《美国臭氧化技术在给水处理中的应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《美国臭氧化技术在给水处理中的应用（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、美国臭氧化技术在给水处理中的应用摘要：臭氧在饮用水处理中的应用已经有一百多年的历史。但是由于其技术复杂、本钱昂贵，使应用受到限制。本世纪七十年代，由于水污染的加剧和公众安康意识的进步，迫使人们在传统水处理工艺的根底上采用新的手段，保证供水水质符合更加平安的饮用水标准。经过近二十年的研究和理论，以臭氧为主组成的复合应用技术，以其良好的处理效果成为给水深度净化技术的首眩关键词：臭氧开展臭氧在饮用水处理中的应用已经有一百多年的历史。但是由于其技术复杂、本钱昂贵，使应用受到限制。本世纪七十年代，由于水污染的加剧和公众安康意识的进步，迫使人们在传统水处理工艺的根底上采用新的手段，保证供水水质符合更加平安
2、的饮用水标准。经过近二十年的研究和理论，以臭氧为主组成的复合应用技术，以其良好的处理效果成为给水深度净化技术的首眩目前，臭氧化技术应用以欧洲大陆最为普遍。法国和瑞士臭氧化工艺的应用有着悠久的历史，臭氧化设备也居世界领先地位；德国全国85%的水厂采用了臭氧深度处理技术。在美国，进入八十年代以来，由于美国环保局提出了新的水质标准，对出厂水和管网水的消毒作了更加严格的规定，同时又对减少水中的消毒副产物作出进一步的限制，这双重的压力迫使国内的水厂不得不考虑采用臭氧化、强化混凝和生物过滤等技术来到达供水要求。因此臭氧化深度处理技术改造正在全国范围内兴起，据1990年统计，美国已有40余座水厂已经应用了臭
3、氧化技术，还有许多类似的水厂那么正在设计或建立之中。下面以洛杉矶水厂(ThelsAngelesAquedutFiltratinPlant)为主，结合新泽西特拉华河区域水厂(TheDelaareRiverReginalaterTreatentPlant)的工艺情况，介绍美国当今给水处理中臭氧化技术应用的特点。一、工艺概况洛杉矶水厂于1987年4月正式投产，是全美最大的臭氧化水厂，最高日处理量230万3，平均日处理量160万3。原水来自内华达西拉山的东坡，积雪融化的水，采用渠道和水管两种输水方式，经540k间隔 ，重力输送至水厂。原水浊度2NTU左右，pH8-8.5，T平均1.5g/l，水质较好。
4、1、工艺流程洛杉矶水厂的主要工艺过程包括：预臭氧化臭氧发生器设计采用5台(4用1备)，臭氧发生量149kgh。臭氧接触室共4座，单池尺寸为3096，臭氧投加量1.0-2.0gl，停留时间5in，尾气由接触室顶部集中抽送到臭氧尾气破坏装置中，将尾气中臭氧降至0.1gl以下，排入大气。混凝快速混合池共8个，单池尺寸为334.3，各安装快速搅拌器，把混凝剂快速均匀地扩散至水中。混凝剂投量为：阳离子聚合物1.3gl，三氯化铁1.1gl。混合时间086s。絮凝池36个，单池尺寸7.67，66.1，停留时间10in。过滤滤池24只，单池面积1302，无烟煤滤料，厚度1.83，有效粒径1.5，均匀系数1.5
5、。采用3段式气水混合反冲洗：首先气水同时冲洗，通气时间1in，冲洗强度20l/(s2)，水冲2in，冲洗强度6.8l/(s2)；然后单水高速反冲5in，冲洗强度17l/(s2)；最后低强度漂洗2in，冲洗强度15l/(s2)。冲洗效果良好，滤料外表不易结块，滤层不形成泥球。消毒由于预臭氧化的作用，最后消毒时，三卤甲烷大大减少。4台加氯机容量124kgh，最大加氯量5.6g/l。2.出水水质洛杉矶水厂处理前后的水质指标见表1。由浊度、三卤甲烷生成势、总有机碳等项指标来衡量，该水厂的出水优良。洛杉矶水厂处理前后的水质表1参数单位原水出水参数单位原水出水浊度NTU2.60.1镁g/l4.24.2溶解
