饮用水安全消毒技术概述.pptx

第第3讲讲 饮用水安全消毒技术饮用水安全消毒技术 饮用水安全消毒技术概述第1页n n内容：当前消毒技术存在问题，优化氯消毒技术，二氧化氯消毒技术，臭氧消毒技术，紫外线消毒技术。n n重点：当前消毒技术存在问题，优化氯消毒技术 饮用水安全消毒技术概述第2页4.1我国城镇供水行业消毒技术现实状况我国城镇供水行业消毒技术现实状况简述简述 1.1.氯消毒在给水处理中得到广泛应用氯消毒在给水处理中得到广泛应用n n消毒是给水处理工艺主要组成部分。消毒是给水处理工艺主要组成部分。1919世纪中叶，世纪中叶，人类历史上第一次将水质与人体健康直接联络起来，人类历史上第一次将水质与人体健康直接联络起来，正是认识到严重危害生命霍乱、伤寒、痢疾等传染正是认识到严重危害生命霍乱、伤寒、痢疾等传染病是微生物经过饮用水传输。上世纪初发觉氯能够病是微生物经过饮用水传输。上世纪初发觉氯能够灭活水传致病微生物后，氯消毒在给水处理中得到灭活水传致病微生物后，氯消毒在给水处理中得到广泛应用，成为广泛应用，成为2020世纪保护人体健康主要技术进步世纪保护人体健康主要技术进步之一。之一。饮用水安全消毒技术概述第3页2.2.氯消毒现实状况氯消毒现实状况n n当前我国各供水企业水处理工艺普遍采取液氯作消当前我国各供水企业水处理工艺普遍采取液氯作消毒剂，其优点是成本低、投加设备简单，设计、运毒剂，其优点是成本低、投加设备简单，设计、运行管理经验丰富近年来余氯自动检测与加氯自动行管理经验丰富近年来余氯自动检测与加氯自动控制技术发展快速，尤其是在大中型水厂得到广泛控制技术发展快速，尤其是在大中型水厂得到广泛应用，部分中小型水厂则加氯技术相对落后，加氯应用，部分中小型水厂则加氯技术相对落后，加氯不能完全实现自动化，使加氯量和余氯控制不能很不能完全实现自动化，使加氯量和余氯控制不能很好满足水质要求。较先进水平加氯机主要靠引进国好满足水质要求。较先进水平加氯机主要靠引进国外产品。同时国内对加氯量计算与发达国家有差距，外产品。同时国内对加氯量计算与发达国家有差距，不是按照满足不是按照满足CTCT值要求计算。值要求计算。饮用水安全消毒技术概述第4页二氧化氯消毒在极少数小水厂有应用，首家紫二氧化氯消毒在极少数小水厂有应用，首家紫外线消毒于底在大庆自来水企业建成投产。总体上外线消毒于底在大庆自来水企业建成投产。总体上氯消毒仍是绝对主流技术。氯消毒仍是绝对主流技术。3.3.其它消毒方式应用其它消毒方式应用饮用水安全消毒技术概述第5页4.24.2当前消毒技术存在问题当前消毒技术存在问题当前消毒技术存在问题当前消毒技术存在问题 1 1消毒效率问题消毒效率问题 n n当前执行国家法定水质标准对细菌学指标要求为：当前执行国家法定水质标准对细菌学指标要求为：加氯消毒要求游离余氯在与水接触加氯消毒要求游离余氯在与水接触30min30min后不得低后不得低于于0.3mg0.3mgL L，管网末梢不低于，管网末梢不低于0.05mg0.05mgL L。饮用水安全消毒技术概述第6页n n对细菌学指标要求为：加氯消毒要求游离余氯在对细菌学指标要求为：加氯消毒要求游离余氯在与水接触与水接触30min30min后不得低于后不得低于0.3mg0.3mgL L，管网末梢不，管网末梢不低于低于0.05mg0.05mgL L。表表14141 1中列出常规处理工艺难中列出常规处理工艺难以处理水责问题和可供选择主要处理方法。以处理水责问题和可供选择主要处理方法。n n美国要求采取美国要求采取CTCT值来决定加氯量，在提升消毒效值来决定加氯量，在提升消毒效率前提下降低氧耗，到达降低消毒副产物目标。率前提下降低氧耗，到达降低消毒副产物目标。正在修订室外给水设计规范提出氯消毒应计正在修订室外给水设计规范提出氯消毒应计算算CTCT值，但未给出详细说明值，但未给出详细说明 饮用水安全消毒技术概述第7页n n从上世纪从上世纪7070年代起，饮用水中不停发觉新病源微生年代起，饮用水中不停发觉新病源微生物，如微小似病毒、贾第虫、军团菌和隐孢子虫等。饮物，如微小似病毒、贾第虫、军团菌和隐孢子虫等。饮用水中越来越多致病微生物种类对饮用者健康组成直接用水中越来越多致病微生物种类对饮用者健康组成直接威胁，而且部分新型致病微生物如隐孢子虫等不能被氯威胁，而且部分新型致病微生物如隐孢子虫等不能被氯杀死。为了确保饮用水安全性，尤其是考虑未来饮用水杀死。