微污染水源水处理技术2解读

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1、微污染水源水处理技术 1.水源水污染特征 q常规水源 生活饮用水水源水质标准 CJ 3020-93 l 一级水源水：水质良好 l 二级水源水：水质受轻度污染 l 水质超过二级标准限值的水源水，不宜作为 生活饮用水的水源。 地表水环境质量标准 GB 3838-2002 l类 主要适用于源头水、国家自然保护区； l类 主要适用于集中式生活饮用水地表水源 地以及保护区； l类 主要适用于集中式生活饮用水地表水源 地二级保护区； l类 主要适用于一般工业用水区及人体非直 接接触的娱乐用水区； l类 主要适用于农业用水区及一般景观要求 水域。 项目类类类 BOD5(mg/L)334 总氮(mg/L)0.

2、20.51.0 总磷(mg/L)0.020.10.2 地表水主要水质指标标准限值 1.水源水污染特征 q微污染水源 指微量和痕量有毒有害的污染物进入水体后 被污染的水。 n可溶性有机物 n氮 n藻类 n铁、锰等重金属 1.水源水污染特征 q1.1污染源 城市工业废水 城市生活污水 垃圾渗滤液 大气降水 农业面源 r1.2 地下水污染特征 1一般不易污染 2污染速度慢 3污染物质多以无机有毒物质为主，少见有 机物 4 其自净能力差，污染状况存在时间长 5相对于地表水污染扩散速度慢 1.水源水污染特征 q1.3河流污染特征 污染程度随径流量变化 断面上分布不均匀 河流自净能力强 污染影响大 q1.

3、4库湖污染特征 稀释能力差 积累和转化污染物质的能力强 易出现富营养化 易出现底质污染 v富营养化的危害 水质变浑 溶解氧减少 藻毒素 增加色度、臭味 产生致突前体物 增加制水成本 破坏水生生态 水源地常见的藻类 v硅藻门 直链藻 舟形藻 小环藻 星杆藻 v绿藻门 小球藻 水绵 胶群藻 v蓝藻门 颤藻 项圈藻 蓝束藻 水体中有恶臭的藻类 v蓝藻门 束丝藻属 鱼腥藻属 腔球藻属 v绿藻门 空球藻属 v硅藻门 针杆藻属 具有藻毒素的藻类 v蓝藻门 铜锈微囊藻 不定腔球藻 水华鱼腥藻 水华束丝藻 藻毒素的类型 l赤潮藻毒素 麻痹性贝毒 短裸甲藻毒素 溶血性毒素 细胞性毒素 氨毒 l水华藻毒素 肝毒素

4、 神经毒素 脂多糖内毒素 v底泥的危害 耗氧 再悬浮 向水体中释放N和P q1.4水源中的污染物 胶体 细菌 藻类 无机颗粒（粘土、氧化铝等） 大分子有机化合物(蛋白质、碳氢化合物等) 有机物 传统有机物：水生生物及其分泌物、腐殖质 耗氧有机物：蛋白质、脂肪、氨基酸、碳水化合 物 藻类有机物：藻类分泌物及其藻类尸体分解物 非溶解性有机物：大分子有机物包裹的颗粒、生 物态颗粒、油的乳浊液 有毒有机污染物：多氯联苯、三氯甲烷、石油类 污染物 憎 水 酸性 碱性 中性 腐殖酸、富里酸、中等和高分子量的烷烷基羧羧 酸和烷烷基二羧羧酸、芳香族酸、酚类类、丹宁 蛋白质质、苯胺类类、高分子量的烷烷基胺 烃类

5、烃类 、醛类醛类 、高分子量的甲基酮类酮类 、酯类酯类 、呋呋喃、吡咯 亲亲 水 酸性 碱性 中性 羟羟基酸、糖类类、磺酸基类类、低分子量的烷烷基 羧羧酸和烷烷基二羧羧酸 氨基酸、嘌呤、嘧啶嘧啶 、低分子量的烷烷基胺 多糖、低分子量的烷烷基醇、醛醛、酮酮 水中天然有机物分类 2饮用水水质标准的发展 q2.1国际上饮用水水质标准发展趋势 第一阶段：重视与人体健康相关的化学物质 和生物因素及一些感官指标 有毒物质 消毒副产物：三卤甲烷、卤乙酸 微生物污染：贾第虫、隐孢子虫 我国饮用水标准发展历史我国饮用水标准发展历史 1955.05，自来水水质暂行标准（修正稿） 1956.12，饮用水水质标准（草

