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1、微污染水处理技术,指导教师：孙越汇报者：徐春蕾,2009-10-15,Contents,微污染水的概念,微污染水是指饮水水源受到主要是有机物污染,使部分指标超过饮用水源的卫生标准。,微污染水的概念,水中的主要微污染物,有机物,氮,嗅味,三致物质,铁锰等,微污染水的概念,一般来说， 受污染江河水体中主要包括石油烃、 挥发酚、 氨氮、 农药、COD、重金属、砷、 氰化物等， 这些污染物种类较多， 性质较复杂，但浓度比较低微， 尤其是那些难于降解、 易于生物积累和具有三致作用的优先控制有毒有机污染物， 对人体健康毒害很大。 由于我国目前的经济实力， 无法在较短时间内控制水源污染，改变水源水质低劣的现
2、状，因而人们不得不采用新的处理方法来保证饮用水的安全和人们的健康。经过几十年的研究探索，开发出了许多净化新工艺。,饮用水水源状况,环保部报告显示，从113个重点城市饮用水源地水质达标情况看，达标率仍然偏低。如2008年上半年环境监测结果显示，113个环保重点城市的243个地表水水源地中，达标水源地为159个，占到65%；不达标的为84个，占35%，其中，涉及到16个省、自治区、直辖市的40个城市。,根据2000年全国5846个水质测站的监测资料，对284978.7km河长的水质进行了评价。,传统水处理技术及问题,典型工艺,絮凝沉淀过滤消毒,感官指标差有机物去除率低采用氯消毒时，易形成三致物对内
3、分泌干扰物质的去除率低管网水质稳定性差，易变化,存在问题,色度高，嗅觉差,TOC，COD去除率一般只为20%40%,致畸形，致突变，致癌症,新工艺,分类：,预处理工艺,强化传统处理工艺,深度处理工艺,强化混凝强化混凝是指改善混凝剂匹配和优化混凝工艺条件， 提高混凝沉淀对有机物的去除率。李圭白等研制出的高锰酸钾复合药剂 （PPC） 不仅具有混凝的功效而且能够有效的去除水中有机物和致突变物，取得良好的水质。,强化过滤强化过滤是对普通滤池进行生物强化，由生物滤料与石英砂滤料组合而成，该工艺既可以起生物、过滤作用，又不增加任何新的设施，让滤料既能去浊，又能降解有机物、氨氮、亚硝酸盐氮。,新工艺强化传统
4、处理工艺,新工艺预处理工艺,吸附预处理,化学氧化预处理,生物法预处理,吹脱法,1,2,3,4,吸附法,新工艺预处理工艺,生物法,化学氧化法,简介,吸附预处理是在混合池中投加吸附剂， 利用其强大的吸附性能，改善混凝沉淀效果来去除水中的污染物，常用的吸附剂有粉末活性炭、沸石、粘土等。,吹脱法,新工艺预处理工艺,简介：活性炭具有巨大的比表面积和发达的空隙， 多孔结构能有效的吸附水中的小分子有机物， 脱色除臭， 同时对一些有机物有较好的吸附， 且吸附具有选择性。优点： 能够较好的去除常规处理方法不能去除的一些杀虫剂， 对降低水中致突变物活性有比较明显的作用。 缺点：对一些有机氯化物、 氯化致突变物质前
5、体物去除效果较差， 而且活性炭价格昂贵， 随着使用时间的延长，吸附效果会发生变化， 同时要不断地进行再生或更换。,活性碳吸附,吸附法,生物法,化学氧化法,吹脱法,新工艺预处理工艺,活性碳吸附,粉末活性炭,颗粒活性炭,柱状活性炭,其他活性炭,分类,粒度小于0.175mm的活性炭，吸附能力强，制备容易，价格较低，但再生困难，一般不能重复使用,粒度大于0.175mm的活性炭，价格较贵，但可再生后重复使用，操作管理方便,成柱状的活性炭,活性炭纤维、活性炭纤维毯、活性炭布等,吸附法,生物法,化学氧化法,吹脱法,新工艺预处理工艺,生物法,化学氧化法,吹脱法,吸附法,新工艺预处理工艺,史海燕等人用粉末活性炭
6、处理焦化废水酚的研究表明：在活性炭投加量为10g， 焦化废水为1000ml， 曝气条件下， 粉末活性炭对酚去除率比柱状活性炭至少高出14%左右， 且曝气时间为120min时， 去除率高达93.4。,Problem ：由于粉末活性炭参与混凝沉淀， 残留于污泥中， 没有很好的回收再生利用方法， 运行费用高， 难以推广使用。Question:如果采用粘土类吸附剂代替粉末活性炭会带来什么样的问题？粘土类吸附剂虽然货源充足， 价格便宜， 但大量粘土投入混凝剂中， 势必增加沉淀池的排泥量， 给生产运行带来一定的困难。,粉末活性炭 VS 柱状活性炭,吸附法,生物法,化学氧化法,吹脱法,新工艺预处理工艺,简介