为了确保饮用水安全性，尤其是考虑未来饮用水直接饮用，采取更有效消毒技术十分必要。直接饮用，采取更有效消毒技术十分必要。饮用水安全消毒技术概述第8页2 2消毒副产物问题消毒副产物问题 n n自上世纪自上世纪7070年代发觉氯消毒产生有年代发觉氯消毒产生有“三致作用三致作用”消消毒副产物三卤甲烷以后，对氯消毒产生消毒副产毒副产物三卤甲烷以后，对氯消毒产生消毒副产物成为各国关注热点。越来越多消毒副产物如三物成为各国关注热点。越来越多消毒副产物如三卤甲烷、卤己酸、卤代腈、卤代醛等在饮用水中卤甲烷、卤己酸、卤代腈、卤代醛等在饮用水中被发觉。三卤甲烷和卤乙酸因为其强致癌性已成被发觉。三卤甲烷和卤乙酸因为其强致癌性已成为控制主要目标，而且也分别代表了挥发性和非为控制主要目标，而且也分别代表了挥发性和非挥发性两类消毒副产物。挥发性两类消毒副产物。饮用水安全消毒技术概述第9页n n美国专门有消毒剂和消毒副产物法美国专门有消毒剂和消毒副产物法(D(DDBPsRULE)DBPsRULE)对对氯消毒剂和消毒副产物进行了要求。氯消毒剂和消毒副产物进行了要求。n n我国国家标准生活饮用水卫生标准我国国家标准生活饮用水卫生标准(GB 574985)(GB 574985)要求三氯甲烷不高于要求三氯甲烷不高于60g/L60g/L。国内自上世纪。国内自上世纪9090年代以年代以后对消毒副产物研究推进了消毒副产物列入新水质标后对消毒副产物研究推进了消毒副产物列入新水质标准。在卫生部生活饮用水卫规范中对三卤甲烷、准。在卫生部生活饮用水卫规范中对三卤甲烷、卤乙酸、亚氯酸盐、三氯乙醛都作了要求。建设部制卤乙酸、亚氯酸盐、三氯乙醛都作了要求。建设部制订城市供水水质标准订城市供水水质标准(CJ(CJT 206)T 206)也对消毒副产也对消毒副产物作了严格要求物作了严格要求(见表见表21211)1)。n n所以为了控制消毒副产物，对消毒技术优化十分必要。所以为了控制消毒副产物，对消毒技术优化十分必要。饮用水安全消毒技术概述第10页水质标准对消毒剂和消毒副产物要求比较 单位：mg/L 三三卤卤甲甲烷烷卤卤乙乙酸酸余余氯氯氯氯胺胺二二氧氧化化氯氯亚亚氯氯酸酸盐盐溴溴酸酸盐盐美美国国0.080.080 00.060.060 04 44 40.80.81.01.00.010.01中中国国0.100.100 00.060.060 00.70.70.010.01注：中国要求摘自城市供水水质标准（CJT 206)饮用水安全消毒技术概述第11页3管网水质生物稳定性问题n n因为出厂水中存在可生物降解有机物因为出厂水中存在可生物降解有机物(Biodegradable(Biodegradable Organic MatterOrganic Matter，缩写为，缩写为BDOM)BDOM)，成为管网中异养细，成为管网中异养细菌生长繁殖所需营养基质，使出厂水中未被消毒杀菌生长繁殖所需营养基质，使出厂水中未被消毒杀死细菌或其它路径进入给水管网细菌重新生长死细菌或其它路径进入给水管网细菌重新生长(Regrowth(Regrowth或或aftergrowth)aftergrowth)。部分细菌随机附着在管壁。部分细菌随机附着在管壁上利用营养基质生长而成生物膜。上利用营养基质生长而成生物膜。饮用水安全消毒技术概述第12页n n管壁生物膜可能成为管壁腐蚀和结垢诱因。生物膜管壁生物膜可能成为管壁腐蚀和结垢诱因。生物膜老化脱落会恶化水质，使用户水水色度和浊度上升，老化脱落会恶化水质，使用户水水色度和浊度上升，细菌数增加，致病菌和条件致病菌生长，最终恶化细菌数增加，致病菌和条件致病菌生长，最终恶化水质。管壁结垢和腐蚀会降低管网过水能力，增加水质。管壁结垢和腐蚀会降低管网过水能力，增加二级泵站动力消耗，引发水在管道里跑冒滴漏，严二级泵站动力消耗，引发水在管道里跑冒滴漏，严重时造成爆管事故。所以，作为营养基质有机物存重时造成爆管事故。所以，作为营养基质有机物存在于给水管网中将给管网和管网水质带来严重影响。在于给水管网中将给管网和管网水质带来严重影响。饮用水安全消毒技术概述第13页4.3 4.3 消毒技术发展目标消毒技术发展目标消毒技术发展目标消毒技术发展目标 1建立科学消毒评价指标体系n n消毒是确保饮用水水质安全可靠主要伎俩，所以基于当代水处理科学和相关学科发展，对消毒单元评价指标体系必须同时考虑微生物学指标、毒理学指标、生物稳定性指标，使消毒综合效果到达最正确。