6、案） l15项+0项消毒副产物 1957.04，集中式生活饮用水水源选择及水质评价 暂行规则 1959.08，饮用水卫生规程 l17项+0项消毒副产物 1976.12，饮用水卫生标准（试行）（TJ20-76） l23项+0项消毒副产物 饮用水标准饮用水标准 1986.10，饮用水卫生标准（GB5749- 85） l35项+1项消毒副产物 2001.09，生活饮用水水质卫生规范 l96项+13项消毒副产物 2005.6 城市供水水质标准CJT 206- 2005 2007.7生活饮用水卫生标准 GB 5749- 2006 q2.2我国与其他国家水质标准的比较 p 台湾标准 p 日本标准 p 美国

7、标准 p WHO标准 生活饮用水卫生标准 GB 5749-2006 新标准中的饮用水水质指标由原标准的35项 增至106项，增加了71项。 微生物指标由2项增至6项； 饮用水消毒剂指标由项增至项； 毒理指标中无机化合物由10项增至21项； 毒理指标中有机化合物由5项增至53项； 感官性状和一般理化指标由15项增至20项； 放射性指标仍为2项。 增加了 三种消毒剂 接触时间 出厂水消毒剂的限值 3地面水中有机污染物的分类与特性 q3.1重点控制污染物 挥发性卤代烃 苯系物 氯代苯类 酚类 多氯联苯 硝基苯 苯胺类 多环芳烃类 酞、酸、酯类 农药 丙烯腈 亚硝胺类 q重点控制污染物的特点 有毒性

8、长效性，影响不可逆 有机氯占主体 在水中含量低 q3.2嗅和味 水源异嗅 自然发生：水藻引起，放线菌 人为发生：污水排入 管网水箱异嗅 二次污染：细菌、藻类 4 有机物分子量与净水工艺 q4.1不同分子量有机物的特性 分子量大于1000 形成色度 水质好的湖水 分子量小于1000有机物占主体 生物可降解溶解性有机碳（BDOC） Biodegradatable (Deliquescent) Organic Carbon 主要是小分子量（1000）的有机物 NBDOC BDOC/DOC v常规处理的目标 溶解性大分子有机物：腐殖质、蛋白质、 多糖类物质 被大分子有机物包裹的颗粒 生物态颗粒有机物和

9、油的乳浊液 v活性炭吸附的物质 溶解度小、亲水性差、极性弱的有机物： 除草剂、杀虫剂、农药、合成洗涤剂、合成燃料、人 工合成有机物 v生物处理的目标 对分子量大于10000的有机物无去除效果 机理：微生物对小分子有机物的降解 微生物胞外酶对大分子有机物的分解作用 生物吸附絮凝的作用 q4.2有机物分子量与净水工艺的选择 分子量区间原水 (mg/L) 混凝沉淀出水生物陶粒出水活性炭出水 05001.673.658.716.2 50010000.87-29.786.7 100030001.4516.616.868.6 3000100000.6956.560.0- 100001000000.2986

10、.2-50.0 表4.1 各处理单元对不同分子量有机物的去除（%） 表4.2 各单元对不同分子量有机物的去除能力 分子量区间混凝沉淀生物处理活性炭吸附 10000100000有效去除增加部分去除 300010000有效去除部分减少增加 10003000部分去除部分去除有效去除 5001000增加部分去除有效去除 0500基本无效有效去除部分去除 表4.3 最佳工艺选择 有机 分子量500 500 1000 1000 3000 3000 10000 10000 100000 工艺 生物 处理 GAC 吸附 GAC 吸附 混凝沉淀 生物处理 混凝 沉淀 5 深度处理技术 o5.1 活性炭吸附 o5

11、.2 臭氧氧化 o5.3 臭氧活性炭 o5.4 生物活性碳 o5.5 光催化氧化 o5.6 吹脱法 o5.7 膜法 活性炭吸附 去除色度、嗅 有效去除小分子有机物 对三卤甲烷去除能力有限 有效去除杀虫剂 对氯化产生的致突物质有去除作用 臭氧氧化 去除色度和臭味 杀藻 与常规工艺或活性炭吸附结合可避免三氯甲烷前 体物的产生 可氧化苯并萤蒽、苯并蓖、苯、二甲苯、苯乙烯 、氯苯、艾氏剂等 助凝 对已形成的三氯甲烷无去除作用 可能导致水中可生物降解物质增多与细菌繁殖 对DDT、环氧七氯、狄氏剂和氯丹等无效 臭氧活性炭 臭氧+活性炭 臭氧氧化： 大分子有机物 小分子有机物或者 CO2+H2O 活性炭吸附

