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生活饮用水预处理工艺技术分析

来源:西安天浩环保作者:西安天浩环保浏览:更新时间:2018-04-28

目前我国大部分水厂主要是采用以化学混凝、沉淀、砂滤为核心的常规饮用水处理工艺,该工艺在水源未受到污染或微污染水源等方面能有效去除水中的悬浮固体、胶体、细菌和病毒。但常规生活饮用水处理工艺,一般只能去除20%~30%的有机物,15%的氨氮,对某些有机物则难以去除。如果在饮用水处理中使用加氯的方法,在原水管中增加氯的投加量,虽然是去除了氨氮,但伴随着会产生有毒副产物,危害人体健康。因此,为了保证处理饮水的安全,在进行生活饮用水处理时,须在常规处理的基础上增加预处理措施。


目前,常见的预处理技术可分为化学氧化法、生物氧化法和物理法等


化学氧化法
化学氧化法是指向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,为后续水处理工艺减轻负担,并达到改善水质的目的。目前能够用于给水处理的氧化剂有氯气、臭氧高锰酸钾和二氧化氯等。


(1)臭氧氧化法。臭氧可破坏水中有机物的不饱和键,使有机物的分子量降低,可溶解性有机物的浓度升高从而提高有机物的可生化性。与氯和有机物间的取代反应不同,臭氧是氧化有机物,不产生卤代烃。臭氧的不足之处是增加了水中的可溶解性有机物。


(2)氯氧化法。氯与水生成次氯酸,次氯酸是强氧化剂可氧化有机物和氨态氮。氯也能与水中的有机物发生取代反应,生成烃和卤乙酸等,这些物质具有明显的致突变作用,很强的致癌性。由于未经任何处理的原水中有机物浓度相对较高,所以,预氯化比过滤后加氯对水质的负面影响更大。有文献指出,原水ToC大于1.5mgL的情况下,不宜采用预氯化,否则出水氯仿含量有可能超标。


(3)高锰酸钾氧化法。高锰酸钾是一种强氧化剂,不仅能氧化水中的大部分有机物还可将水中些还原性臭味物质氧化分解,其自身被还原成二氧化锰,这种中间产物具有良好的表面活性和成键能力,在混凝过程中有可能作为絮凝核,提高混凝效果。与氯、臭氧不同,投加高锰酸钾,水的色度会明显升高,投加量越大,出水色度越高,因此需要控制高锰酸钾预氧化的投加量。


(4)二氧化氯氧化法。采用二氧化氯作为预氧化剂,几乎不产生三氯甲烷等消毒副产物,并可较为迅速地氧化铁锰,并生成沉淀物,经过沉淀和过滤去除。采用二氧化氯要注意的问题是它的消毒副产物-亚氯酸盐可导致血液突变和溶血性贫血症,因此,二氧化氯预氧化的投加量不宜过高。


生物氧化法
生物氧化法是指在常规净水工艺前增设生物处理工艺,借助微生物群体的新陈代谢活动对水中有机污染物与氨氮、亚硝酸盐及铁锰等无机污染物进行初步净化,改善水的混凝性能减轻常规处理和后续深度处理的负荷,延长过滤或活性炭吸附等工艺的工作周期。


(1)生物接触氧化法。这是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的处理方法。在池内设置人工合成的填料,经过充氧的水,以一定的速度循环流经填料,通过填料上形成的生物膜的絮凝吸附、氧化作用使水中的可生化利用的污染物基质得到降解去除。


(2)塔式生物滤池。是以加大滤层高度来提高处理能力的一种生物膜法。通过填料表面的生物膜的新陈代谢活动来实现净水功能,增加了滤池的高度,分层放置轻质滤料,通风良好,微生物在足量的氧气和营养物质供给的条件下,新陈代谢作用加快有机物得以氧化分解去除。


(3)生物转盘法。这种处理法使细菌和菌类的微生物、原生动物一类的微型动物在生物转盘填料载体上生长繁育,形成生物膜生物膜交替与水和大气相接触,反复循环,使水中的有机物在好氧微生物(即生物膜)作用下得到净化。


(4)淹没式生物滤池法。滤池中装有比表面积较大的颗粒填料,填料表面形成固定生物膜,水流经生物膜,在与生物膜的不断接触过程中,使水中有机物、氨氮等营养物质被生物膜吸收利用而去除,同时颗粒填料滤层还有物理筛滤截留作用。常用的生物填料有卵石、砂、无烟煤、活性炭、陶粒等。


(5)生物流化床法。是指为提高生物膜法的处理效率,以砂(或无烟煤、活性炭等)作填料并作为生物膜载体,水流过砂床使载体层呈流动状态,从而在单位时间加大生物膜同水的接触面积和充分供养,并利用填料沸腾状态强化生物处理的一种方法。


物理法
物理法是指在常规净水工艺前采用预沉淀或活性炭吸附等工艺,通过自然沉降或物理吸附等方式,去除水中的悬浮物、浊度以及有机物,从而降低水的污染程度,达到改善水质的目的。常用的物理法预处理工艺包括预沉淀和活性炭吸附法。


(1)预沉淀。预沉淀处理对象为高浓度的悬浮物,一般不向水中投加絮凝剂,其沉淀现象属于拥挤沉淀。预沉淀设计方法与普通沉淀池基本相同但要考虑高浓度悬浮物的影响,要有较可靠的排泥设施。可利用自然洼地、河道修筑大型天然预沉池,水力停留时间可达数天或数十天,采用吸泥船吸泥。


(2)活性炭吸附。对于微污染原水,也可用粉末活性炭吸附法。即向原水中投加粉末活性炭,以吸附原水中的有机物。粉末活性炭比颗粒活性炭具有更大的吸附能力,价格便宜,无需专门的构筑物,不产生二次污染。由于活性炭对后续的沉淀、过滤有影响,因此,活性炭的投加量也不能无限大,实际最大投加量不宜大于80mg/L。


在这几种饮用水预处理方法中,物理、化学法处理效率较高,但与生物预处理相比,生物预处理方法可通过降解可生化有机物,在与传统工艺(混凝-沉淀-过滤-消毒)联用后,对降低饮用水致突变活性效果也很好,是一种经济有效且在毒理学上非常安全的一种饮用水预处理方法。

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