饮用水安全消毒技术概述第14页n n微生物学指标要重点突出饮用水中可能出现、对微生物学指标要重点突出饮用水中可能出现、对人体健康有直接或者间接危害微生物，包含致病人体健康有直接或者间接危害微生物，包含致病菌、病毒、原生动物等。这些微生物指标测定还菌、病毒、原生动物等。这些微生物指标测定还必须含有可操作性，相对简单易行，便于在全国必须含有可操作性，相对简单易行，便于在全国供水企业推广。建设部制订城市供水水质标准供水企业推广。建设部制订城市供水水质标准 (LJ (LJT206T2065001)5001)对微生物学指标已经有新要对微生物学指标已经有新要求，包含细菌总数、总大肠杆菌群、余氯、二氧求，包含细菌总数、总大肠杆菌群、余氯、二氧化氯、粪型链球菌群、蓝氏贾第鞭毛虫孢囊和隐化氯、粪型链球菌群、蓝氏贾第鞭毛虫孢囊和隐孢子虫卵囊。依据科学发展，这个名单还应该不孢子虫卵囊。依据科学发展，这个名单还应该不停与时俱进，作出调整。停与时俱进，作出调整。饮用水安全消毒技术概述第15页n n毒理学指标也应消毒副产物反应当代科学新进展。中国城镇供水协会应该建立全国性饮用水消毒副产物信息网，依据各个地域供水企业检测到消毒副产物和其潜在危害对水质标准中消毒副产物名单及时作出调整。未来水质标准不应该是一制订就实施很长时间，而是应该依据研究新发觉不停更新、调整。就消毒副产物而言，尽管当前美国和中国水质标准对氯代消毒副产物要求只有三卤甲烷和卤乙酸两类，饮用水安全消毒技术概述第16页n n实际上研究发觉消毒副产物名单很长，比较主要实际上研究发觉消毒副产物名单很长，比较主要有：有：n n 三卤甲烷三卤甲烷(THMs)(THMs)n n 卤乙酸卤乙酸(Haloaceticacids)(Haloaceticacids)n n 卤代醛卤代醛(Haloacetaldehydes)(Haloacetaldehydes)n n 卤代腈卤代腈(Haloacetonitriles)(Haloacetonitriles)n n 卤代酮卤代酮(Halopropanones)(Halopropanones)n n 卤代硝基甲烷卤代硝基甲烷(Halonitromethanes)(Halonitromethanes)n n 卤代氰卤代氰(Halocyanogens)(Halocyanogens)n n 无机副产物无机副产物(亚氯酸盐、澳酸盐等亚氯酸盐、澳酸盐等)饮用水安全消毒技术概述第17页n n生物稳定性指标当前还未有定论，但伴随研究深入预计在很快未来会有比较一致看法。所以未来消毒评价体系也应充分考虑生物稳定性指标。饮用水安全消毒技术概述第18页2 2建立科学消毒单元设计和运行方法建立科学消毒单元设计和运行方法 n n消毒单元设计和运行必须同时考虑提升消毒效果消毒单元设计和运行必须同时考虑提升消毒效果(即提升对即提升对致病微生物控制水平致病微生物控制水平)、降低消毒副产物、提升水质生物、降低消毒副产物、提升水质生物稳定性。国外最新消毒设计和运行工具稳定性。国外最新消毒设计和运行工具综合消毒设计综合消毒设计框架框架(IDDF(IDDF，Integrated Disinfection Design Frameworks)Integrated Disinfection Design Frameworks)就是就是这么一个新方法，在美国这个设计框架将会被用来代替地这么一个新方法，在美国这个设计框架将会被用来代替地表水处理法表水处理法(SWTR)(SWTR)中关于消毒指导标准。中关于消毒指导标准。饮用水安全消毒技术概述第19页n n最初IDDF产生只包含三个部分；反应器水力特征、消毒剂需求消耗动力学、消毒动力学。但最初IDDF存在一定局限。新全方面1DDF模型包含：反应器水力特征、消毒剂需求消耗动力学、消毒副产物生成动力学和消毒动力学。图21.2便是其内容示意图。饮用水安全消毒技术概述第20页饮用水安全消毒技术概述第21页n nIDDF模型建立是基于详细用户实际数据而定。首先确定是反应器水力特征，然后是消毒剂需求和消耗动力学，消毒动力学和消毒副产物形成动力学。这种方法建立起来模型需要处理离散水力数据。饮用水安全消毒技术概述第22页n n详细模型应用是由用户提供数据、每个子模型整合而成一个完整lDDF。病菌灭活计算是基于从水力学、消毒剂需求和消耗动力学、消毒动力学模型中输人数据。而消毒副产物计算则是基于详细水质和消毒副产物形成模型。