深梅林水厂臭氧活性炭深度处理工艺设计黄年龙 廖凤京提要 深圳梅林水厂深度处理采用臭氧活性炭深度处理工艺,介绍了该工艺的设计参数,并对设计中的重点进行了分析,提出了臭氧活性炭深度处理工艺的出水水质指标与经济指标。

关键词 臭氧接触氧化 生物活性炭过滤 设计参数 水质指标 经济指标 梅林水厂是深圳市供水量最大的一座水厂,其规划总规模为90万m 3/d,现状常规处理规模为60万m 3/d 。

水源为深圳水库水,属低浊多藻富营养化的水体。

根据深圳水库原水的水质特点,在中试的基础上,梅林水厂深度处理设计采用 臭氧接触氧化+生物活性炭过滤 工艺,其净水工艺流程见图1。

图1 净水工艺流程示意1 臭氧接触氧化对于富营养化或受有机污染的水体,采用预氯化会导致水中形成THM s 等三致物质,而臭氧和活性炭均不能有效地将该类物质去除,只能靠活性炭吸附,富集在活性炭里。

但当活性炭吸附饱和后,又会释放进入水中,导致出水TH Ms 浓度升高,影响处理效果。

另一方面,预氯化的余氯,也会对后续活性炭上生物体的活性产生抑制作用,从而导致活性炭的生物降解能力下降。

因此,对臭氧活性炭工艺,设计取消预加氯,将臭氧氧化分为预臭氧氧化与后臭氧氧化,以预臭氧化代替预氯化,从而保证深度处理工艺的效果。

1 1 预臭氧接触池预臭氧主要的作用是杀藻,改善絮凝效果和去除部分有机物,避免预氯化产生消毒副产物。

预臭氧投加量设计采用0 5~1 5mg/L,一般运行在1mg/L 左右,高藻时投加1 5mg/L 。

预臭氧接触时间,根据试验设计采用4min,主要考虑使絮凝剂的投加与藻类的去除效果最佳。

预臭氧接触池采用2座,每座分2格,每格处理水量为15万m 3/d 。

单格池宽为6m ,池长为15 6m,有效水深为6m,超高为0 75m 。

每格预臭氧采用前端1点投加,竖向廊道混合,混合流速采用0 12~0 2m/s,混合水头控制在0 1m 以内。

臭氧投加设备采用水射器与多孔扩散管,每台水射器流量为56m 3/h,水射器前水压为0 35MPa (相对压力)。

压力水采用专用水泵提供,每台水射器配1台水泵。

单格预臭氧接触池的布置见图2。

1 2 后臭氧接触池后臭氧的作用主要是氧化有机物(将大分子有机物变成小分子有机物,以利后续生物活性炭吸附降解)、杀死细菌、病毒、病原体等,并为后续活性炭提供充足的氧源。

后臭氧投加量设计采用1 5~2 5mg/L,水中余臭氧(C )采用0 2~0 4mg /L,接触时间(T )采用10min 。

设计的主要控制指标为CT 值,一般CT 1 6mg m in/L 。

后臭氧投加量与接触时间参数的选用,还考虑了具备杀死贾弟虫和隐孢子虫的运行工况。

后臭氧接触池60万m 3/d 规模给水排水 Vol 29 No 9 200313图3后臭氧接触池剖面示意图2 预臭氧接触池剖面示意设1座,分4格。

每格臭氧采用3点投加,各点臭氧投加比例顺水流方向依次为该格总投加量的55%,25%,20%;3个投加点臭氧接触时间,顺水流方向依次为总时间的30%,30%,40%。

后臭氧扩散装置采用陶瓷微孔布气帽,每格第1投加点设47个,第2和第3点分别为31个,单个布气帽直径为178mm,布气流量为0 5~3m 3/h,正常流量为1m 3/h 。

后臭氧接触池每格宽为10 8m,长为20 4m,有效水深为6m,超高为0 75m 。

后臭氧每个投加点设2条竖向通道,第1通道布置微孔布气帽,第2通道为混合反应区,布气帽通道的净距为2~2 5m 。

单格后臭氧接触池的布置见图3。

1 3 臭氧发生间臭氧发生间与后臭氧接触池的距离应小于200m,以防止臭氧衰解量过大,影响氧化效果。

臭氧发生间内,臭氧发生器与供电单元的布置采用一对一的形式。

根据深圳的氧气价格(1 2元/kgO 2)与电价(0 8元/(kW h)),以及设备价格,经比较臭氧发生器采用软备用方式,共设3台,最大发生能力为108kgO 3/h(考虑8%的富余水量,即:600000 1 08 0 004/24=108kgO 3/h),O 3质量分数(浓度)为10%。

正常情况下3台同时工作,单机发生量为36kgO 3/h,O 3质量分数为10%。

当1台设备故障时,2台设备工作,此时通过降低臭氧发生的质量分数来增大每台设备的发生量到54kgO 3/h(O 3质量分数为6%),从而保证108kgO 3/h 的发生总量。

