來水深度處理技術(shù)周良法，沈亞輝(江河港武水務(wù)(常州)有限公司，江蘇省213159)摘要：水中溶解的有機(jī)物大致可以分成四類：(1)可吸附與可生物降解的；(2)可吸附但非生物降解的；(3)非吸附但可生物降解的；(4)非吸附與非生物降解的。當(dāng)進(jìn)入活性炭濾池水中的有機(jī)物可以生物降解的，或者經(jīng)預(yù)臭氧氧化后變成可生物降解的，都起到了削減活性炭的吸附負(fù)載，從而延長了活性炭使用壽命的作用。關(guān)鍵詞：活性炭、臭氧、有機(jī)物。在水源水質(zhì)不斷惡化的條件下，要使自來水達(dá)到新的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求，視水源水質(zhì)的不同，有些是可以強(qiáng)化常規(guī)處理即可達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)；有些必需將常規(guī)處理工藝改造成深度處理工藝，增加去除溶解性有機(jī)污染物、臭味與氨氮才能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求。深度處理是在強(qiáng)化常規(guī)處理的條件下，增加活性炭吸附、生物預(yù)處理等構(gòu)筑物。L深度處理技術(shù)可以分為以下幾種：投加氧化劑投加高鎰酸鉀、臭氧、過氧化氫、二氧化氯等氧化劑取代氯，使氯的消毒副產(chǎn)物削減，可以改善水的混凝條件，將粘附在膠體表面的有機(jī)物氧化，使膠體簡單分散下沉?；钚蕴课?下節(jié)內(nèi)容爭論)生物預(yù)處理如原水中氨氮高，則采納生物預(yù)處理去除。14膜技術(shù)微濾（孔徑約0.1pm）和超濾（孔徑約0.01pm）,在給水廠可取代砂濾，超濾可去除細(xì)菌、病毒等顆粒污染物，但對(duì)溶解性小分子有機(jī)污染物和臭味物質(zhì)不能去除，可去除CODMn約10%（主要去除1萬以上分子量X2、活性炭的吸附性能：任何碳質(zhì)原材料幾乎都可以用來制造活性炭。植物類原料有木材、鋸末、果殼、蔗渣、紙漿、廢液等。無機(jī)類原料有褐煤、煙煤、無煙煤、泥炭、石油腳、石油焦炭、石油瀝清等?；钚蕴康闹圃熘饕殖商蓟盎罨瘍刹健Ｌ蓟卸喾N作用，一是使原材料分解放出水氣、一氧化碳、二氧化碳及氫等氣體，二是使原材料分解成碎片，并重新集合成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。原材料碳化后成為一種由碳原子微晶體構(gòu)成的孔隙結(jié)構(gòu)，其表面積達(dá)200?400m2/g。活化是在有氧化劑的作用下，對(duì)碳化后的材料加熱，以產(chǎn)生活性炭?；罨^程大致所起的3個(gè)作用:（1）生成新的微孔或?qū)⒃瓉黹]塞的微孔打通；（2）擴(kuò)大原有的細(xì)孔尺寸;（3）將相鄰細(xì)孔合并成更大的孔。經(jīng)活化后就產(chǎn)生更完善的孔隙結(jié)構(gòu)，并使比表面積可達(dá)1000~1300m7go活化過程同時(shí)把活性炭表面的化學(xué)結(jié)構(gòu)固定下來?；钚蕴康目紫洞笮】煞殖晌⒖?、中孔和大孔三級(jí)其孔徑分別為＜2nm、2?6nm和60nm~10pmo活性炭以粉狀（粉狀活性炭PAC）和粒狀（粒狀活性炭GAC）兩種形式應(yīng)用。粉炭的粒度為10-50|jm,直接投入水中，一般與混凝劑一起聯(lián)合使用，很難回收重復(fù)采用,粉炭只用于投量少或間歇處理的狀況。顆粒活性炭包括柱狀炭和破裂炭二種，前者是制備好的粉末活性炭通過煤焦油等粘接材料通過粘接、成型工藝制成肯定大小園柱顆粒，直徑一般為,長度3~5mm0后者是將原來燒制好進(jìn)行破裂，篩分得到的不規(guī)章顆粒，粒徑一般為2~4mmo破裂炭的吸附性能優(yōu)于柱狀炭。武進(jìn)水廠粒炭為煤質(zhì)柱狀炭，粒徑1.5mm。粒炭都以吸附床的形式應(yīng)用。當(dāng)吸附力量丟失后，可通過再生方法恢復(fù)炭的吸附力量。用于廢水處理的活性炭，所吸附的有機(jī)物量可達(dá)40%的炭重；但用于給水處理的活性炭，吸附有機(jī)物量只有炭重的7.6~8.2%O與活性炭吸附力量最直接有關(guān)的因素是表面的氧化物復(fù)合體的性能。一般把表面氧化物可分成酸性的堿性兩大類，并按這一概念來解釋活性炭的吸附作用?；钚蕴勘砻嫜趸锏某煞种饕芑罨^程的影響，一般在300~500乙以下用濕空氣制造的活性炭中，酸性氧化物占優(yōu)勢(shì)；而在800~900℃,用空氣、蒸氣或二氧化碳為活化氧化劑所制造的活性炭中，則堿性氧化物占優(yōu)勢(shì)；在500?800（之間活化的活性炭，則具有兩性性質(zhì)。活性炭是一種多孔隙、非極性的吸附劑，具有巨大的表面積800~1300m2/g，其吸附作用主要來源于物理表面吸附作用，活性炭對(duì)于非極性和弱極性、水溶性差的有機(jī)物有較好的吸附力量,例如芳香族、脂肪族有機(jī)物等"旦是對(duì)于醇類、糖類等較強(qiáng)極性、水溶性較好的有機(jī)物，吸附性差，基本上無法有效去除。