９５ ２ １ ） １ １６ ０ ０ ４ ０ ３ （０ ０ １ — ６— ２ １
中图 分 类 号 ： ｒ ２ ． ｒ ４４ １ Ｑ
日前 ， 世界 上大 多 数 国家 的水 厂 均 采用 的是饮 用水常 规处理 工艺 ， 已不 能与 现有 的水 源 和水 质标 准相适应 ， 必须 开发新 的水处理 技术 … 。 臭氧 一 活性 炭处理 技术是 利用臭 氧 的氧化能力
２ 臭 氧 一生 物 活性 炭 技 术 发展 及 应 用 现 状
臭 氧 氧 化 一生 物 活 性 炭 第 一 次 联 合 使 用 是
１６ ９ １年 在 德 围 Ｄ ｓｅ ｏ ｕｓｌ ｒ ｄ ｆ市 Ａ ｓ ａ ｍ ｔ ｄ水 厂 中 开 始 ａ
的 ， 的成功 引起 了德 国以及 西 欧水 处 理 工程 界 的 它
被 活性炭 吸附并 被 附 着 在活 性炭 上 的 细菌 降 解 ， 提 高处理水 的 可生化性 。臭氧 氧化能改 变有机 物生 色 基团 ， 化活性 炭 的脱 色效 能 ， 外 ， 氧氧 化 后生 强 此 臭 成的氧气 能在处 理水 中起 充氧 的 作用 ， 充 水 中溶 补
解 氧 的消耗 ， 附着 于 活性 炭上 的好 氧菌 和 硝化 菌 为
臭氧活性炭工艺的探讨
臭氧活性炭工艺的探讨摘要：传统的饮用水处理工艺是混凝、沉淀、过滤及消毒，主要处理的是细菌、浊度及色度等，但不能有效去除臭味、有机物、氨氮、藻类及内分泌干扰物等，且传统的氯消毒会产生“三致”消毒副产物等问题。
主要通过研究臭氧-活性炭技术，发掘其对深度饮用水处理带来的应用。
关键词：臭氧，活性炭，臭氧-活性炭臭氧具有强氧化性，能在水中分解为羟基自由基，将有机物氧化成小分子有机物，反应速度快且不产生有害物质。
且有除臭、脱色的功效。
臭氧 - 活性炭技术是 1961 年在欧洲最先使用，该技术将臭氧氧化技术、活性炭吸附技术等组合在一起。
臭氧氧化技术与活性炭技术非常互补，在一起能发挥彼此的优势，先对饮用水进行臭氧预氧化，使水中的有机物及其他还原性物质得到氧化，提高活性炭滤池进水可生化性的同时也降低了活性炭滤池的有机负荷。
Takeuchi 等人通过研究发现，臭氧 - 活性炭工艺中，水样经臭氧氧化后，BOD/COD 增加了 0.23，极大的改善了水样的可生化性。
西方国家水厂资料统计表明，该工艺中活性炭使用寿命是单独使用活性炭的 6 倍，且对有机物的去除能力也大大增加，大约是 10 倍之高。
尤其我国已经研制出比国外更低价高效的优质活性炭，相信在不久的将来，通过我们研究的深入，臭氧 - 活性炭技术会在我国有更广泛的应用。
目前，昆明水厂、北京田村山水厂及上海周家渡水厂等都有应用该技术进行饮用水的深度处理[1]。
1、臭氧活性炭工艺技术机理臭氧的化学氧化作用、活性炭的屋里吸附作用以及微生物的降解作用三项特点的有机结合，构成了臭氧活性炭工艺技术的技术优势。
活性炭负责吸附难以降解的大分子有机物所氧化分解成的小分子，臭氧在处理过程中能够产生氧气，水中含氧量有所提高，微生物生存所需的营养源有所保障，一些好氧微生物能够很好的生活在该环境中，对活性炭的工作寿命也有很大的积极影响，实现大幅降解有机物从而将有机物从水中去除的目的。
有机污染物能够被活性炭表面所附着的细菌和微生物降解掉，同时，能够高效吸附水中的残余臭氧和处理过程中所产生的副产物，提高了饮用水的安全指数。
臭氧生物活性炭技术在饮用水处理中存在的主要问题 PPT
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4、解决途径
消毒副产物
溴酸盐
控制溴酸盐的技术主要有加 氨、降低pH值、去除氢氧自 由基、加过氧化氢、改善反 应器和优化投加方式、臭氧 催化氧化等。