饮用水安全消毒技术概述第23页n n这些模型提供了三种不一样水平以给不一样要求这些模型提供了三种不一样水平以给不一样要求用户：用户：n n基础：基础：IDDFIDDF模型最简单应用，只需输人参数，不模型最简单应用，只需输人参数，不需要试验。需要试验。n n标准：标准：IDDFIDDF模型最昔遍应用，输入模型数据需要模型最昔遍应用，输入模型数据需要做一些现场试验。做一些现场试验。n n高级：利用高级：利用IDDFIDDF模型以实现显著提升，需要教授模型以实现显著提升，需要教授来发展参数输入模型。来发展参数输入模型。n nIDDFIDDF模型应该成为我国未来氯消毒设计和运行标模型应该成为我国未来氯消毒设计和运行标准。准。饮用水安全消毒技术概述第24页3.改进消毒技术，全方面提升饮用水水质n n为了全方面提升饮用水水质，在优化氯消毒前提下，还要研究新消毒方式，以克服氯消毒缺点。当前二氧化氯、臭氧和紫外线消毒都是可能选择之一，但紫外线消毒技术是最有前途技术之一，因为紫外线消毒不产生副产物，反抗氯型隐孢子虫和贾第虫都有好消毒效果。所以应该重点研究紫外线消毒在饮用水处理中应用特点。饮用水安全消毒技术概述第25页n n消毒首要目标是控制致病微生物传输。普通情况下，致病微生物风险比消毒副产物风险要大得多，所以消毒技术改进和优化首先应该将控制致病微生物放在第一位。在以前提下，采取技术伎俩，控制消毒副产物产生。饮用水安全消毒技术概述第26页4.44.4改进清水池设计，以改进清水池设计，以改进清水池设计，以改进清水池设计，以Ct10Ct10值作为设计依据值作为设计依据值作为设计依据值作为设计依据 1.1.清水池设计改进成为降低消毒副产物主要伎俩清水池设计改进成为降低消毒副产物主要伎俩n n清水池是给水厂处理工艺主要组成部分。通常清水清水池是给水厂处理工艺主要组成部分。通常清水池主要起水量调整和消毒反应器作用。但伴随近几池主要起水量调整和消毒反应器作用。但伴随近几年对管网水质重视，清水池作为确保管网水质一个年对管网水质重视，清水池作为确保管网水质一个处理单元主要作用越来越显著。尤其是世界范围内处理单元主要作用越来越显著。尤其是世界范围内对消毒副产物控制重视，使清水池设计改进成为降对消毒副产物控制重视，使清水池设计改进成为降低消毒副产物主要伎俩。低消毒副产物主要伎俩。饮用水安全消毒技术概述第27页2.t10t10T T是衡量清水池水力特征主要参数。是衡量清水池水力特征主要参数。n n按照按照ChickWatsonChickWatson消毒公式消毒公式(公式公式21211)1)，消毒效果，消毒效果跟跟CTCT值值(C(C为消毒剂浓度，为消毒剂浓度，T T为消毒反应时间为消毒反应时间)成正比。成正比。所以美国相关饮用水处理法律专门要求消毒设计必所以美国相关饮用水处理法律专门要求消毒设计必须以须以CTCT值作为设计依据。其中值作为设计依据。其中C C是反应时间是反应时间T T后剩下后剩下消毒剂浓度消毒剂浓度(氯消毒即为余氯氯消毒即为余氯)，单位，单位mgmgL L，T T为反为反应时间，单位：应时间，单位：minmin。而且要求。而且要求T T必须用必须用t10t10，不能用，不能用水力停留时间水力停留时间T TV VQQ。t10t10必须经过示踪试验或依必须经过示踪试验或依据清水池布置对水力停留时间乘以对应系数。据清水池布置对水力停留时间乘以对应系数。t10t10T T是衡量清水池水力特征主要参数。是衡量清水池水力特征主要参数。饮用水安全消毒技术概述第28页二氧化氯消毒在极少数小水厂有应用，首家紫二氧化氯消毒在极少数小水厂有应用，首家紫外线消毒于底在大庆自来水企业建成投产。总体上外线消毒于底在大庆自来水企业建成投产。总体上氯消毒仍是绝对主流技术。氯消毒仍是绝对主流技术。3.3.其它消毒方式应用其它消毒方式应用饮用水安全消毒技术概述第29页n n保持管网足够余氯并不能完全抑制细菌生长，只要有机营养基质存在，即使保持较高余氯量细菌仍会在管网繁殖。而且加氯量增加将引发氯代消毒副产物增加，使饮用水安全性下降。饮用水安全消毒技术概述第30页n n国内已经在北京供水企业、深圳供水企业、成都国内已经在北京供水企业、深圳供水企业、成都供水企业、天津供水企业等进行了这方面研究，供水企业、天津供水企业等进行了这方面研究，证实必须重视管网水质生物稳定性对水质影响。证实必须重视管网水质生物稳定性对水质影响。关于制订关于制订AOCAOC标准和降低标准和降低AOCAOC办法，也在研究中。办法，也在研究中。