臭氧—生物活性炭工艺处理高藻引黄水库水
孙韶华 贾瑞宝 宋武昌
(济南市供排水监测中心, 济南 250033)
摘要 以含溴离子的高藻引黄水库水为处理对象, 采用预臭氧—常规处理—臭氧—生物活性炭组合工艺进行连续运行的中试研究。结果表明:组合工艺出水p H 为7. 8～8. 1, 浊度、COD Mn 、UV 254、TOC 、藻类总数和叶绿素a 的去除率分别为100%%、%%、99. 6%
和100%; 出水检出BrO 3-, 但含量处于安全范围内。
关键词 高藻水库水 预臭氧 常规处理 的难题之一, 副产物(DB Ps ) [1]。目前对预[2,3], 而对预臭氧——生物活性炭组合工艺处理高藻水的研究较少[4]。本文以引黄水库原水为处理对象, 采用预臭氧—常规处理与臭氧—生物活性炭组合工艺中试装置, 在高藻期连续运行, 考察其对浊度、色度、有机物、藻类等的去除效果及水中臭氧氧化副产物溴酸盐的变化情况。1 材料与方法1. 1 原水水质原水为山东省某一含溴离子的高藻期引黄水库水, 试验期间主要水质指标见表1。
表1 山东省某引黄水库水状况
p H 8. 3～8. 6
COD Mn 浊度/mg/L /N TU 3～6
3～7
1进水 2提升泵 3臭氧发生器 4臭氧浓度监测仪5气体流量计 6水射器 7臭氧接触塔 8尾气吸收装置9中间水箱 10折板絮凝池 11斜板沉淀池 12反冲洗水箱
13砂滤池 14常规处理一体化装置 15臭氧管道16余臭氧管道 17生物活性炭滤池 18产水箱
图1 试验装置示意
色度叶绿素a
/度/μg/L Br -/mg/L 温度
/℃
23～25
15～2520～500. 02～0. 04
量为2mg/L 。1. 3 检测项目及方法
p H :HI8424便携式p H 计; 浊度:Hach 2100P 浊度仪; 高锰酸盐指数(COD Mn ) :酸性高锰酸钾法; UV 254:UV2100紫外分光光度计; 色度:标准色列比
1.
2 试验装置
中试装置包括预臭氧、常规处理(混凝—沉淀—过滤) 和臭氧—生物活性炭深度处理单元, 处理规模为1m 3/h , 工艺流程见图1。原水经提升后进入预臭氧接触塔, 再进入中间水箱, 提升后进入常规处理装置, 然后进入主臭氧接触塔, 最后进入生物活性炭滤池。其中, 预臭氧投加量为1mg/L ; 混凝剂为聚氯化铝铁(PA FC ) , 投加量为15mg/L ; 主臭氧投加
山东省“泰山学者”建设工程专项经费资助。
色法; 叶绿素a
(Chl 2a ) :分光光度法;Br -和BrO 3-:
离子色谱法; TOC :TOC 2VCP H 型总有机碳分析仪; 水温:温度计。2 试验结果与讨论
试验开始时, 该组合工艺已连续运行6个月, 生物活性炭滤池中的生物膜已经稳定生成, 对有机物等污染物具有了生物去除作用。试验在高藻期的9月和10月进行, 试验期间对原水及各处理单元出水的p H 、浊度、色度、COD Mn 、UV 254、叶绿素a 等指标
32
给水排水 Vol. 35 No. 3 2009
每天检测1次, 并对TOC 、藻类计数、Br -、BrO 3-等指标每周检测1次, 从而考察组合工艺对原水的净化效果。2. 1 出水p H 变化
组合工艺出水p H 变化见图2。由图2可知, 原水为弱碱性水且试验期间p H 变化幅度不大, 常规处理使p H 下降幅度最大, 预臭氧及臭氧—生物活性炭对p H 影响不大, 最终出水p H 为7. 8～8. 1, 满
(G B 5749—足《生活饮用水卫生标准》2006) 要求。
常规处理采用的混凝剂PA FC 经水解后消耗水中碱度, 因而使p H 下降幅度较大
。
图42. Mn () 的总和, 而UV 254反映
, 对COD Mn 和UV 254的去除效果分别见图5和图6
。
图2 出水p H 变化情况
2. 2 对浊度和色度的去除效果