活性炭吸附去除法 亚铁离子还原法 零价铁还原法 紫外线照射法 离子交换法
甲醛
控制进水中有机物浓度 控制合适的臭氧投加量
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水中丙烯酸和苯胺的存在 对 BrO3-的产生有抑制作用， 而酒石酸的存在对 BrO3-的产 生却有促进的作用。这可能与 有机物改变了水中· OH 的浓度 有关，也可能与 HOBr/OBr-与 有机物反应产生了溴化有机物 有关。
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3、臭氧-活性炭工艺的主要问题
生物稳定性
由于微生物作用普遍存在于活性炭池中，是活性炭池出水中的细菌 数普遍高于砂滤池出水，有时甚至会高达数万CFU/mL.因此，生物活 性炭技术一定程度上降低了饮用水的微生物安全性。 活性炭池出水中的细菌常常是与细小的活性炭颗粒一起流出,受炭粒 的保护,这些细菌对各种不利环境都有很强的适应性,因此氯消毒往往 难以灭活这些细菌。 未被灭活的细菌吸附在活性炭颗粒上进入管网后,能够粘附到管壁上, 形成生物膜,从而造成二次污染,并且这些颗粒物可以保护细菌对抗管
（2）主臭氧接触
在后氧化工艺中，臭氧一般与活 性炭联合使用，其作用主要有： 杀死细菌和病毒； 氧化有机物，如杀虫剂、清 洁剂、苯酚等； 去除DOC； 氧化分解鳌合物等。
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2.各工艺单元主要作用
（3）生物活性炭滤池 作用
在臭氧活性炭工艺中，生物活性炭滤池的主要作用是过滤以 及去除水中未被去除的有机物。
消毒副产物 （1）有机消毒副产物：甲醛 臭氧与有机物的反应途径:有机物-醛-有机酸,然后分解成稳定物质。 其中酸类对人体无大危害,醛类对人体危害较大,醛类的代表物是甲醛。 它被证明是致癌和遗传毒性、变异原性物质,摄入生物体会产生肺癌 等。 《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006中规定，采用臭氧处理时，
浅谈臭氧-生物活性炭工艺及应用
浅谈臭氧-生物活性炭工艺及应用摘要：臭氧-生物活性炭工艺是一种先进的饮用水深度净化工艺，它将臭氧化学氧化、臭氧灭菌消毒、活性炭物理化学吸附、生物氧化降解四种作用紧密结合为一体。
关键词：臭氧-生物活性炭；深度处理前言臭氧-生物活性炭工艺一般设在砂滤之后，砂滤水经臭氧氧化后，其中一小部分有机物被彻底氧化为水和二氧化碳，大部分有机物转化为臭氧化中间产物，使原来不能被生物降解的有机物变为可生物降解的有机物，提高水的可生化性；臭氧在水中可以自动分解为氧，使活性炭床处于富氧状态，增强了活性炭表面好氧微生物的活性，形成生物膜，降解吸附在活性炭中的有机物，使活性炭得到更高程度的使用[1]。
1 臭氧-生物活性炭工艺机理该工艺将臭氧化学氧化、臭氧灭菌消毒、活性炭物理化学吸附、生物氧化降解四种作用紧密结合为一体，它们互相促进，取得多重效应[2]。
（1）.臭氧预氧化。
臭氧初步氧化分解水中的有机物及其他还原性物质，降低生物活性炭滤池的有机负荷，同时使水中难以生物降解的有机物断链、开环，将大分子有机物氧化为小分子有机物，提高其可生化性和可吸附性，使其能够被生物降解。
同时氧化水中溶解性的锰和铁，生成难溶性的氧化物，提高砂过滤的效果，提高锰、铁的去除率。
臭氧在水中分解生成氧气，使生物活性炭滤池有充足的溶解氧（DO），使好氧微生物活性增强，提高了微生物增长潜力，加快了生物的氧化和硝化作用，延长了活性炭的使用寿命，加快了有机物的生物降解，从而提高了对有机物的去除效果[3]。
