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实例分析活性炭滤料在水厂中的使用

作者:天旭活性炭 时间:2014-10-23 来源:本站原创
摘要:该水厂臭氧-生物活性炭滤池深度处理的目标是去除有机污染物( 主要以CODMn,UV254,TOC 为指标) 以及夏季嗅味物质的去除(以MIB为指标) 和消毒副产物三卤甲烷总量( THMs) 的去除。

       1.水厂概况:
 

       上海市某水厂分二期建成,一期于1997年7月建成通水,设计供水能力为400000m3/d,二期于2006年7月建成通水,设计供水能力为200000m3/d,2010年完成600000m3/d 的深度处理工艺系统。

       水源目前取用青草沙原水。臭氧-生物活性炭滤池总处理水量26500m3/h,共18格。单格滤池表面积125m2,活性炭滤料深度2.2m,滤料颗粒有效尺寸1.0mm。过滤期间滤料层上方水位1.3m。单格运行周期为72h或水头损失4.0m。根据实际运行情况可适当调整过滤周期。
 

       2.生物活性炭滤池性能目标:
 

       该水厂臭氧-生物活性炭滤池深度处理的目标是去除有机污染物( 主要以CODMnUV254,TOC 为指标) 以及夏季嗅味物质的去除(以MIB为指标) 和消毒副产物三卤甲烷总量( THMs) 的去除。
 

       3 活性炭滤池滤料分析:
 

 
       由表1可知自活性炭滤池投入使用4年以来吸附容量逐步下降。但颗粒磨损不成问题;颗粒有效粒径和不均匀系数仍然可以接受。
 

       4.生物活性炭滤池对CODMn的去除情况:
 

       图1 为2009~2014 年水厂生物活性炭滤池对CODMn的去除情况。

 

       由图1可知有三个不同的阶段:

       2010年4月前为一个阶段:原水是黄浦江上游原水CODMn平均值6.3 mg/L,处理工艺为常规处理,CODMn出厂水平均值为3.5 mg/L,去除率为44%;
 

       2010年5月至2011年4月为第二阶段:原水仍然是黄浦江上游原水CODMn平均值5.6mg/L,处理工艺为臭氧-生物活性炭滤池深度处理,CODMn出厂水平均值为2.4mg/L,去除率为58%,由于活性炭吸附值逐渐降低,CODMn的去除率也有所下降;
 

       2011年5月至今为第三阶段:原水为青草沙原水,CODMn平均值2.8mg/L,处理工艺为臭氧-生物活性炭滤池深度处理,CODMn出厂水平均值为1.26mg/L,去除率为52%。
 

       该水厂臭氧-生物活性炭滤池经过4年的运行对CODMn和其他污染物的去除以生物降解为主,近阶段在青草沙原水的情况下,出厂CODMn平稳保持在1.1mg/L左右,去除率随原水CODMn的升高而升高。
 

       5.活性炭滤池与常规处理性能对比:

       5.1 CODMn的去除:

       图2为该水厂和另一常规处理水厂2012年2月~2013年10月出厂水CODMn和COD 去除率的对比情况。数据表明该水厂出厂水CODMn比常规处理水厂出厂水CODMn要低29%。且该水厂平均出厂水CODMn都在1.0mg/L 左右,远低于《生活饮用水卫生标准》[1]CODMn限值,CODMn除率为54%,常规处理水厂出厂水CODMn去除率为32%。

 

       5.2 UV254的去除:

       图3为2012年2月~2013年10月该水厂和常规处理水厂出厂水UV254的对比情况。在原水相同的情况下,该出厂水UV254平均值为0.018cm-1,去除率为50%,常规处理水厂出厂水UV254平均值为0.026cm-1,去除率为27%。

 

       5.3 TOC 的去除:

       该水厂和常规处理水厂出厂水TOC 的对比情况:

       2012年2月~2013年10月该水厂和常规处理水厂出厂水TOC分别为1.37mg/L 和1.78mg /L,TOC去除率分别为39%和23%,可以明显地说明生物活性炭滤池和常规工艺出厂水TOC 的区别,该水厂出厂水TOC 比常规处理水厂出厂水TOC 去除率高16%。
 
 
       5.4 嗅味(MIB)的去除:
 
       嗅味物质(MIB)是水库水通有的问题,青草沙水源也有此问题,尤其在夏季问题特别严重,所以夏季自来水居民投诉中嗅味占绝大多数。如何去除水中MIB等致嗅物质是近年来国内外饮用水领域的研究热点。研究表明,臭氧-生物活性炭滤池能够有效去除嗅味物质( MIB) 。

       图4为2012年6月~2012年8月该水厂原水,砂滤出水,中间臭氧,活性炭滤池出水和出厂水的MIB对比图,砂滤出水后经过中间臭氧MIB 平均去除了51%,然后又经过活性炭滤池后MIB 去除了59%。总的去除率可达82% 以上。而同期常规处理水厂对MIB 的去除率只有8%。


 

       5.5 消毒副产物三卤甲烷THMs总量的去除:

       图5为2013年5月~2013年10月某自来水公司各水厂出厂水三卤甲烷总量图,该水厂出厂水三卤甲烷总量平均值为0.14 mg /L,其他水厂平均为0.28~0.39 mg/L,说明活性炭滤池对三卤甲烷总量去除明显。   
   

       从以上运行数据可以看出该水厂臭氧-生物活性碳滤池通常可以有效去除MIB 和CODMn、UV254、TOC、三卤甲烷( THMs) 等指标,这就意味着生物活性是正常的。



       虽然《上海市水厂运行、维护及安全技术规程》[2]规定: 当吸附活性炭滤池活性炭碘值小于600mg/g 或亚甲蓝值小于85mg/g,或者滤池出水水质达不到预定目标污染物并影响到出厂水合格率时,应进行滤料补充、再生或更换。

       但是该水厂目标污染物并未影响到出厂水合格率。( 建设部最新版《城镇供水厂运行、维护及安全技术规程》[3]CJJ 58—2009 未提及活性炭滤料需要补充、再生或更换时的碘值和亚甲蓝值的标准。)

       刘辉等在《生物活性炭运行失效指标的确定》[4]一文中也指出: 当生物活性炭用于饮用水深度处理时,碘值及亚甲蓝值不适于作为这一工艺控制指标,因为生物活性炭主要是靠生物的作用对水中的有机污染物进行分解,吸附作用处于次要地位。

       对于生物活性炭运行失效指标可以参考CODMnUV254CODMn去除率变化值域为15%~45%,而UV254的去除率变化值域为20%~25%,当运行监控指标连续数日达到最低值时,可以考虑换炭。

       目前该水厂的CODMnUV254去除率分别稳定在54%和50%,TOC去除率39%,MIB去除率为91%,各项污染物指标均在预定范围内,生物活性炭的生物降解性能稳定有效。活性炭滤池的去除率主要是依靠生物降解作用而不仅仅是吸附作用。

       据资料记载,在澳大利亚Bendigo饮用水厂MIB去除率大约是80%( 臭氧-生物活性炭滤池联合作用,与该水厂臭氧-生物活性炭滤池对MIB 的去除率一致) ,活性炭滤料十年来从未更新或再生。

       6.新滤料的预期性能:

       新的滤料由于吸附能力的增加有可能可以提高MIB去除率至100%。但是很难预测活性碳吸附去除效率何时穿透: 这很大程度取决于天然有机物和MIB的吸附竞争,并且和进水MIB浓度关系不大。

       文献资料表明活性碳吸附穿透时间很少超过一年,这就意味着如果依靠吸附去除MIB 的话就需要至少每年更新滤料。

       在该水厂600000m3/d 情况下,新的活性碳滤池运行3 个月吸附能力就可能穿透。所以,基于运行成本和实际运行情况的综合考虑,是否换新滤料或者怎样换新滤料就会发觉十分重要。


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