组合工艺对色度和浊度的去除效果分别见图3和图4。由图3可知, 预臭氧对色度去除率贡献最大, 平均去除率为64. 1%; 其次为常规处理平均占总去除率的30. 8%; 经臭氧—生物活性炭处理后最终出水色度均为0。由图4可知, 预臭氧对浊度去除作用较小, 平均约占总去除率的15. 8%; 浊度主要在常规处理单元经混凝、沉淀、砂滤作用去除, 由于原水呈弱碱性有利于浊度的混凝去除, 出水浊度平均为0. 34N TU , 总去除率达到93. 1%; 经臭氧—生物活性炭处理后浊度进一步降低, 出水浊度平均为0. 12N TU , 平均去除率达到97%
。
由图5和图6可知, 高藻期原水COD Mn 和
UV 254含量较高, 此时藻类及其代谢产物为水中有机物的重要来源[5]; 预臭氧后UV 254平均去除率为29. 5%, 而COD Mn 去除率仅为7. 4%, 预臭氧氧化大
分子有机物而对有机物的去除效果较低, 但提高了其混凝沉降性能; 常规处理对COD Mn 和UV 254的去除率均较大, 分别为42. 7%和68. 9%; 经臭氧—生物活性炭的物理吸附和生物降解作用, 有机物得到进一步去除, 最终出水COD Mn 平均为2. 12mg/L ,
图3
色度去除效果
UV 254平均为0. 018cm -1,COD Mn 和UV 254
的去除率
给水排水 Vol. 35 No. 3 2009
33
分别达到53. 8%和83. 7%。2. 4 对藻类的去除效果
3 结论
(1) 高藻原水经预臭氧—常规处理与臭氧—生
由藻类计数结果知, 原水藻类总数为1000万～1200万个/L , 预臭氧对藻类去除贡献最大, 出水为178万～200万个/L , 平均去除率为83. 6%; 常规处理出水为32万～43万个/L , 平均总去除率达到了97%; 臭氧—生物活性炭出水平均为4. 1万个/L ,
物活性炭组合工艺处理后出水水质满足《生活饮用
(G B 5749—水卫生标准》2006) 要求, 对色度、浊度、
有机物、藻类等去除效果明显。
(2) 常规处理过程中p H 下降幅度较大, 最终出水p H 为7. 8～8. 1; 色度主要通过预臭氧去除, 最终出水色度为0; , 最, 97Mn 12L ,UV 254平153. 8%和83. 7%; 4. 1万个/L , 叶绿素a 为0, 去99. 6%和100%。
(3) 预臭氧未产生BrO 3-; 主臭氧氧化后BrO 3-超标; 生物活性炭具有降解BrO 3-作用, 出水BrO 3-平均为0. 008mg/L , 低于国家标准限值。
此时总去除率达到了99. 6%。叶绿素a 可间接表征水体中活藻含量, 对叶绿素a 去除效果见图7
。
图7 叶绿素a 去除效果
参考文献
1 Plummer J D ,Edzwald J K. Effect of ozone on algae as precursors for trihalomet hane and haloacetic acid production. Environ Sci Techn ,2001,35(18) :3661～3668
2 Widrig D L , Gray K A ,McAuliffe K S. Removal of algal Οderived
organic material by preozonation and coagulation :monitoring changes in organic quality by pyrolysis ΟGC ΟMS. Wat Res ,1996, 30(11) :2621～2632
3 Antonie M , Benedicte W. Preozonation coupled wit h flotaion
filtration :successful removal of algae. Wat Sci Tech , 1998, 37(2) :65～73
4 杜红, 董文艺, 李继, 等. 臭氧活性炭深度处理工艺除藻效能研究.