3、活性炭濾池的處理性能:活性炭濾池的構(gòu)造類似于快濾池、V形濾池、翻板濾池等幾種形式；以水流方向分：下向流（降流式）和上向流（升流式X當(dāng)采納升流式炭吸附池時(shí)，應(yīng)實(shí)行防止二次污染措施?；钚蕴繛V池一般設(shè)在砂濾池后面（也有在砂濾池前的），以防水中懸浮固體物堵塞炭的孔隙結(jié)構(gòu)，影響吸附功能?；钚蕴繛V池的出水需要經(jīng)過消毒處理，以確保水中微生物的平安性?；钚蕴繛V池一般是用來去除溶解有機(jī)物?；钚蕴繛V池的濾層厚與接觸時(shí)間的綜合關(guān)系通常用參數(shù)空床接觸時(shí)間（EBCT）來表示，例如當(dāng)水通過濾層的速度為6m/h,濾層厚度1m時(shí)，EBCT=l/6*60=10分鐘?！妒彝饨o水設(shè)計(jì)法律規(guī)范》建議空床接觸時(shí)間宜采納6~20分鐘，空床速度8~20m/h,炭層厚度1.0?2.5m。武進(jìn)水廠炭層厚度2.0m,濾速10m/h,空床時(shí)間12分鐘。炭濾池雖然在砂濾池后，但仍舊像砂濾池一樣，當(dāng)炭濾層由于截留過多的懸浮固體引起水頭損失過高時(shí)，要進(jìn)行反沖洗，在進(jìn)水濁度極低的條件下，兩次炭濾池反沖洗時(shí)間間隔，即吸附的工作周期可達(dá)數(shù)周?！妒彝饨o水設(shè)計(jì)法律規(guī)范》建議沖洗周期宜采納3?6天。至于炭濾料從工作起需要再生的時(shí)間，即其有用壽命，主要取決于水中有機(jī)物的成分和含量，可從4?6個(gè)月到2?3年不等，有臭氧氧化的炭濾池壽命要長些。活性炭的處理力量不僅有活性炭的吸附作用，還有炭濾層內(nèi)的生物活動(dòng)（生物活動(dòng)包括細(xì)菌、微生物）,對(duì)可生物降解的有機(jī)物同時(shí)起去除作用。對(duì)可吸附而又可降解的有機(jī)物來說，吸附與生物降解將是競爭的相互作用。生物活動(dòng)以活性炭表面形成的生物膜來體現(xiàn)，每毫升活性炭的表面約含有能形成105?108個(gè)菌落單位的細(xì)菌。這些附著在活性炭表面的細(xì)菌形成一薄層厚度不勻稱的生物膜，平均只是在每40pm2的表面上有一個(gè)細(xì)菌，細(xì)菌的濃度以在活性炭大孔區(qū)最高。生物膜的形成是水中原有的細(xì)菌以水中的自然有機(jī)物為養(yǎng)分物增殖的結(jié)果。活性炭濾池雖然同時(shí)具有吸附與降解兩種功能，但這些功能是否得到充分采用，則取決于有機(jī)物的可吸附性與可生物降解性。水中溶解的有機(jī)物大致可以分成四類：(1)可吸附與可生物降解的；(2)可吸附但非生物降解的；(3)非吸附但可生物降解的；(4)非吸附與非生物降解的。對(duì)第四類有機(jī)物，活性炭濾池的吸附與生物降解都不起作用。其次類有機(jī)物只能靠吸附去除，因此與生物活動(dòng)的強(qiáng)弱無關(guān)。第三類有機(jī)物只能靠生物活動(dòng)來去除，加強(qiáng)炭濾池中的生物活動(dòng)雖然能增加去除率，活性炭的壽命與之無關(guān)。對(duì)第一類有機(jī)物來說，加強(qiáng)生物活動(dòng)可以削減活性炭的吸附量，可以延長活性炭的壽命。由此可以看出，當(dāng)進(jìn)入活性炭濾池水中的有機(jī)物原來可以生物降解的，或者經(jīng)預(yù)臭氧氧化后變成可生物降解的，都起到了削減活性炭的吸附負(fù)載，從而延長了活性炭使用壽命的作用。一般來說，飲用水的生物過濾解決微污染所產(chǎn)生的問題，有機(jī)物經(jīng)臭氧化的副產(chǎn)物醛、竣酸、醛酸和酮酸等都是簡單生物降解的，在生物濾池中的去除率＞75%。臭氧化的這些副產(chǎn)物假如不經(jīng)后續(xù)的生物過濾去除，必定會(huì)在管網(wǎng)中引起再生長，這可以說是采納臭氧化的條件，也是采納生物過濾的條件。4、臭氧一活性炭存在的問題及解決方法活性炭濾池處理有機(jī)物主要作用是吸附及生物降解，在生物降解的同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生細(xì)菌、微生物、微型動(dòng)物等。如浙江南星水廠，在原水中只投加臭氧時(shí)，在砂濾池中生長長度3?15cm不等的蟲子(沙蠶),投加0.6~1.0mg/l的臭氧接觸時(shí)間3min對(duì)沙蠶無任何效果，但2.2mg/l的氯接觸2小時(shí)對(duì)沙蠶的殺滅效果良好。在生物炭濾池出水中，有產(chǎn)生微型動(dòng)物泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，國內(nèi)其他水司在炭濾后的水中檢測(cè)出輪蟲、線蟲、猛水蚤、劍水蚤、無節(jié)幼體、枝角類等。解決的方法是在炭濾池下部增加砂濾功能及炭濾后水再投加氯消毒。武進(jìn)水廠在炭濾池的下部增加鎰砂，以阻檔生物的泄漏；在炭濾池后再投加