（2）.生物活性炭处理。
主要发挥以下几种作用：①破坏水中残余臭氧；②通过吸附去除化合物或臭氧副产物；③通过活性炭表面细菌的生物活动降解有机物；④吸附水中浓度较低、其他方法难以去除的有臭味或异味的物质；⑤附着的硝化菌还可以降低水中氨氮的浓度[4]。
（3）.臭氧后氧化。
破坏细菌体上的脱氢酶，干扰细菌的呼吸作用，导致细菌死亡；氧化有机物，如杀虫剂、清洁剂、苯酚等；去除DOC；氧化分解螯合物，如EDTA和NTA等[5]。
臭氧生物活性炭技术PPT幻灯片
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
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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
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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。
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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
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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
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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
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饮用水深度处理应用效果
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有机物化合物增加了甲醛、三卤甲烷、五氯酚、敌敌畏等， 修订了四氯化碳； 感官性状和一般化学指标增加了耗氧量、氨氮等，修订了 浑浊度。
为什么要建臭氧生物活性炭？
常规处理工艺的技术局限
取水泵房
混凝沉淀
在常规水处理工艺中，砂滤池是去除颗粒物的最后屏障，滤砂 的性质及运行参数对微型动物的迁移转化具有重要影响。
O3-BAC工艺微型动物泄露与控制
活性炭滤池中的生长繁殖
一定量的微型动物存在于滤池中有利于生物净化，但密度 过高，则会带来不利影响。
生物活性炭滤池中微型动物生长受到进水微型动物密度、 水温、反冲洗、运行时间等因素的影响。
GB5749-2006是我国保障饮用者饮水安全的基本技术文件， 为强制执行的标准，具有法律效力。
常规指标：指能反映生活饮用水水质基本状况的水质指标。 非常规指标：根据地区、时间或特殊情况需要实施的生活
饮用水水质指标。
为什么要建臭氧生物活性炭？
GB5749-2006
指标类别 生物学指标
消毒剂 无机化合物
易降解污染物，提高后续生物活性炭的氧化降解能力 在实际生产运行中，应根据水质情况及时调整臭氧投加量
臭氧生物活性炭工艺原理
活性炭净水机理
活性炭具有非常强吸附能力，能迅速吸附水中的污染物； 活性炭能富集水中的微生物，从而形成生物活性炭； 活性炭表面的生物膜具有生物吸附和生物氧化降解的双重
NO2-N，生物镜检。
O3-BAC工艺调试与运行