由图7可知, 预臭氧对叶绿素a 平均去除率为
49. 4%, 常规处理出水叶绿素a 为0. 39μg/L , 总去除率达到了98. 9%, 而臭氧—生物活性炭出水叶绿素a 接近0, 去除率近100%。2. 5 其他指标去除效果
将每周检测1次的组合工艺各处理单元出水藻总量、TOC 、Br -和BrO 3-等指标取其平均值, 列入表2。由表2可知, 原水中Br -浓度较大, 但由于预臭氧投加量较小, 氧化过程中BrO 尚未形成; 主臭氧投加量增加而有机物浓度降低, 在氧化过程中产生BrO 3-且其浓度超过0. 01mg/L , 但经生物活性炭处理后BrO 3-浓度降至0. 008mg/L ,Br -浓度增加, 这是由于生物活性炭将BrO 还原为Br 而去除[6,7]。TOC 主要被常规工艺处理去除, 最终去除率为68. 6%。
表2 其他指标去除效果
处理单元原水预臭氧常规处理主臭氧生物活性炭
Br -/mg/L 0. 0970. 0960. 0990. 0830. 087
TOC
/mg/L 5. 964. 8932. 6892. 4671. 869
-3
--3
给水排水,2005,31(11) :1～5
5 Graham N J ,Wardlaw V E ,Perry R ,et al. The significance
of algae as
trihalomethane Precursors. Wat Sci T ech ,1998,37(2) :83～896 K irisit s M J ,Snoeyink V L. Reduction ofbromate in a BAC filte. J
AWWA ,1999,91(8) :74～84
7 裴义山, 杨敏, 郭召海, 等. 含溴水源水臭氧处理时溴酸盐的产生
与控制. 环境科学学报,2007,27(11) :1767～1770
BrO 3-/mg/L
藻类计数
/万个/L
1194. 6195. 8435. 3018. 324. 10
○通讯处:250033济南市历山北路19号
电话:(0531) 88966691
E Οmail :jiaruibao68@126. com
0. 013 0. 008
收稿日期:2008212211修回日期:2008212220
34
给水排水 Vol. 35 No. 3 2009
臭氧—生物活性炭工艺处理高藻引黄水库水
孙韶华 贾瑞宝 宋武昌
(济南市供排水监测中心, 济南 250033)
摘要 以含溴离子的高藻引黄水库水为处理对象, 采用预臭氧—常规处理—臭氧—生物活性炭组合工艺进行连续运行的中试研究。结果表明:组合工艺出水p H 为7. 8～8. 1, 浊度、COD Mn 、UV 254、TOC 、藻类总数和叶绿素a 的去除率分别为100%%、%%、99. 6%
和100%; 出水检出BrO 3-, 但含量处于安全范围内。
关键词 高藻水库水 预臭氧 常规处理 的难题之一, 副产物(DB Ps ) [1]。目前对预[2,3], 而对预臭氧——生物活性炭组合工艺处理高藻水的研究较少[4]。本文以引黄水库原水为处理对象, 采用预臭氧—常规处理与臭氧—生物活性炭组合工艺中试装置, 在高藻期连续运行, 考察其对浊度、色度、有机物、藻类等的去除效果及水中臭氧氧化副产物溴酸盐的变化情况。1 材料与方法1. 1 原水水质原水为山东省某一含溴离子的高藻期引黄水库水, 试验期间主要水质指标见表1。
表1 山东省某引黄水库水状况
p H 8. 3～8. 6
COD Mn 浊度/mg/L /N TU 3～6
3～7
1进水 2提升泵 3臭氧发生器 4臭氧浓度监测仪5气体流量计 6水射器 7臭氧接触塔 8尾气吸收装置9中间水箱 10折板絮凝池 11斜板沉淀池 12反冲洗水箱
13砂滤池 14常规处理一体化装置 15臭氧管道16余臭氧管道 17生物活性炭滤池 18产水箱
图1 试验装置示意
色度叶绿素a
/度/μg/L Br -/mg/L 温度
/℃
23～25
15～2520～500. 02～0. 04
量为2mg/L 。1. 3 检测项目及方法
p H :HI8424便携式p H 计; 浊度:Hach 2100P 浊度仪; 高锰酸盐指数(COD Mn ) :酸性高锰酸钾法; UV 254:UV2100紫外分光光度计; 色度:标准色列比
1.