7、：沸石是一族具有连通孔道、呈架状构造的含水铝硅酸盐矿物。特殊的晶体化学结构使沸石拥有离子交换、高效选择性吸附、 催化等优异性能和环境属性, 从而能有效的治理各种污水。,优点：沸石对氨氮、 极性有机物有较好的去除能力，价格便宜。,沸石,吸附法,生物法,化学氧化法,吹脱法,新工艺预处理工艺,沸石对氨氮、 极性有机物有较好的去除能力; 而非极性吸附剂活性炭对大部分有机物有良好的去除效果, 两者的吸附性能具有互补性, 可组合使用对微污染原水进行深度处理。,利用沸石、 活性炭联合吸附工艺处理原水, 其工艺流程为:原水沸石吸附柱活性炭吸附柱出水沸石为用 NaCl 活化后、粒径 0.5 1.0mm 的沸石颗
8、粒。试验表明, 该工艺对COD、Mn、 浊度、 氨氮、 三氯甲烷的去除率分别在 10%、 60%、 95%和 40%以上, 对水中苯酚、 阴离子洗涤剂 ( LAS ) 和三氯甲烷的去除率分别在 60%、 89%、 99%以上。除此以外, 沸石与活性炭组合使用可减少活性炭滤层反冲洗和活化次数, 延长活性炭使用寿命, 降低制水成本。,沸石与活性碳联用：,吸附法,生物法,化学氧化法,吹脱法,新工艺预处理工艺,化学氧化预处理是指在原水中加入强氧化剂， 利用强氧化剂的氧化能力， 去除水中的有机污染物， 提高混凝沉淀效果。 常用的氧化剂有氯气、 臭氧、 高锰酸钾、 过氧化氢等。,简介,吸附法,生物法,化学
9、氧化法,吹脱法,新工艺预处理工艺,过氧化氢能直接氧化水中的有机污染物，同时本身只含有H、O两种元素，使用时不会引入杂质， 水处理中分解速度很慢， 同有机物作用温和， 可保证较长时间的残留消毒作用， 又可作为脱氯剂， 不会产生卤代烃。,氯气会与水中有机物反应生成三致物质（三卤甲烷）。,臭氧能氧化有机物，去除水中的色嗅味，近年来的研究表明臭氧化物同样会生成许多有害副产物。 当水中含溴离子 Br -时，臭氧可氧化其为亚溴酸盐BrO 2-，溴酸盐 BrO 3-等。溴酸盐被国际癌症研究机构列为有可能对人体致癌的化合物。,高锰酸钾是一种较强的氧化剂，高锰酸钾复合剂预氧化助凝可显著节省混凝剂药耗 （约353
10、8），提高水质，同时不会产生有毒物质。,二氧化氯用于消毒，也会产生ClO2-和ClO3- ，在人体内过量聚集会造成溶血性贫血.,吸附法,生物法,化学氧化法,吹脱法,新工艺预处理工艺,生物法预处理是在常规的净水工艺之前增设生物处理工艺，借助微生物群体的新陈代谢活动， 去除水中的有机污染物、氨氮、亚硝酸盐及铁、锰等无机污染物。由于微污染水中的有机物含量低，只能采用生物膜式反应器，目前应用的生物预处理工艺主要有生物接触氧化法、 生物陶粒滤料滤池、 生物膨化床与流化床等。,简介,吸附法,生物法,化学氧化法,吹脱法,新工艺预处理工艺,生物陶粒滤池,简介：采用陶粒为填料的曝气式生物滤池，陶粒比表面积大，具
11、有一定的吸附性能，微生物附着力强。 特点：池内能够保持大量的生物量，再由于截留作用，污水处理效果好，勿需污泥回流，也无污泥膨胀之虑，如反冲洗全班自动化，则维护管理也非常方便。,吸附法,生物法,化学氧化法,吹脱法,新工艺预处理工艺,刘海燕分别用接触氧化池(采用PW T 立体网状填料)和生物陶粒滤池对钱资荡水(劣于二级饮用水水源水质)进行处理, 并比较两种生物预处理池对藻类、氨氮、亚硝酸盐氮、色度、浊度等指标, 如下图, 生物陶粒滤池对以上各指标去除均优于接触氧化池。,接触式氧化池 VS 生物陶粒滤池,Why？,吸附法,生物法,化学氧化法,吹脱法,新工艺预处理工艺,吸附法,生物法,化学氧化法,吹脱
12、法,吹脱法指直接向水中曝气以去除水源水中大部分挥发性物质,其中有挥发性有机物质、 NH3 和H2S 等还原剂。通过曝气水中溶解氧含量增加, 可氧化分解水中部分有机物, 还使得水中胶体脱稳, 有助于水厂的后续处理。 曝气还可降低水中的藻类和有机污染物产生的异臭和色度。曝气方式可根据后续处理进行选择。采用单纯的曝气吹脱预处理方式, 投资少, 管理运行简单, 对于后续处理有一定的作用, 但是其有难挥发机物和氨氮去除率较低, 所以一般把曝气和其他工艺进行组合。,简介,新工艺深度处理工艺,深度处理通常是在常规处理工艺以后，采用适当的处理方法，将常规处理不能有效去除的污染物或消毒副产物的前体物加以去除。应