臭氧生物活性炭工艺调试 臭氧生物活性炭工艺运行控制 O3-BAC工艺微型动物泄露与控制 某水厂深度处理生产运行情况分析
臭氧生物活性炭工艺运行控制
相关运行参数的调控
预臭氧与后臭氧投加量的控制； 水厂加氯随季节水质变化的控制； 臭氧生物活性炭工艺各处理构筑物的运行管理； 活性炭滤池运行参数的调控；
工艺处理效果
2011年度6-8月份矾基单耗的比较情况
深度处理的的矾基单耗明 显低于常规处理工艺，臭 氧生物活性炭工艺在水温 适宜季节具有明显的助凝 作用，能够节约矾基50%左 右。
A水厂生产运行情况分析
工艺处理效果
2011年9-12月份炭滤池出水的NH3-N情况
原水中氨氮的去除效果受水温 影响明显，当水温>10℃时， 炭滤池出水的氨氮可以稳定达 到新国标要求。但在水温较低 时，硝化细菌的生长受到抑制， 且活性较低，因此氨氮去除效 果下降，炭滤池出水氨氮 >0.5mg/L。
臭氧活性炭工艺在我国的应用日益广泛，由于生物活性炭 滤池微型动物孳生繁殖引起的水质问题将日益突出。
O3-BAC工艺微型动物泄露与控制
饮用水中微型动物的危害
微型动物对饮用水水质的影响首先表现在对感官的影响， 导致用户对水质的抱怨和投诉，甚至引起社会恐慌。
微型动物对生活饮用水质影响的另一个重要方面是致病风 险:直接致病（两虫）、间接致病。
水温是影响微型动物水平分布的一个重要因素。此外，微 型动物的群落结构还与原水水质密切相关。
当采用湖泊、水库等地表水水作为饮用水水源时，微型动 物将不可避免的进入到饮用水处理系统中。
O3-BAC工艺微型动物泄露与控制
常规处理工艺的影响
微型动物生长环境发生变化，进入混凝沉淀后，一部分被明显 的去除，另外，某些微型动物会在净水构筑物中生长繁殖。
4 不同工艺流程的比较分析
不同类型活性面特征分析
颗粒活性炭外观
柱状破碎炭
压块破碎炭
不同类型活性炭的表面特征分析
空白活性炭的SEM扫描
柱状破碎炭
压块破碎炭
不同类型活性炭的表面特征分析
空白活性炭的AFM分析
柱状破碎炭
压块破碎炭
压块破碎炭表面起伏较大，高低极差超过1500nm，突起较多，
为什么要建臭氧生物活性炭？
微污染原水 水质突发事件
GB5749-2006 严格规定
臭氧生物活性炭 深度处理
常规处理工艺 技术局限
江苏省优质供 水要求
臭氧生物活性炭深度处理工艺
为什么要建臭氧生物活性炭工艺 臭氧生物活性炭工艺净水原理 O3-BAC工艺运行主要影响因素
臭氧生物活性炭工艺原理
臭氧生物活性炭工艺流程
度降低。此外，臭氧还也可以
氧化铁和锰等无机成色离子，
因此臭氧生物活性炭工艺可以
2011年度深度处理与常规处理出厂水色度比较 很好的降低水中的色度。
A水厂生产运行情况分析
工艺处理效果
集臭氧氧化、活性炭吸附及生物降解于一身的臭氧生物活性 炭深度处理工艺可以大大降低出厂水中的CODMn。
A水厂生产运行情况分析
臭氧生物活性炭工艺调试
生物活性炭挂膜
生物挂膜一般有人工投加菌种挂膜和动态培养自然挂膜2种方法。 生物活性炭挂膜主要受进水水质和滤池运行参数的影响。 生物活性炭挂膜过程中异养菌和自养菌（亚硝酸细菌和硝化细
菌）的生长，氮的形态的转化以及NO2-N积累问题与控制。 如何判断活性炭表面生物膜是否生长成熟？COD，NH3-N，
臭氧生物活性炭工艺调试
活性炭运行初期pH的控制
无论采用何种活性炭，运行初期炭滤池出水的pH均会显著升高， 超过GB5749-2006中关于出厂水pH值为6.5-8.5的相关规定。因 此，在生物活性炭滤池工艺调试期间，需要对活性炭进行预处 理以降低其出水的pH值。
比较常用的方法有：酸洗法、水浸泡法（连续浸泡和间歇浸泡） 和水稀释法。
1
O3-BAC工艺简介
2
活性炭的特性及选型