2 试验装置
中试装置包括预臭氧、常规处理(混凝—沉淀—过滤) 和臭氧—生物活性炭深度处理单元, 处理规模为1m 3/h , 工艺流程见图1。原水经提升后进入预臭氧接触塔, 再进入中间水箱, 提升后进入常规处理装置, 然后进入主臭氧接触塔, 最后进入生物活性炭滤池。其中, 预臭氧投加量为1mg/L ; 混凝剂为聚氯化铝铁(PA FC ) , 投加量为15mg/L ; 主臭氧投加
山东省“泰山学者”建设工程专项经费资助。
色法; 叶绿素a
(Chl 2a ) :分光光度法;Br -和BrO 3-:
离子色谱法; TOC :TOC 2VCP H 型总有机碳分析仪; 水温:温度计。2 试验结果与讨论
试验开始时, 该组合工艺已连续运行6个月, 生物活性炭滤池中的生物膜已经稳定生成, 对有机物等污染物具有了生物去除作用。试验在高藻期的9月和10月进行, 试验期间对原水及各处理单元出水的p H 、浊度、色度、COD Mn 、UV 254、叶绿素a 等指标
32
给水排水 Vol. 35 No. 3 2009
每天检测1次, 并对TOC 、藻类计数、Br -、BrO 3-等指标每周检测1次, 从而考察组合工艺对原水的净化效果。2. 1 出水p H 变化
组合工艺出水p H 变化见图2。由图2可知, 原水为弱碱性水且试验期间p H 变化幅度不大, 常规处理使p H 下降幅度最大, 预臭氧及臭氧—生物活性炭对p H 影响不大, 最终出水p H 为7. 8～8. 1, 满
(G B 5749—足《生活饮用水卫生标准》2006) 要求。
常规处理采用的混凝剂PA FC 经水解后消耗水中碱度, 因而使p H 下降幅度较大
。
图42. Mn () 的总和, 而UV 254反映
, 对COD Mn 和UV 254的去除效果分别见图5和图6
。
图2 出水p H 变化情况
2. 2 对浊度和色度的去除效果
组合工艺对色度和浊度的去除效果分别见图3和图4。由图3可知, 预臭氧对色度去除率贡献最大, 平均去除率为64. 1%; 其次为常规处理平均占总去除率的30. 8%; 经臭氧—生物活性炭处理后最终出水色度均为0。由图4可知, 预臭氧对浊度去除作用较小, 平均约占总去除率的15. 8%; 浊度主要在常规处理单元经混凝、沉淀、砂滤作用去除, 由于原水呈弱碱性有利于浊度的混凝去除, 出水浊度平均为0. 34N TU , 总去除率达到93. 1%; 经臭氧—生物活性炭处理后浊度进一步降低, 出水浊度平均为0. 12N TU , 平均去除率达到97%
。
由图5和图6可知, 高藻期原水COD Mn 和
UV 254含量较高, 此时藻类及其代谢产物为水中有机物的重要来源[5]; 预臭氧后UV 254平均去除率为29. 5%, 而COD Mn 去除率仅为7. 4%, 预臭氧氧化大
分子有机物而对有机物的去除效果较低, 但提高了其混凝沉降性能; 常规处理对COD Mn 和UV 254的去除率均较大, 分别为42. 7%和68. 9%; 经臭氧—生物活性炭的物理吸附和生物降解作用, 有机物得到进一步去除, 最终出水COD Mn 平均为2. 12mg/L ,
图3
色度去除效果
UV 254平均为0. 018cm -1,COD Mn 和UV 254
的去除率
给水排水 Vol. 35 No. 3 2009
33
分别达到53. 8%和83. 7%。2. 4 对藻类的去除效果
3 结论
(1) 高藻原水经预臭氧—常规处理与臭氧—生
由藻类计数结果知, 原水藻类总数为1000万～1200万个/L , 预臭氧对藻类去除贡献最大, 出水为178万～200万个/L , 平均去除率为83. 6%; 常规处理出水为32万～43万个/L , 平均总去除率达到了97%; 臭氧—生物活性炭出水平均为4. 1万个/L ,
物活性炭组合工艺处理后出水水质满足《生活饮用
(G B 5749—水卫生标准》2006) 要求, 对色度、浊度、
有机物、藻类等去除效果明显。
(2) 常规处理过程中p H 下降幅度较大, 最终出水p H 为7. 8～8. 1; 色度主要通过预臭氧去除, 最终出水色度为0; , 最, 97Mn 12L ,UV 254平153. 8%和83. 7%; 4. 1万个/L , 叶绿素a 为0, 去99. 6%和100%。
