微污染水
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随着我国工业化的迅速发展,城市化规模的不断扩大,人们在生活和生产过程中排放出来的污染物对源水水质的污染已经愈演愈剧,水中的有机污染物不断增多,源水受污染的程度越来越严重。上世纪60年代以来,不少地区饮用水水源水质日益恶化,出现水质性缺水的严重局面。同时,随着水质分析技术的逐渐进步,水源和饮用水中能够测得的微量污染物质的种类也不断增加。微污染饮用水给人们的生产和生活带来极其严重的危害。针对源水中出现的微污染问题,70年代以后,人们就开始着手对微污染水质的净化新技术进行了大量的研究,并且已经有很多技术在实际生产中应用,取得了较好的效果。
发达国家的微污染水处理的中心问题是去除可固化有机碳和氨氮为主的微污染物以获得饮用水的生物稳定性。我国的微污染水源,其污染物浓度比发达国家微污染物的浓度高得多,就我国近几年有关污染水处理研究的水质来看,COD mn平均为10mgL/左右,氮氧平均为3.3mg/L左右。
1微污染水的特点
“微污染”是我国近十年来才出现的给水处理术语,微污染水源是指水的物理、化学和微生物指标已不能达到《地面水环境质量标准》中作为生活饮用水源水的水质要求,水体污染物单向指标,如浑浊度、色度、臭味、硫化物、臭氧化物、有毒有害物质、病原微生物等有超标现象,但多数情况下是受有机物微量污染的水源。
饮用水中常规污染物主要包括感官性污染物(如色度、浊度、臭和味及泡状物等)、一般性化学污染物(如总硬度、各种阴离子)。
新兴污染物指的是目前确已存在但尚无环保法律法规予以规定或规定不完善的,危害生活和生态环境的所有生产建设或者其他活动中产生的污染物。新兴污染物主要包括消毒副产物、环境激素、药品与个人护理用品、藻毒素以及新型致病微生物等[1]。
2微污染水处理技术
20世纪60年代以来,不少地区饮用水水源水质日益恶化,人们在引用水的水质净化中碰到了新问题。针对源水中出现的新问题,人们就开始着手对水质净化的新技术进行了研究。针对不同的污染类型,人们在饮用水常规处理工艺的基础上研究开发了很多新的工艺和技术,但归结起来主要有3个方向:①强化常规
水处理工艺;②深度处理技术;③微污染水源预处理技术[4]。
2.1强化常规处理工艺
2.1.1强化混凝工艺
强化混凝是指为提高常规混凝效果所采取的一系列强化措施,以确定混凝的最佳条件,发挥混凝的最佳效果。强化措施通常包括:絮凝药剂性能的改善;强化颗粒碰撞、絮凝反应设备的研制和改进;絮凝工艺流程的强化。
2.1.2强化过滤工艺
滤池的主要功能是发挥滤料与脱稳胶体的接触絮凝作用而去除浊度、细菌。强化过滤的一种方法是开发改进滤料,在传统过滤滤料的基础上,使表面通过化学反应附加了一层改性剂(活性氧化剂)。改性滤料使滤料表面增加了比表面积,强化了吸附能力。表面涂料在与水中各类有机物接触过程中产生了强化学吸附和氧化净化功能,不但能净化大分子和胶体有机质,还可以大量吸附和氧化水中可溶性有机物及部分离子,达到全面改善水质的目的。另一种方法是研究新的冲洗技术。过滤效果与反冲洗效果密切相关,如果滤料冲洗不干净,将导致滤层中结泥球,表面结泥饼,严重的还会导致滤层开裂,失去过滤能力。新的冲洗方法包括气冲洗、气水配合冲洗等,使滤料冲洗时间缩短,冲洗效果改善,运行周期延长。
2.2深度处理技术
深度处理技术通常是指在常规处理工艺后,采用适当的处理方法,将常规处理工艺不能有效去除的污染物或消毒副产物的前体物加以去除,提高和保证饮用水质。应用较广泛的深度处理技术有活性炭吸附法、生物活性炭法、膜分离法等。
2.2.1活性炭吸附法
活性炭的主要特征是比表面积大和孔隙构造,有良好的吸附性能。活性炭分为粉末活性炭和颗粒炭两种,粉末炭一般和混凝剂一起连续的投加于原水中,经混合吸附水中有机和无机杂质后,粘附在絮体上得炭粒大部分在沉淀池中成为污泥排除,常应用于季节性水质恶化时的间歇处理以及粉末炭投加量不高时。颗粒活性炭可以铺在快滤池的砂层上或在快滤池之后单独建造活性炭池,以去除水中有机物,当炭的吸附能力饱和后,可以再生后重复使用。
2.2.2生物活性炭法
生物活性炭法(BAC)是指由臭氧氧化、砂过滤、活性炭吸附等结合在一起的水处理工艺。能完成生物硝化作用将NH3-N转化NO3-;将溶解有机物并进行生物氧化,可去除毫克每升级浓度的溶解有机碳和三卤甲烷潜制物,以及纳克每升到每毫升级的有机物。
2.2.3膜分离法
膜分离技术是利用膜对混合物中各组分的渗透性能的差异来实现分离、提纯和浓缩的新型分离技术。常用的膜技术包括电渗析(ED)、微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)和反渗透(RO)。其中电渗析是利用离子交换膜在电力牵动下,将水中正负离子透过相应的膜而去除,从而使水淡化,以电势梯度作为驱动力,属脱盐工艺。而后四种膜法是靠压力驱动使水透过半透膜,而将水中所含杂质、胶体、无机离子、有机物、微生物等截留的过滤技术,以浓度差或压力差作为驱动力,且微滤、超滤为过滤工艺、纳滤、反渗透为脱盐工艺。
2.3微污染水源预处理技术
预处理通常是指在常规处理工艺面前采用适当物理、化学或生物的处理方法,将水中的污染物进行初级去除,同时可使常规处理更好地发挥作用,减轻常规处理和深度处理的负担,改善和提高饮用水质。
预处理方法按对污染物的去除途径可分为吸附法、化学氧化法和生物氧化法。
2.3.1生物预处理法
生物预处理大多采用生物膜的方法,其形式主要是淹没式生物池。它是利用填料作为生物载体,微生物在曝气充氧的条件下生长繁殖,富集在填料表面形成生物膜,溶解性的有机污染物在与生物膜接触过程中被吸附、分解和氧化[2]。
常用方法有曝气生物滤池(BAF)、生物接触氧化池(BCO)、生物活性炭(BAC)和膜生物反应器(MBR)。这些处理技术可有效去除有机碳及消毒副产物的前体物,并可大幅度降低氨氮,对铁、锰、酚、浊度、色、嗅味均有较好的去除效果,费用较低,可完全代替预氯化。
1) 生物预处理工艺的优势