3 O3-BAC工艺调试与运行
4 不同工艺流程的比较分析
交流内容
1
O3-BAC工艺简介
2
活性炭的特性及选型
3 O3-BAC工艺调试与运行
4 不同工艺流程的比较分析
臭氧生物活性炭深度处理工艺
臭氧生物活性炭深度处理工艺
为什么要建臭氧生物活性炭？
微污染原水
毒理学指标 有机化合物
感官性状和一般理化指标 放射性物质 总计
GB5749-1985 2 1 10
15 5
15 2 35
GB5749-2006 6 4 21
74 53
20 2 106
为什么要建臭氧生物活性炭？
GB5749-2006
微生物指标增加了大肠埃希氏菌、耐热大肠菌群、贾第鞭 毛虫和隐孢子虫；修订了总大肠菌群；
活性炭表面微生物量分析
不同类型活性炭的生物附着情况
（4#为压块破碎炭，16#为柱状破碎炭）
在不同的炭滤池深度，压块破碎炭的生物附着量均高于柱状破碎炭。
不同类型活性炭滤池的比较分析
不同类型活性炭的运行效果比较
处理效果
不同类型活性炭的CODMn、NH3-N去除情况
在取样期间内，压块破碎炭对于CODMn及NH3-N的处理效果略 高于柱状破碎炭，但区别不大。
过滤
出水
清水库
由于常规净水工艺以去除浊度及灭活细菌为主，对于溶解 性有机物、NH3-N的去除能力十分有限，微污染原水经常规 工艺处理后，出厂水无法达到GB5749-2006的要求。
为什么要建臭氧生物活性炭？
江苏省优质供水要求
全面推进城市供水深度 处理改造全覆盖，力争5 年后自来水出厂能“直 接喝”
而柱状破碎炭炭的表面较为平滑，起伏较小，高低极差在
700nm左右。
不同类型活性炭滤池的比较分析
不同类型活性炭的微生物附着情况
表面活性炭的SEM扫描
柱状破碎炭
压块破碎炭
活性炭表面粘附着了大量的球菌、杆菌以及丝状菌等，而且压
块破碎炭表面的微生物附着量及密度要高于柱状破碎炭表面。
不同类型活性炭的微生物附着情况
微型动物即使已经被加氯灭活，在管网中仍可以作为细菌 等微生物的生长基质，影响水厂最终的供水水质。
O3-BAC工艺微型动物泄露与控制
饮用水中微型动物的控制
预氧化与混凝沉淀的协同作用； 优化砂滤池的运行管理； 控制炭滤池中微型动物的过度孳生（砂垫层）； 水处理工艺的优化控制（膜处理工艺、活性炭池结合后续
出厂水微型动物泄露风险
取水泵房
矾液
预臭氧接触池
沉淀池
加氯
出水
加氨
清水库
活性炭滤池
石英砂滤池 后臭氧接触池
炭滤池作为最后一级处理工艺，某些耐氯性微型动物如果进入 管网中，必然会对饮用水的感观及安全性构成严重威胁。
O3-BAC工艺微型动物泄露与控制
水源中存在的广泛性
微型动物种类繁多，分布广泛，在世界各地的湖泊、水库 等地表水中均能发现。
取水泵房
预臭氧接触池
沉淀池
石英砂滤池
出水
清水库
活性炭滤池
后臭氧接触池
臭氧生物活性炭工艺原理
臭氧净水机理
臭氧的氧化还原电位为2.076mV，具有非常强的氧化能力 臭氧能够有效的杀灭水中的微生物、细菌及藻类 臭氧能够有效的降低过程水的色度、嗅味及铁锰离子浓度 预臭氧具有明显的助凝作用，能够有效的降低混凝剂投加量 后臭氧能够通过氧化作用将大分子难降解污染物转化成小分子
交流内容
1
O3-BAC工艺简介
2
活性炭的特性及选型
3 O3-BAC工艺调试与运行
4 不同工艺流程的比较分析
O3-BAC工艺调试与运行
臭氧生物活性炭工艺调试 臭氧生物活性炭工艺运行控制 O3-BAC工艺微型动物泄露与控制 某水厂深度处理生产运行情况分析
O3-BAC工艺调试与运行
臭氧生物活性炭工艺调试 臭氧生物活性炭工艺运行控制 O3-BAC工艺微型动物泄露与控制 某水厂深度处理生产运行情况分析
臭氧生物活性炭深度处理 工艺运行管理