12、： 小分子有机物 生物活性碳 v比活性炭吸附更多优点： l增加溶解性物质的去除率 l延长活性炭的再生周期，减少运行费用 l水中氨氮可以被生物转化为硝酸盐，减少了 后氯化的投氯量，降低了三卤甲烷的生成量 l被认为是目前饮用水处理去除有机物（包括 有机污染物）最有效的方法 光催化氧化 氧化能力极强 有效去除多氯联苯，烷烃、烯烃和芳 香烃的氯化物：三氯甲烷、四氯化碳 、三氯乙烯、四氯乙烯、六氯苯、六 六六，酚，氯酚，硝基苯、染料 v光催化氧化 以n型半导体为敏化剂 n型半导体:TiO2、TiO3、WO3、 Fe2O3、CdS 、Sr 等， 光催化活性高，反应前后性质不变 长期运行催化剂有中毒现象 再

13、生有困难 吹脱法 去除CO2, H2S, NH3 可增加水中的溶解氧，氧化水中的金属 去除三氯乙烯，氯苯，1,3-二氯苯等 去除分子量小的挥发性有机物 臭氧-生物活性碳 提高了溶解性有机碳的去除率 延长了活性炭再生周期 无有机氯化物产生 杀藻 膜技术 处理效果好 成本高 6 预处理技术 v预处理方法 氧化法 化学氧化法 分解破坏水中污染物的结构达到转化或分解污染物 的目的 生物氧化法 可有效去除原水中可生物降解有机物 去除氨氮、铁、锰等污染物 吸附法 6.1 氧化预处理 q6.1.1 化学氧化预处理 氯气氧化预处理 控制微生物和藻类的生长、氧化一些有机物减少 混凝剂用量 生成卤化有机污染物，不

14、易去除，造成用水安全 性降低 高锰酸钾氧化预处理 有效降低水的致突变活性 氧化产物中有些是碱基置换突变物 6.1氧化预处理 q6.1.1化学氧化预处理 二氧化氯氧化预处理 l除藻 l去除异味： 用量1mg/L左右 l除锰： 优于O3、Cl2、KMnO4 l去除有机物 l不与氨氮反应 l投量过多增加色度 q6.1.1化学氧化预处理 氯气氧化预处理 控制微生物和藻类的生长、氧化一些有机 物减少混凝剂用量 生成卤化有机污染物，不易去除，造成用 水安全性降低 高锰酸钾氧化预处理 有效降低水的致突变活性 氧化产物中有些是碱基置换突变物 紫外光(UV)氧化预处理 有效降低有机物浓度 对毒性物质无去除能力

15、光解作用产生致突变物或其前体物 臭氧氧化预处理 对移码突变物有部分去除效果 对碱基置换突变物没有明显效果 部分臭氧化产物不易被常规处理去除 q6.1.2生物氧化预处理 曝气生物滤池 生物塔滤 生物接触氧化 生物转盘反应器 生物流化床反应器 土地处理系统 q6.2吸附预处理 粉末活性炭吸附 l去除色度和嗅 粘土吸附 l去除有机物 l改善絮凝效果 q6.3强化混凝 去除对象：天然有机物（NOM） 目的：控制氯消毒产生的卤代有机污 染物，去除消毒副产物的前体物 7富营养化水源的饮用水净化处理 q7.1对给水厂运行的不利影响 v7.1.1藻类堵塞滤池 v7.1.2药耗增加 v7.2对水质的不利影响 v7.2.1藻类致臭 富营养化水体的致臭物质 l土味素 l2-甲基异莰醇 l2，4，6-三氯茴香醚 l2-异丁基-3-甲氧基吡嗪 l2-异丙基-3-甲氧基吡嗪 l三甲基胺 v7.2.2藻类产生藻毒素 v7.2.3藻类和有机物是消毒副产物的前体物 有机物 产生消毒副产物的母体物质 消毒副产物：三卤甲烷（THMs） 卤乙酸（HAAs） q7.3对管网水质的不利影响 成为微生物繁殖的基质 l影响水质 l缩短管网服务年限 l增加配水动力费用 形成管垢 q7.4纯藻种对混凝过程的影响