6、固体g/l100100钠g/l2929pH8.27.8钾g/l8.08.0三卤甲烷生成势g/l9060碱度ga3/l9494总有机碳g/l1.51.1硫酸盐g/l2020溶解氧g/l9.39.3氯化物g/l1316色度铂钴单位41硝酸盐g/l0.440.44硬度ga3/l6868铁g/l0.010.01钙g/l2121氟化物g/l0.560.56二、臭氧化技术特点与应用效果1臭氧采用纯氧发生洛杉矶水厂采用管式水冷臭氧发生器，使用9.5-10.5kV、600Hz高压中频交流电，以纯氧为原料产生臭氧，臭氧浓度按重量计可达6。氧气由洛杉矶水厂的低温氧气发生厂供给，日产45,360kg，氧气从空气中制
7、备，纯度达95。为了满足消费过程中臭氧用量的不同需要，氧气产量可在设计才能的100到60之间进展调节。每日还产生大约l,820kg的液态氧，贮存在一个35,250l的液氧罐内。液态氧可在需氧顶峰期间增加氧气的供给，也是氧气厂停机时的后备供氧源。臭氧发生器原设计采用5台，1993年又添置了1台臭氧发生器，以增加臭氧的投加才能。1997年，其中的1台臭氧发生器根据znia的最新技术AdvanedTehnlgy进展了改造，将原有的玻璃放电管改换为陶瓷放电管，将产量进步近1倍，并可节约能量。目前的总装机才能为250kg/h。运行时，臭氧的产量可通过增减臭氧发生器的工作台数，在系统才能的25到100之间
8、进展调节，氧气的流量及发生器的功率均可自动控制。2臭氧以微孔扩散方式接触反响预臭氧化之前，水仅在入口处经过筛网过滤。臭氧注入接触池，水深6.10，水力停留时间5in。池内的导流墙可以使水的短流降至最校在每一个接触池内有两排微孔陶瓷扩散器，从中注入臭氧。臭氧投加量通常为1.0到1.5g/l，根据需要，可增加到2.0g/l以上。根据10年来统计的结果，臭氧的平均投加量为1.3g/l。1993年7月美国环保局地表水处理规定(SurfaeaterTreatentRule)施行以来，水中剩余臭氧较以往有所增加，目前通常保持臭氧接触池的第一反响室剩余臭氧浓度值在0.3g/l以上，以到达美国环保局规定杀灭0
9、.5个数量级贾第虫所需的T值。臭氧化水厂要定期测定臭氧的转移效率，以便确定臭氧扩散器的工作状况，检查不同组的臭氧接触池的臭氧投加是否平衡。原来的棒状微孔陶瓷扩散器在最初的2年运行良好，但到了第3年，一些扩散棒的端帽发生开裂，需要进展焊接；一些耐腐塑料垫片出现破损，要用硅胶垫片进展更换，并用密封胶作了处理。从1991年开场，一种经过改良的微孔陶瓷扩散器投入使用，克制了原有扩散器的缺陷。1997年，另外3套扩散器也进展了更换。3.臭氧在水处理过程中的作用洛杉矶水厂十年的运行经历充分证实，臭氧除了可有效地控制嗅、味与色度和控制消毒副产物以外，臭氧化通过微絮凝和消毒灭菌，在水厂处理工艺中发挥着至关重要
10、的作用。微絮凝作用与预加氯比拟，臭氧有助于加快絮凝，絮凝时间从20in缩短到10in)，相应地絮凝池的数目减少了半；臭氧能进步滤池过滤速度，过滤速率由22/h增加到33/h，相应所需过滤装置的数目那么降低了三分之一；延长了反洗周期之间的过滤装置运行时间，降低了反洗所需的用水量，减少所需反洗设备的规模；臭氧可降低凝聚剂的用量，所需的化学凝聚剂减少了33，并且减少了过滤装置反洗污泥。消毒灭菌在水厂控制贾第虫和病毒的多道屏障中，臭氧首当其冲。根据美国环保局地表水处理规定进展测算，臭氧对贾第虫的平均灭活率达0.8个数量级以上。臭氧与后加氯共同作用可以到达杀灭贾第虫1个数量、杀灭病菌3个数量级。同时，控