国家国家“863”“863”高科技攻关项目高科技攻关项目“南方地域安全饮用水南方地域安全饮用水保障技术保障技术”、“北方地域安全饮用水保障技术北方地域安全饮用水保障技术”、“太湖地域安全饮用水保障技术太湖地域安全饮用水保障技术”都将饮用水生物稳都将饮用水生物稳定性和管网水质作为主要研究内容。氧消毒时与定性和管网水质作为主要研究内容。氧消毒时与有机物反应能使有机物反应能使AOCAOC显著增加，从而带来副作用。显著增加，从而带来副作用。氯消毒、消毒副产物和生物稳定性相互影响关系氯消毒、消毒副产物和生物稳定性相互影响关系可由图可由图21211 1表示。所以消毒技术优化和发展成为表示。所以消毒技术优化和发展成为十分紧迫问题。十分紧迫问题。饮用水安全消毒技术概述第31页饮用水安全消毒技术概述第32页n n在初步分析基础上，应深入经过在初步分析基础上，应深入经过模型试验模型试验来确定来确定处理工艺以及主要参数，并应重视实地和资料调处理工艺以及主要参数，并应重视实地和资料调研国内外相关工程设计与运行情况以及对应工程研国内外相关工程设计与运行情况以及对应工程建设背景和条件等，经过全方面客观地总结现有建设背景和条件等，经过全方面客观地总结现有工程经验来指导当地工程实践。工程经验来指导当地工程实践。n n 总之，因为科技进步，使给水处理技术与工艺总之，因为科技进步，使给水处理技术与工艺不停地发生改变，新技术被提出和得到应用或使不停地发生改变，新技术被提出和得到应用或使现有工艺愈加高效和经济。现有工艺愈加高效和经济。饮用水安全消毒技术概述第33页3.2 预处理技术与工艺预处理技术与工艺3.2.1 生物预处理生物预处理n n “八五八五”和和“九五九五”期间，我国对各种生物预处理技期间，我国对各种生物预处理技术进行了系统研究，总体上讲，生物预处理能有术进行了系统研究，总体上讲，生物预处理能有效去除原水中可生物降解有机污染物效去除原水中可生物降解有机污染物，COCODMDMn n去去除率普通为除率普通为15152020。对氨氮和亚硝酸对氨氮和亚硝酸盐去除盐去除而言，生物预处理去除率较高，一而言，生物预处理去除率较高，一般可达般可达8080以以上。另外，生物预处理还能不一样程度地去除原上。另外，生物预处理还能不一样程度地去除原水中铁、锰，色、嗅及浊度。水中铁、锰，色、嗅及浊度。饮用水安全消毒技术概述第34页n n当水中有机污染物可生化性较强时，采取生物预处当水中有机污染物可生化性较强时，采取生物预处理可显著地提升理可显著地提升 水质，但对于受工业废水污染、可水质，但对于受工业废水污染、可生化性较低原水，生物预处理除污染效率较低。对生化性较低原水，生物预处理除污染效率较低。对于北方地域，因为冬季水温低，处理效果会下降。于北方地域，因为冬季水温低，处理效果会下降。n n各供水企业在进行生物预处理方案论证时，应充分各供水企业在进行生物预处理方案论证时，应充分利用我国在利用我国在“八五八五”和和“九五九五”期间在该领域研究结果，期间在该领域研究结果，并结合原水水质特征，进行必要模拟试验，确定生并结合原水水质特征，进行必要模拟试验，确定生物预处理工艺适用性、池型及设计和运行参数。物预处理工艺适用性、池型及设计和运行参数。饮用水安全消毒技术概述第35页n n假如原水受生活污水污染，有机物和氨氮较高假如原水受生活污水污染，有机物和氨氮较高(靠靠近或超出地表水环境质量标准近或超出地表水环境质量标准(GB 3838)(GB 3838)中中类水体上限值类水体上限值)，与增加臭氧，与增加臭氧活性炭深度处理活性炭深度处理相比，普通讲，选取生物预处理是处理该类水责相比，普通讲，选取生物预处理是处理该类水责问题经济合理选择方案。问题经济合理选择方案。饮用水安全消毒技术概述第36页n n各供水企业在选择生物预处理池型时，应从各供水企业在选择生物预处理池型时，应从生物滤生物滤生物滤生物滤池池池池和和生物接触氧化生物接触氧化生物接触氧化生物接触氧化两种方式中，结合详细情况，综两种方式中，结合详细情况，综合考虑技术经济指标，加以比选。前者以生物陶粒合考虑技术经济指标，加以比选。前者以生物陶粒滤池及轻质悬浮滤料滤池为代表，其中，生物陶粒滤池及轻质悬浮滤料滤池为代表，其中，生物陶粒滤池在北京、深圳等多处进行过大量小试、中试，滤池在北京、深圳等多处进行过大量小试、中试，在蚌埠第二水厂、上海周家渡水厂进行了生产性试在蚌埠第二水厂、上海周家渡水厂进行了生产性试验，积累了较深入与完整研究与设计经验，而轻质验，积累了较深入与完整研究与设计经验，而轻质悬浮滤料滤池则在上海徐泾自来水厂实现了工程应悬浮滤料滤池则在上海徐泾自来水厂实现了工程应用。