臭氧—生物活性炭處

臭氧—生物活性炭處理技術，指的是臭氧氧化和顆粒活性炭吸附及生物活性炭生物降解為主的淨水工藝。臭氧- 生物活性炭技術是20 世紀六七十年代首先從歐洲發展起來的一種飲用水深度處理技術。臭氧- 生物活性炭工藝是一較為理想的飲用水除污染工藝,對水中各種污染物均有良好的去除效果。

臭氧—生物活性炭技術（ozone-biological activated carbon process）指的是臭氧氧化和顆粒活性炭吸附及生物活性炭生物降解為主的淨水工藝。
臭氧- 生物活性炭技術是20 世紀六七十年代首先從歐洲發展起來的一種飲用水深度處理技術。該工藝是採用臭氧氧化和生物活性炭濾池聯用的方法,將臭氧化學氧化、活性炭物理化學吸附、生物氧化降解幾種技術合為一體。其主要目的是去除原水中微量有機物和氯消毒副產物的前體物等有機指標,提高飲用水的安全性。
在生物活性炭吸附前進行臭氧預氧化,一方面可以初步氧化水中的有機物及其他還原性物質,以降低生物活性炭濾池的有機負荷;另一方面,臭氧預氧化可以使部分難生物降解有機物轉變為易生物降解物質,從而提高生物活性炭濾池進水的可生化性。一般來說,臭氧化對水質的改變包括:形成羥基、羧基、羰基等官能團,有機物的極性和親水性增強,雙鍵和芳香性減少,平均分子量分布發生偏移(低分子量化合物增加) 。經檢測,臭氧化可使AOC 的含量增加10～20 倍,水質可生化性提高20 %～30 %。Takeuchi 等人在採用臭氧- 生物活性炭工藝去除水中天然有機物的試驗中發現,臭氧處理可使水樣中的BOD/ COD 從原來的0. 12 上升到0. 35 ,使水質的可生化性大大改善 。Kim 等人使用臭氧- 生物活性炭處理地表水時,發現經臭氧處理後,水中可生物降解性DOC 增加了30 %。
臭氧- 生物活性炭工藝是一較為理想的飲用水除污染工藝,對水中各種污染物均有良好的去除效果,如對臭味物質—二甲基已冰片的去除率達60 %～100 % ,紫外消光度60 %～70 % , 高錳酸鹽指數40 %～ 50 % , 三鹵甲烷前體物50 % , 氨氮70 %～80 %。出水毛細色譜峰圖總面積比進水減少60 %左右,且可使Ames 試驗為陽性的水轉為陰性。以我國大慶石化總廠為例,其常規工藝處理後的飲用水經色譜/ 質譜在線上分析,檢測到120 種有機污染物,其中含有5 種美國環保署指定的重點污染物。加氯消毒後共檢出166 種,其中重點污染物7 種。濾後水經臭氧- 生物活性炭深度淨化後,只有22 種被檢出,與原水相比,僅剩餘約10 %的有機組分,且均為無毒或低毒物質,濃度也很低,出水完全符合併優於國家飲用水衛生標準。西歐各飲用水廠的運行資料也表明,該工藝對有機物的去除能力增加了約10倍,活性炭的使用壽命延長了6 倍,可達3 年左右,克服了普通活性炭壽命短,需反覆再生的缺陷,大大降低了工程造價。而且,由於我國目前已能生產性能穩定的臭氧發生器和專門用於水處理的優質活性炭,國內的臭氧- 生物活性炭工藝制水成本比國外低得多,僅為美國的40 %～70 %。假定臭氧利用率為80 % ,投加量為2～4 mg/ L ,活性炭採用ZJ - 15 型炭,一次使用期為1. 5～2 年,則在常規工藝後加設臭氧- 生物活性炭單元只使整個處理流程的成本增加0. 09～0. 11 元/ t ,比膜法水處理工藝的費用便宜很多,是我國人民消費水平所能接受的。
臭氧- 生物活性炭工藝於1961 年在西德Dusseldorf 市Amstaad 水廠套用,隨後在歐洲、北美等地得到大規模的推廣和套用。目前,國外利用該技術建成的深度處理水廠已有200 余座,如德國的繆爾海姆水廠,法國的梅里蘇瓦茲水廠,瑞士的蘇黎世里格湖水廠及日本的金町淨水廠等。目前國內也有一些工程實例,如,上海周家渡水廠,大慶石化總廠,北京田村山水廠,南京煉油廠水廠和昆明水廠等,都取得了良好的處理效果。但國內學者在是否採用臭氧預氧化上還存在爭議,主要是由於當原水中溴離子含量較高時,會生成可能具有致癌性的溴酸鹽類副產物,而且這些副產物較難通過生物活性炭去除。因此,在實際套用中應根據水質情況進行科學的實驗論證,從而選擇合理的水處理工藝。