微污染水源水处理技术

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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 3020-93l 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 3838-2002l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)0.20.51.0总磷(mg/

2、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q1.4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

3、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 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Pq1.4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

4、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

5、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

6、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- 20052007.7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

7、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

8、）Biodegradatable (Deliquescent) Organic Carbon主要是小分子量（1000）的有机物 NBDOC BDOC/DOCv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

9、出水生物陶粒出水活性炭出水05001.673.658.716.250010000.87-29.786.7100030001.4516.616.868.63000100000.6956.560.0-100001000000.2986.2-50.0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50

10、0500 10001000 30003000 1000010000 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o5.2 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

11、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：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、Ti

12、O3、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

13、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、KMnO4l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

14、除能力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

15、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烧杯试验显示: 藻类浓度低于5106个/L 无不利影响在适宜的浓度下，藻类能促进混凝过程， 而浓度过高时，则会干扰正常的混凝过程q7.5 藻类有机物对混凝过程的影响v低浓度藻类对混凝过程不产生影响或改善混凝v高浓度藻类对混凝过程有干扰作用q7.6 藻类控制技术化学药剂：硫酸铜、二氧化氯、臭氧生物制剂: 大麦秆浸出液、芦苇萃取液微滤机除藻：5060%气浮除藻：90%直接过滤：3099.9%强化混凝沉淀：90%生物处理：7090%q7.7 臭味控制技术v化学氧化法v活性炭吸附法v生物处理法v联合法n7.8有机物去除技术v臭氧氧化v生物处理v活性炭吸附n7.9对富营养化水源的推荐净水工艺v7.9.1臭氧生物处理v7.9.2组合工艺富