13、用较广泛的深度处理技术有：活性炭吸附、臭氧氧化、臭氧活性炭、生物活性炭、光催化氧化、膜分离等。,简介,新工艺深度处理工艺,臭氧活性碳,简介：臭氧将水中部分大分子转化为小分子， 改变有机物的可生化性及吸附性， 炭床中大量好氧微生物对有机物进行降解。 优点：提高处理效率， 延长活性炭的使用寿命，原水中所含的高分子腐殖酸和富里酸不易被活性炭吸附， 但臭氧氧化后， 变成了可吸附的小分子物质， 提高了活性炭的吸附效果缺点：近年来的研究表明臭氧化物同样会生成许多有害副产物。当水中含溴离子 （Br -） 时， 臭氧可氧化其为亚溴酸盐 （BrO 2-），溴酸盐 （BrO 3-）等。溴酸盐被国际癌症研究机构列为
14、有可能对人体致癌的化合物。,新工艺深度处理工艺,生物活性碳,简介：生物活性炭是利用生长在活性炭上的微生物的生物氧化作用， 从而达到去除污染物的目的。 优点：与单独的活性炭吸附相比， 它可以完成生物硝化作用， 将氨氮转化为硝酸盐， 从而减少后氯化的投氯量， 降低三卤甲烷的生成量；延长活性炭的再生周期， 减少运行费用；可以提高水中溶解性有机物的去除率， 保证出水水质。缺点：出水中细小颗粒的活性碳中的细菌难以清除。,新工艺深度处理工艺,光催化氧化,简介：光催化氧化是以光化学特性和催化活性很好， 且性质稳定TiO2为代表的n型半导体为敏化剂的一种光敏化氧化。 优点：对水中优先控制有机污染物 （三氯甲烷
15、、 四氯化碳、 六氯苯、 六六六等）有很强的氧化能力。对作用对象的无选择性与最终可使有机物完全矿化。缺点：TiO 2粉末颗粒细微， 不便回收， 同传统工艺相比， 光催化氧化处理费用高， 设备复杂，尚处于研究阶段。,新工艺深度处理工艺,膜过滤,简介：膜过滤（微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透(RO)），是新兴的高分离、浓缩、提纯、净化技术，是用高分子薄膜作介质，以附加能量为推动力，对双组分或多组分溶液进行表面过滤分离的物理方法。,新工艺深度处理工艺,膜过滤,主要原因：(1)水中氢氧化物、 碳酸盐等的沉淀污染；(2)腐殖酸等天然有机物在膜表面的吸附污染 ；(3)微生物在膜界面上形成的
16、污染。解决方法：常通过反冲洗、 化学清洗、 膜运行方式来解决膜污染。 膜过滤对进水水质要求较高， 膜需定期清洗， 基建投资、运行费用高。,膜的污染问题,新工艺深度处理工艺,MBR - P A C ( 粉末活性炭) 组合工艺,很多学者的研究表明，对于处理微污染地表水的MF或OF，膜工艺来说，天然有机物(NOM)是一种主要的污染物质 ，不同形态的NOM对MF/UF的膜污染会产生不同的影响，胶体状有机物最容易造成膜的不可逆污染。这些都表明单纯依靠膜截留去除有机物的膜污染风险很高，可以考虑采用膜组合工艺以降低膜污染。Jacagelo等通过试验证实在OF系统中投加PAC能够提高膜系统的通量，大大延缓膜阻
17、力的增加，PAC吸附了水中的有机物质，尤其是溶解性有机物质，防止了膜的有机污染. 董秉直等采用粉末活性炭与超滤膜联合技术处理黄浦江原水，得出了相同的结论。,膜过滤,工程实例1,某南方城市给水厂，水源为微污染湖泊水，原水水质如下表：,工程实例,可以看出, 有机物主要在预臭氧与主臭氧阶段被去除, 去除率分别为24.5、27.3, 常规处理中混凝沉淀、砂滤对有机物的去除率较低,两者相对预臭氧出水去除率总和仅为13.62；,工程实例1,预臭氧常规处理+臭氧活性炭深度处理工艺对浊度有较强的缓冲能力，在原水浊度波动较大的情况下，仍可保证出水浊度0.3NTU。常规处理工艺对浊度整体去除率约95.5；砂滤出水
18、经主臭氧氧化和生物活性炭池过滤后，其浊度得到进一步降低，对浊度的平均去除率为37.8(相对于砂滤池出水)，生物活性炭池出水浊度0.3 NTU。,工程实例1,4月份，砂滤对NH3-N有较好的去除效果，随着水源水中NH3-N浓度的降低，砂滤出水NH3-N低至0.01mgL-1。活性炭出水中存在NH3-N，出厂加氯可形成氯胺，对NH3-N有一定的去除作用。,工程实例2,四川唐昌镇某自来水厂-酚微污染水源,工程实例2,活性炭吸附滤池,参考文献目录,给水排水设计手册.第二版.第03册.城镇给水姚智文,丁晓伟,李为兵,李德生,于连群,王占生.南方某水厂净水工艺运行效果.水处理技术2008.12,34-12
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