(3) 预臭氧未产生BrO 3-; 主臭氧氧化后BrO 3-超标; 生物活性炭具有降解BrO 3-作用, 出水BrO 3-平均为0. 008mg/L , 低于国家标准限值。
此时总去除率达到了99. 6%。叶绿素a 可间接表征水体中活藻含量, 对叶绿素a 去除效果见图7
。
图7 叶绿素a 去除效果
参考文献
1 Plummer J D ,Edzwald J K. Effect of ozone on algae as precursors for trihalomet hane and haloacetic acid production. Environ Sci Techn ,2001,35(18) :3661～3668
2 Widrig D L , Gray K A ,McAuliffe K S. Removal of algal Οderived
organic material by preozonation and coagulation :monitoring changes in organic quality by pyrolysis ΟGC ΟMS. Wat Res ,1996, 30(11) :2621～2632
3 Antonie M , Benedicte W. Preozonation coupled wit h flotaion
filtration :successful removal of algae. Wat Sci Tech , 1998, 37(2) :65～73
4 杜红, 董文艺, 李继, 等. 臭氧活性炭深度处理工艺除藻效能研究.
由图7可知, 预臭氧对叶绿素a 平均去除率为
49. 4%, 常规处理出水叶绿素a 为0. 39μg/L , 总去除率达到了98. 9%, 而臭氧—生物活性炭出水叶绿素a 接近0, 去除率近100%。2. 5 其他指标去除效果
将每周检测1次的组合工艺各处理单元出水藻总量、TOC 、Br -和BrO 3-等指标取其平均值, 列入表2。由表2可知, 原水中Br -浓度较大, 但由于预臭氧投加量较小, 氧化过程中BrO 尚未形成; 主臭氧投加量增加而有机物浓度降低, 在氧化过程中产生BrO 3-且其浓度超过0. 01mg/L , 但经生物活性炭处理后BrO 3-浓度降至0. 008mg/L ,Br -浓度增加, 这是由于生物活性炭将BrO 还原为Br 而去除[6,7]。TOC 主要被常规工艺处理去除, 最终去除率为68. 6%。
表2 其他指标去除效果
处理单元原水预臭氧常规处理主臭氧生物活性炭
Br -/mg/L 0. 0970. 0960. 0990. 0830. 087
TOC
/mg/L 5. 964. 8932. 6892. 4671. 869
-3
--3
给水排水,2005,31(11) :1～5
5 Graham N J ,Wardlaw V E ,Perry R ,et al. The significance
of algae as
trihalomethane Precursors. Wat Sci T ech ,1998,37(2) :83～896 K irisit s M J ,Snoeyink V L. Reduction ofbromate in a BAC filte. J
AWWA ,1999,91(8) :74～84
7 裴义山, 杨敏, 郭召海, 等. 含溴水源水臭氧处理时溴酸盐的产生
与控制. 环境科学学报,2007,27(11) :1767～1770
BrO 3-/mg/L
藻类计数
/万个/L
1194. 6195. 8435. 3018. 324. 10
○通讯处:250033济南市历山北路19号
电话:(0531) 88966691
E Οmail :jiaruibao68@126. com
0. 013 0. 008
收稿日期:2008212211修回日期:2008212220
34
给水排水 Vol. 35 No. 3 2009