后者在宁波梅林水厂、合肥第四水厂、上海惠用。后者在宁波梅林水厂、合肥第四水厂、上海惠南水厂等地有实际应用，含有较成熟设计及生产运南水厂等地有实际应用，含有较成熟设计及生产运行经验。行经验。饮用水安全消毒技术概述第37页3.2.2 粉状活性炭技术粉状活性炭技术n n粉状活性炭在国外已经有较长应用历史，早在上世粉状活性炭在国外已经有较长应用历史，早在上世纪代末就开始使用粉末活性炭去除水中嗅味，当前纪代末就开始使用粉末活性炭去除水中嗅味，当前在美国、欧洲以及日本等国已得到了普遍应用。在在美国、欧洲以及日本等国已得到了普遍应用。在我国，粉末活性炭也已经在一些水厂得到应用。粉我国，粉末活性炭也已经在一些水厂得到应用。粉末活性炭能够显著改进水色嗅味，对分子量为末活性炭能够显著改进水色嗅味，对分子量为1000100050005000有机物有很好去除效果，对于分子量较小有有机物有很好去除效果，对于分子量较小有机物，吸附效果往往随有机物性质不一样而差异较机物，吸附效果往往随有机物性质不一样而差异较大。大。饮用水安全消毒技术概述第38页n n 粉状活性炭与粒状活性炭相比含有基建与设备投粉状活性炭与粒状活性炭相比含有基建与设备投资少，使用灵活，管理方便等特点，尤其适合用资少，使用灵活，管理方便等特点，尤其适合用于季节性短期污染高峰负荷水质净化。在水源受于季节性短期污染高峰负荷水质净化。在水源受污染较重季节，投加粉状活性炭可作为应急办法。污染较重季节，投加粉状活性炭可作为应急办法。饮用水安全消毒技术概述第39页n n粉末活性炭可采取干式投加和湿式投加两种，普粉末活性炭可采取干式投加和湿式投加两种，普通干式投加采取于式投加机，湿式投加采取计量通干式投加采取于式投加机，湿式投加采取计量泵从净水效果和操作环境考虑，推荐采取湿式泵从净水效果和操作环境考虑，推荐采取湿式投加。粉末活性炭投加点普通是水厂进水口、快投加。粉末活性炭投加点普通是水厂进水口、快速混合处、反应池中段和滤池进口，粉末活性炭速混合处、反应池中段和滤池进口，粉末活性炭投加量依据水质不一样而改变较大，通常为投加量依据水质不一样而改变较大，通常为5 550mg50mgL L。n n 粉末活性炭可与硅藻土、高锰酸钾等药剂联用，粉末活性炭可与硅藻土、高锰酸钾等药剂联用，节约投加量，井能取得更加好处理效果。节约投加量，井能取得更加好处理效果。饮用水安全消毒技术概述第40页3.3 深度处理技术深度处理技术3.3.1 臭氧技术臭氧技术1 1臭氧技术基本特点臭氧技术基本特点臭氧最早应用于饮用水处理中是作为一个消毒臭氧最早应用于饮用水处理中是作为一个消毒剂，但因为饮用水水源污染程度加剧，使臭氧作为剂，但因为饮用水水源污染程度加剧，使臭氧作为氧化剂在饮用水处理中研究和应用受到普遍重视，氧化剂在饮用水处理中研究和应用受到普遍重视，臭氧应用范围也愈加辽阔。臭氧应用范围也愈加辽阔。饮用水安全消毒技术概述第41页臭氧技术应用于除污染工艺中位置有三种：絮臭氧技术应用于除污染工艺中位置有三种：絮凝前凝前(通常称为预臭氧通常称为预臭氧)、砂滤池前、活性炭滤池前、砂滤池前、活性炭滤池前(通常称为主臭氧通常称为主臭氧)，其中在砂滤池前投加臭氧，因为，其中在砂滤池前投加臭氧，因为絮凝沉淀中去除了部分可氧化物质，所以臭氧投加絮凝沉淀中去除了部分可氧化物质，所以臭氧投加量能够降低，而且有利于提升砂滤池过滤效率，但量能够降低，而且有利于提升砂滤池过滤效率，但对于改进絮凝效果和防止沉淀池藻类生长则不起作对于改进絮凝效果和防止沉淀池藻类生长则不起作用。本文重点介绍预臭氧和主臭氧应用。用。本文重点介绍预臭氧和主臭氧应用。饮用水安全消毒技术概述第42页2 2臭氧技术适用范围臭氧技术适用范围(1)(1)改进水质感官指标改进水质感官指标 臭氧对色度和嗅味去除有很臭氧对色度和嗅味去除有很高效率，改进水质嗅味等感官指标是臭氧技术应用主高效率，改进水质嗅味等感官指标是臭氧技术应用主要目标。要目标。(2)(2)控制藻类控制藻类 预臭氧化能灭活藻细胞，使失活或死预臭氧化能灭活藻细胞，使失活或死亡藻细胞易于经过瓤凝沉淀去除但高浓度臭氧会造亡藻细胞易于经过瓤凝沉淀去除但高浓度臭氧会造成藻细胞溶裂，细胞内有毒物质溶出。所以，预臭氧成藻细胞溶裂，细胞内有毒物质溶出。