11、制水中颗粒数量的试验说明，假如将臭氧关闭，代之以预氯化，滤后水中的颗粒数量将增加5倍。此外，臭氧化使后消毒的氯需求减少了50，改善了供水的口感，降低了水中的消毒副产物。三、臭氧化技术的开展1、臭氧化与生物过滤的结合使用水中天然有机物对于供水水质有着重要影响，可同化有机碳(A)进入管网后可能会造成细菌的再度繁殖，使水中大肠菌的数量超过规定的标准。同时，供水能否符合关于消毒副产物的规定，原水中的天然有机物的种类和数量至关重要。非腐殖酸类天然有机物据认为是引起管网中微生物再度繁殖的碳源，生物过滤可以有效去除这类天然有机物；臭氧化可以通过将天然有机物的大分子，氧化为小分子，减少三卤甲烷(THs)和其它
12、消毒副产物的前驱物；但这些小分子大多易于生物降解，会导致管网中细菌再度繁殖。因此，将臭氧化和生物过滤结合有利于发挥其各自的优势。洛杉矶水厂在现有工艺的根底上，通过改变无烟煤滤池前的投氯量，进展了臭氧化生物过滤的消费性比照试验。结果说明，臭氧化生物过滤可以去除29%的三卤甲烷和卤乙酸的前驱物，去除29%的T，并能控制臭氧化以后水中A的增加。这项研究还消除了关于生物过滤对滤池出水浊度、过滤周期，以及出水中大肠菌的疑虑。生物滤池出水中的大肠杆菌和其它异养菌的数量完全可以通过后加氯消毒与以杀灭，并且在所有的水样中，尽管一些大肠菌检验呈阳性，但埃希氏大肠菌均呈阴性，也未发现粪便污染。在1年的运行试验中，
13、两种比照流程出程度均浊度均为0.07NTU，滤池的运行周期亦未见差异。基于上述试验结果，洛杉矶水厂拟将臭氧化生物过滤工艺正式投入消费。2、洛杉矶水厂臭氧化经历的应用在洛杉矶近郊的一座水库附近，一个新的直接过滤水厂正在设计之中。为了满足即将公布的美国环保局有关强化地表水处理规定(EnhanedSurfaeaterTreatentRule)的要求，根据已有的经历，与洛杉矶水厂原设计相比，该水厂在以下几个方面有所不同：臭氧接触池的水力停留时间由洛杉矶水厂的5in，增加为10in；臭氧投加点由2个增加到3个，以有利于控制溴酸盐的生成；臭氧设计投加量由1.5g/l增加到2.5g/l目前洛杉矶水厂的实际投
14、加才能已达2.6g/l；设计采用新型的高浓度臭氧发生器臭氧浓度按重量达10%以上，以便于运行管理、降低噪声、减少占地。3、新泽西特拉华河区域水厂的臭氧化工艺1996年4月运行投产的特拉华河区域水厂，日处理才能11.5万3，处理工艺包括臭氧化、强化混凝和生物过滤见图2。原水由特拉华河泵送至水厂内6万3的贮水池，进展贮存和调节，再用泵提升至臭氧接触池，进展预臭氧化，臭氧投加量为2-4g/l。臭氧接触池分为A、B、共3个室，每个室接触时间4-5in，A室和B室分别设有66、22套微孔扩散器。水与臭氧接触后，投加混凝剂氯化铁和一种高分子助凝剂，进入静态混合器。出水流经静态混合器和快速混合池形成矾花。在
15、快速混合池的末端完成絮凝后投加高分子聚合物，便于在后续构筑物中形成悬浮污泥层，出水经配水井进入4座超脉冲悬浮污泥澄清池。澄清出水进入生物滤池，每个生物滤池装有1.5厚单层活性炭滤料。滤后水流入后处理池后加药，然后进入清水池进展消毒，再泵送至管网。特拉华河区域水厂与洛杉矶水厂工艺上的主要差异在于：特拉华河区域水厂的臭氧投加量为2-4g/l，而洛杉矶水厂为1-2g/l，前者高出后者1倍；特拉华河区域水厂采用了澄清-过滤工艺，而洛杉矶水厂那么采用的是直接过滤工艺，前者的工艺更加复杂；特拉华河区域水厂滤池采用粒状活性炭滤料，而洛杉矶水厂那么采用的是无烟煤滤料，前者更加注重通过吸附和生物降解去除有机物。特拉华河区域水厂与洛杉矶水厂的原水在浊度和有机物含量上大体相当，但在工艺上出现明显差异。这主要是由于近年来美国环保局和各州政府，对水的消毒和消毒副产物以及供水的浊度提出了
