紫外臭氧協(xié)同生物活性炭凈水處理技術(shù)的研究

莫韋

摘 要：本文介紹了傳統(tǒng)的凈水處理技術(shù)和紫外線水質(zhì)處理器在凈水處理中的運(yùn)用，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出了紫外臭氧協(xié)同生物活性炭的凈水處理技術(shù)，并通過進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和結(jié)果分析，得出這一技術(shù)是可行的，以期通過此技術(shù)提高凈水處理的效果。

關(guān)鍵詞：凈水處理；臭氧；紫外線；生物活性炭

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.026

1 凈水處理技術(shù)簡介

隨著我國水源污染情況的不斷加劇，凈水處理技術(shù)日趨復(fù)雜。本文的目的是為了能夠在保證出水水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)的同時，在傳統(tǒng)的凈水處理技術(shù)上不斷融入新的技術(shù)，以助于提供凈水處理效率。

1.1 臭氧-生物活性炭

臭氧-生物活性炭技術(shù)是指在生物活性炭處理水質(zhì)前，先預(yù)臭氧化。此法可以使水中一些原來不容易生物降解的有機(jī)物變成可生物降解的有機(jī)物，臭氧化的同時還可提高水中溶解氧的含量，使活性炭保持好氧狀態(tài)，在炭粒表面生長著大量的好氧微生物，充分發(fā)揮它們對有機(jī)物的分解作用，從而顯著地提高凈水處理能力，保證出水水質(zhì)，并延長了活性炭的使用周期[1]。

1.2 紫外線水質(zhì)處理器

隨著社會的發(fā)展和生活品質(zhì)提高，相比較傳統(tǒng)的二氧化氯、次氯酸鈉等消毒方式，人們迫切的需要一種高效且無副作用的殺菌消毒技術(shù)來提高現(xiàn)代給水消毒的質(zhì)量，而紫外線給水就在這一時代背景下應(yīng)運(yùn)而生。紫外線水質(zhì)處理器集光學(xué)、微生物學(xué)、化學(xué)、電子、流體力學(xué)等綜合科學(xué)于一體，采用特殊設(shè)計(jì)的高效率、高強(qiáng)度和長壽命的紫外線殺菌裝置產(chǎn)生的強(qiáng)紫外線照射水流，能使細(xì)菌病毒喪失自我復(fù)制的能力，既而使水質(zhì)得到殺菌、消毒和凈化的目的。

2 紫外臭氧協(xié)同生物活性炭凈水處理技術(shù)工藝設(shè)計(jì)

2.1 紫外線的選用

在凈水處理中所用的紫外線水質(zhì)處理器發(fā)出的就是UVC短波紫外線，一般分為185 nm和254 nm兩種。

UVC波段，波長100～280nm，又稱為短波滅菌紫外線。它的穿透能力最弱，波長短能量大，具有殺菌作用，能分解分子的結(jié)合。對固體表面和水中污染物的光處理來說，只有UVC具有強(qiáng)的作用效果[2]。

2.2 反應(yīng)機(jī)理

（1）紫外線對生物活性炭影響。生物活性炭通常能夠去除水中的余氯，但缺點(diǎn)在于它需要不斷再生，而且經(jīng)常遇到細(xì)菌滋生的問題。而紫外線對于殺菌有著明顯的作用，因?yàn)榧词故窃谖⒘康淖贤饩€投射劑量下，也可以破壞一個細(xì)胞的生命核心—DNA，因此阻止細(xì)胞再生，喪失再生能力使細(xì)菌變得無害，從而達(dá)到滅菌的效果。因此紫外線能使生物活性炭使用不受細(xì)菌滋生影響，凈化的水質(zhì)中余氯含量很小。

（2）紫外線對臭氧影響。紫外線對臭氧的影響是由Garrison等人在治理含復(fù)雜鐵氰鹽廢水中開發(fā)出來，他們發(fā)現(xiàn)該法對處理難氧化的物質(zhì)十分有效，試驗(yàn)表明，將紫外光線輻射與臭氧相結(jié)合，能使氧化速度提高10～104倍。

3 實(shí)驗(yàn)分析

3.1 實(shí)驗(yàn)裝置

本次試驗(yàn)利用上海管道純凈水股份有限公司在杭州的某小區(qū)凈水處理項(xiàng)目，根據(jù)設(shè)計(jì)的紫外協(xié)同生物活性炭凈水處理技術(shù)工藝，在現(xiàn)場搭建完成一套10T/h的凈水處理設(shè)備。

3.2 數(shù)據(jù)記錄

實(shí)驗(yàn)中，我們設(shè)置了4個水樣采取點(diǎn)：

（1）原水：市政自來水。

（2）水樣1：自來水為原水，不開啟臭氧發(fā)生器和紫外線水質(zhì)處理器的情況下，最后的凈水水箱出水。

（3）水樣2：自來水為原水，開啟臭氧發(fā)生器，但不開啟紫外線水質(zhì)處理器的情況下，最后的凈水水箱出水。

（4）水樣3：自來水為原水，同時開啟臭氧發(fā)生器和紫外線水質(zhì)處理器的情況下，最后的凈水水箱出水。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下：

3.3 結(jié)果分析

從上述表格的水樣檢測結(jié)果，可以看出：

（1）三種凈水處理技術(shù)都能對原水進(jìn)行一定的處理，使得最后的水質(zhì)得到提高，但從強(qiáng)到弱為：紫外臭氧協(xié)同生物活性炭>臭氧-生物活性炭>生物活性。

（2）臭氧-生物活性炭技術(shù)相比傳統(tǒng)的生物活性炭技術(shù)，在水質(zhì)處理效果上有一定的提高，尤其是PH能提升為弱堿性，耗氧量去除率接近40%，但是研究發(fā)現(xiàn)， 臭氧處理會提升水中AOC含量，即使后續(xù)有生物活性炭降解，當(dāng)效果也不理想，這表明經(jīng)臭氧處理后的水中有一部分生物不可降解的有機(jī)物被轉(zhuǎn)變成為生物可降解物質(zhì)。

（3）紫外臭氧協(xié)同生物活性炭技術(shù)能使水中色度、濁度能進(jìn)一步被去除，而耗氧量的去除率超過50%，更能降解因?yàn)槌粞醵叩腁OC，亞硝酸鹽和余氯的指標(biāo)也遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)要求。對于水中PH值稍有影響，當(dāng)仍處于中性到弱堿的區(qū)間內(nèi)。

4 總結(jié)

通過對現(xiàn)行的凈水處理技術(shù)研究，提出紫外臭氧協(xié)同生物活性炭技術(shù)的可行性，進(jìn)行設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析，得出的結(jié)論是可行的，且比單一的臭氧-生物活性炭技術(shù)處理能力更強(qiáng)，水質(zhì)更好。

（1）紫外臭氧協(xié)同生物活性炭能進(jìn)一步提高水中的物理指標(biāo)，如色度、濁度、PH值等。

（2）紫外臭氧協(xié)同生物活性炭由于紫外的殺菌功能，能抑制細(xì)菌滋生，在更全面地對水質(zhì)進(jìn)行殺菌同時，使得活性炭提高余氯的去除率。

（3）紫外臭氧協(xié)同生物活性炭能催化臭氧在水中的分解，提高水中溶解氧含量，有助于活性炭去除有機(jī)物。

參考文獻(xiàn)：

[1]李來勝，祝萬鵬等.催化臭氧化—一種有前景的水處理高級氧化技術(shù)[J].給水排水，2001（27）：26-29.