所以，预臭氧投加量不宜过大。投加量不宜过大。饮用水安全消毒技术概述第43页(3)(3)助疑助疑 预臭氧化可降低到达相同滤后水浊度下预臭氧化可降低到达相同滤后水浊度下最正确混凝剂量，或提升一定絮凝剂下浊度去除率，最正确混凝剂量，或提升一定絮凝剂下浊度去除率，延长滤池过滤周期。但预臭氧化助凝作用取决于原延长滤池过滤周期。但预臭氧化助凝作用取决于原水水质，如原水水水质，如原水TOCTOC、硬度、浊度、藻类种屑和数、硬度、浊度、藻类种屑和数量等。通常，当原水硬度较高、有机物浓度较低时，量等。通常，当原水硬度较高、有机物浓度较低时，预臭氧化表现出一定助凝效果。预臭氧化表现出一定助凝效果。饮用水安全消毒技术概述第44页(4)(4)氧化天然有机物氧化天然有机物 通常臭氧投量条件下，主臭通常臭氧投量条件下，主臭氧与有机物反应不能将有机物直接氧化成氧与有机物反应不能将有机物直接氧化成C02C02和和H20H20，而是氧化成中间产物，结果是有机物数量增多，而是氧化成中间产物，结果是有机物数量增多，分子量减小，可生化性增加，这时臭氧工艺需要与分子量减小，可生化性增加，这时臭氧工艺需要与活性炭工艺联用。臭氧氧化天然有机物不应作为臭活性炭工艺联用。臭氧氧化天然有机物不应作为臭氧技术应用首要任务。氧技术应用首要任务。饮用水安全消毒技术概述第45页(5)(5)控制氯化消毒副产物控制氯化消毒副产物 臭氧化经过两个路径控臭氧化经过两个路径控制制DBPsDBPs：一是直接去除：一是直接去除DBPsDBPs前驱物质；二是转化前前驱物质；二是转化前驱物质，从而利于后续工艺协同去除。应该注意是，驱物质，从而利于后续工艺协同去除。应该注意是，臭氧化工艺能够氧化卤乙酸，但不能氧化三卤甲烷。臭氧化工艺能够氧化卤乙酸，但不能氧化三卤甲烷。所以，假如采取了预氯化，生成三卤甲烷不能被后所以，假如采取了预氯化，生成三卤甲烷不能被后续臭氧工艺去除。续臭氧工艺去除。饮用水安全消毒技术概述第46页(6)(6)去除微污染物去除微污染物 因为微污染物浓度低，在预臭因为微污染物浓度低，在预臭氧化阶段总有机物浓度高，所以微污染去除主要经氧化阶段总有机物浓度高，所以微污染去除主要经过主臭氧化阶段。当水中存在高稳定性有机物过主臭氧化阶段。当水中存在高稳定性有机物(如农如农药药)，采取臭氧催化氧化等高级氧化技术，经过引发，采取臭氧催化氧化等高级氧化技术，经过引发羟基自由基提升对水中有机物分解效率和臭氧转移羟基自由基提升对水中有机物分解效率和臭氧转移效率。效率。饮用水安全消毒技术概述第47页(7)(7)消毒消毒 臭氧杀灭病毒能力极强，主要是经过臭臭氧杀灭病毒能力极强，主要是经过臭氧破坏其蛋白质壳体而致病毒灭活，主臭氧对隐孢氧破坏其蛋白质壳体而致病毒灭活，主臭氧对隐孢子虫和贾第鞭毛虫含有很好灭活效果。子虫和贾第鞭毛虫含有很好灭活效果。饮用水安全消毒技术概述第48页3 3臭氧技术研究与应用现实状况臭氧技术研究与应用现实状况臭氧技术在欧美等国在饮用水除污染方面工程应臭氧技术在欧美等国在饮用水除污染方面工程应用已经很普遍，技术与工程经验相对成熟和丰富。我用已经很普遍，技术与工程经验相对成熟和丰富。我国从上世纪国从上世纪7070年代中期开始利用臭氧技术处理受污染年代中期开始利用臭氧技术处理受污染饮用水研究工作，但限于经济等原因，臭氧技术工程饮用水研究工作，但限于经济等原因，臭氧技术工程应用还很有限。应用还很有限。饮用水安全消毒技术概述第49页为提升臭氧化效果，近年来国内外逐步开展了为提升臭氧化效果，近年来国内外逐步开展了臭氧与过氧化氢联合氧化工艺研究，发觉在过氧化臭氧与过氧化氢联合氧化工艺研究，发觉在过氧化氢或紫外存在下，一些与臭氧不能直接反应有机物氢或紫外存在下，一些与臭氧不能直接反应有机物(主要是农药类高稳定性有机物主要是农药类高稳定性有机物)得以氧化。臭氧与过得以氧化。臭氧与过氧化氢联合氧化工艺已经应用于欧美国家给水处理氧化氢联合氧化工艺已经应用于欧美国家给水处理工程中，在我国国家工程中，在我国国家“863”“863”课题示范工程课题示范工程深圳笔深圳笔架山水厂也采取了臭氧与过氧化氢联用技术。架山水厂也采取了臭氧与过氧化氢联用技术。