臭氧生物活性炭技术交流

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
机化合物，促进后续生物活性炭处理效率； 活性炭可吸附、浓缩水中的污染物，又是生物的载体； 生物活性炭可以有效降解AOC，提高出水的化学安全性。
臭氧生物活性炭工艺原理
臭氧生物活性炭净水机理
臭氧生物活性炭深度处理工艺
O3-BAC工艺运行主要影响因素
原水水质：水中有机物的组成和特性、水温等； 净水工艺：净水工艺流程； 炭滤池工艺参数及活性炭：炭滤池工艺参数、活性炭性质。
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
不同类型活性炭滤池的比较分析
不同类型活性炭滤池的比较分析
不同类型活性炭的表面特征分析
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
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
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
沉淀池
石英砂滤池
出水
清水库
下向流 活性炭滤池
后臭氧接触池
传统流程，炭滤池进水水质较好，具有生物泄露风险。
不同工艺流程的比较分析
臭氧生物活性炭工艺流程二
取水泵房
预臭氧接触池
沉淀池
后臭氧接触池
出水
清水库
石英砂滤池
下向流 活性炭滤池
改进流程，生物安全性较高，但炭滤池运行可能存在堵塞现象。
不同工艺流程的比较分析
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；
饮用水消毒剂增加了一氯胺、臭氧、二氧化氯； 毒理指标中无机化合物增加了溴酸盐等，修订了硝酸盐等；
砂滤池过滤的组合工艺）。
O3-BAC工艺调试与运行
A水厂生产运行情况分析
工艺处理效果
对引起水中色度的腐殖酸物质，
臭氧能够破坏其炭炭双键、苯
环等生色基团，一日生色基团
遭破坏，水中的色度即可大幅
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。
臭氧生物活性炭工艺流程二
净水厂 福州东南水厂 上海徐泾水厂 上海闵行水厂 杭州清泰水厂
处理规模 （万m3/d)
15
4
60 30
原水 闽江下游
淀浦河 （已换成青草沙）
黄浦江 钱塘江
不同工艺流程的比较分析
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。
A水厂生产运行情况分析
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
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。
A水厂生产运行情况分析
存在问题与应对措施
高温期间藻类孳生 砂滤池中出现沙蚕 低温期间出厂水氨氮可能超标 微型动物泄露隐患
交流内容
1
ຫໍສະໝຸດ Baidu
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
不同工艺流程的比较分析
臭氧生物活性炭工艺流程一
取水泵房
预臭氧接触池
NO2-N，生物镜检。
O3-BAC工艺调试与运行
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；
臭氧生物活性炭工艺运行控制
溴酸盐控制
原水溴离子含量超过50ug/L时有超标风险； 控制臭氧的总投加量； 投加硫酸铵； 投加双氧水。
CODMn NH3-N
为什么要建臭氧生物活性炭？
原水突发性事件
近年来原水突发性污染事件频发，应加强水源地建设与水 厂净水工艺改造，提高抗风险能力。
为什么要建臭氧生物活性炭？
GB5749-2006
生活饮用水水质卫生要求，是指在居民取水点处的水质应 符合GB5749-2006的要求。
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。
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
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
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
O3-BAC工艺调试与运行
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。
O3-BAC工艺调试与运行
O3-BAC工艺微型动物泄露与控制
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
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
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
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。
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
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
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。
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
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，
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
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。
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。
工艺运行控制
臭氧投加量的控制 预臭氧0.5-0.8mg/L，后臭氧0.8-1.2mg/L。
加氯加氨随季节水质变化的控制 控制出厂水氨氮小于0.5mg/L，余氯满足要求。
炭滤池运行周期的调控 水温稳定在<10℃时，炭滤池运行周期为120h；当水温在10℃至 25℃时，炭滤池运行周期为96h；当水温稳定在>25℃时，炭滤池 运行周期为72h。
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。
不同类型活性炭的运行效果比较
细菌泄露情况
同一运行周期内活性炭滤池的异养菌泄露情况
活性炭表面的生物膜在降解污 染物的同时也给出水带来了生 物安全性风险。在该取样周期 内活性炭滤池出水中的异养菌 总数随着运行时间而明显增加， 且远远超过相关国家标准，因 此运行周期的控制及出厂水的 消毒就显得极为重要。
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。
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。
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。
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，
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
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
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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
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O3-BAC工艺简介
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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
感官指标色度高 明显泥土气味 铁锰含量较高