饮用水安全消毒技术概述第50页4 4臭氧工艺适用性试验研究方法臭氧工艺适用性试验研究方法应用臭氧工艺首先需进行调查研究，内容包含应用臭氧工艺首先需进行调查研究，内容包含工艺包括到原水水质、与其结合工艺情况、处理后工艺包括到原水水质、与其结合工艺情况、处理后水质应到达标准等，然后针对特定水质和要求进行水质应到达标准等，然后针对特定水质和要求进行试验室和半生产性试验研究，确定工程相关设计参试验室和半生产性试验研究，确定工程相关设计参数，提出可能碰到问题处理方案等。数，提出可能碰到问题处理方案等。饮用水安全消毒技术概述第51页n n臭氧试验可采取静态和动态试验。臭氧试验可采取静态和动态试验。研究应到达目标主要是确定工程应用中到达要求研究应到达目标主要是确定工程应用中到达要求要求所需臭氧投加量和臭氧与水接触时间，同时确定要求所需臭氧投加量和臭氧与水接触时间，同时确定臭氧投加方式，臭氧投加量调整控制方法等。研究中臭氧投加方式，臭氧投加量调整控制方法等。研究中臭氧量准确测定十分主要，臭氧量测定包含气体中臭臭氧量准确测定十分主要，臭氧量测定包含气体中臭氧量和水中臭氧量，测定方法主要有碘量法、紫外光氧量和水中臭氧量，测定方法主要有碘量法、紫外光吸收法和传感器法，对应有化学法，以及便携式和在吸收法和传感器法，对应有化学法，以及便携式和在线检测仪表，相关主要参考标准有：臭氧发生器线检测仪表，相关主要参考标准有：臭氧发生器(CJ(CJT 3028T 3028194)194)，臭氧发生器臭氧浓度、产量、，臭氧发生器臭氧浓度、产量、电耗测量电耗测量(CJ(CJT 3028T 3028294)294)、(周围环境、工作地周围环境、工作地点及室内空气中臭氧连续测量标准试验方法点及室内空气中臭氧连续测量标准试验方法(紫外线紫外线吸收吸收)(ASTMD 5156)(ASTMD 5156)等。等。饮用水安全消毒技术概述第52页5 5臭氧应用一些技术问题臭氧应用一些技术问题(1)(1)臭氧投加点确实定臭氧投加点确实定 预臭氧、主臭氧因投加点不一样其特点也不一预臭氧、主臭氧因投加点不一样其特点也不一样，臭氧工艺选择必须依据原水水质特点，出水水质样，臭氧工艺选择必须依据原水水质特点，出水水质目标，相关工艺流程，以及场地等情况来确定。目标，相关工艺流程，以及场地等情况来确定。(2)(2)预臭氧化工艺存在问题预臭氧化工艺存在问题因为预臭氧化包括到目标和问题较多，而且因为因为预臭氧化包括到目标和问题较多，而且因为水质较差，影响原因也非常多所以，预臭氧化功效水质较差，影响原因也非常多所以，预臭氧化功效实现比主臭氧要愈加复杂，在采取预臭氧化工艺前需实现比主臭氧要愈加复杂，在采取预臭氧化工艺前需要进行充分前期调研、试验和论证。以下几点需要考要进行充分前期调研、试验和论证。以下几点需要考虑：虑：饮用水安全消毒技术概述第53页1)1)预臭氧化出水有机物分子变小，极性增强，不预臭氧化出水有机物分子变小，极性增强，不利于混凝沉淀对有机物去除，所以，当原水有机物利于混凝沉淀对有机物去除，所以，当原水有机物浓度高时，应降低臭氧投加量或采取替换预臭氧化浓度高时，应降低臭氧投加量或采取替换预臭氧化技术，比如高锰酸盐预氧化等技术，比如高锰酸盐预氧化等(也有将臭氧与高锰酸也有将臭氧与高锰酸盐联合使用报道盐联合使用报道)。2)2)预臭氧投加量不宜过高，不然可能会造成藻预臭氧投加量不宜过高，不然可能会造成藻细胞溶裂细胞溶裂(实际中有将臭氧和高锰酸盐联用方法来降实际中有将臭氧和高锰酸盐联用方法来降低臭氧投加量低臭氧投加量)。饮用水安全消毒技术概述第54页(3)(3)主臭氧技术选择主臭氧技术选择 在应用主臭氧化技术前应对原水水质进行充分在应用主臭氧化技术前应对原水水质进行充分调研，依据调研结果决定是否采取常规臭氧工艺还调研，依据调研结果决定是否采取常规臭氧工艺还是基于臭氧高级氧化工艺，以及采取这些工艺所包是基于臭氧高级氧化工艺，以及采取这些工艺所包括到参数。对于改进水质臭味等感官指标，去除水括到参数。对于改进水质臭味等感官指标，去除水中微污染物，杀灭病毒以及两虫将是今后应用主臭中微污染物，杀灭病毒以及两虫将是今后应用主臭氧技术提升供水水质重点。氧技术提升供水水质重点。饮用水安全消毒技术概述第55页(4)(4)臭氧化技术中副产物问题臭氧化技术中副产物问题甲醛、生物可同化有机碳甲醛、生物可同化有机碳AOCAOC和溴酸盐是含有代和溴酸盐是含有代表性臭氧化副产物。甲醛首先出现在臭氧接触池中，表性臭氧化副产物。甲醛首先出现在臭氧接触池中，到达一个峰值浓度，出厂水中消毒后，甲醛到达另一到达一个峰值浓度，出厂水中消毒后，甲醛到达另一个峰值浓度。通常，醛类副产物浓度与水中臭氧浓度个峰值浓度。通常，醛类