臭氧发生器的冷却采用开环水冷方式,水源为砂滤水,水压为0 3M Pa 。

单台臭氧发生器的产量调节范围为10%~100%,臭氧发生器的能耗为7 0~10kW h/kgO 3(冷却水温度20~32 )。

每台供电单元均设有12脉冲整流装置,以消除谐波对电网的影响。

臭氧发生所需的气源经技术经济比较后,选择采用VSA 现场制氧,氧气纯度为90%。

1 4 尾气破坏与安全阀前、后臭氧接触池排出的臭氧尾气均采用催化媒处理器进行破坏,催化介质采用M nO 2填料,品牌为Caruite 200型。

尾气破坏器每座池设1用1备,安装在每座池的池顶。

为了保证臭氧接触池安全工作,每格臭氧接触池均设置1个安全阀,安全阀的工作压力为 3kPa 。

2 生物活性炭滤池活性炭滤池与臭氧接触池联合使用后,形成了生物活性炭滤池(BAC)。

生物活性炭滤池初期运行是以物理吸附为主,之后随着活性炭表面生物膜的不断形成,其功能将转为以生物吸附与生物降解为主。

理论上生物活性炭的再生期可为其使用寿命期,实际运行的生物活性炭的再生期一般可在10年以上。

生物活性炭滤池的重要设计参数是空床接触时间(EBCT),该值的大小取决于活性炭滤池的作用。

当以去除臭和味为主时,接触时间一般为8~10min;当以去除COD Mn 为主时,接触时间一般为12~15min 。

炭床的厚度根据试验结果,一般采用2~2 5m 较为合理。

若厚度小于2m,则滤速偏低,滤池占地14给水排水 Vol 29 No 9 2003面积大,不经济;而厚度大于2 5m,则炭床反冲洗不干净。

梅林水厂生物活性炭滤池的EBCT采用12 min,炭床厚度采用2 0m,滤速为10m/h。

活性炭种类采用柱状煤质炭,直径为1 5mm,长为2~3 mm。

碘值采用900mg/g,亚甲兰值采用200mg/g。

炭床的反冲洗方式在设计时进行了试验比较。

单独采用水冲方式,炭床冲洗不干净,老化的生物膜难以去除,炭床间容易形成泥球;而采用气、水二阶段反冲洗,经观测效果较好,老化的生物膜均能被有效地去除。

其原因主要是:生物活性炭滤池过滤周期长,一般在4~7d,采用气冲可以先松动和摩擦炭床,使老化的生物膜脱落,之后再用水将其冲洗干净。

设计气冲强度采用12~14L/(s m2),水冲强度采用6~8L/(s m2)。

冲洗历时气冲阶段为3 min,水冲阶段为7min。

单层生物活性炭滤池出水一般都会出现微生物指标超量现象,为解决这一问题,试验在炭床下铺设0 3m厚的石英砂,粒径为0 7~1 2mm。

数据表明,在过滤周期14d的情况下,进入滤后水中的微生物数量可减少80%以上,但再增加砂床厚度,微生物的去除效果不明显。

若过滤周期为7d,则微生物的去除率可达到90%左右。

生物活性炭滤池单池面积设计采用96m2,单池宽4 2=8m,单池长12m,中间H槽排水,两侧V形槽进水。

滤池出水采用气动调节蝶阀控制恒水位过滤,炭床最大过滤水头设计采用1 1m。

滤池底部配水采用长柄滤头小阻力系统,净高为0 75 m。

单格生物活性炭滤池的布置见图4。

反冲洗水泵采用3台Omeg a350-36A离心泵, 2用1备,单泵Q=1380m3/h,H=10m,N=55 kW。

反冲洗风机采用3台3L53WD三叶罗茨风机, 2用1备,单机Q=39 9m3/min,H=5m,N=55 kW。

3 水质指标与经济指标梅林水厂臭氧生物活性炭深度处理工艺出水主要水质指标如下:(1)感官性指标:嗅阈值 3,色度 5度,浊度图4 活性炭滤池剖面示意0 2NTU。

(2)理化指标:COD M n 1 5mg/L,DO(溶解氧) 5mg/L。

(3)毒理性指标:THMs<80 g/L。

(4)致突变指标:Ames试验呈阴性(MADM>4 L/皿)。

梅林水厂臭氧生物活性炭深度处理60万m3/d 规模时的经济指标如下:(1)单位水量投资278元/m3。

(2)单位制水总成本0 18元/m3。

其中,折旧与大修理基金为0 08元/m3;臭氧系统运行电耗为0 03元/m3;氧气消耗费用为0 03元/m3。

(3)单位制水经营成本0 12元/m3。

(4)单位制水固定成本0 10元/m3。

(5)单位制水可变成本0 08元/m3。

4 结语(1)梅林水厂常规处理工艺的出水,经臭氧生物活性炭深度处理后,其出水水质达到了可直接饮用的目标。

(2)以预臭氧代替预氯化,减少了氯化消毒的副产物,提高了供水水质。

(3)预臭氧接触池接触时间为4min,臭氧前端为1点投加,最大投加量为1 5mg/L,有效水深为6 m。

(4)后臭氧接触池接触时间为10m in,臭氧沿水流方向分3点投加,最大投加量为2 5mg/L,有效水深为6m。

(5)臭氧尾气破坏采用催化媒处理器,催化介质采用M nO2填料。

每格臭氧接触池设1个安全阀,其工作压力为 3kPa。

给水排水 Vol 29 No 9 200315(6)生物活性炭滤池EBCT采用12m in,炭床厚度采用2m,砂床厚度采用0 3m。

气冲强度采用12~14L/(s m2),水冲强度采用6~8L/(s m2)。

(7)臭氧生物活性炭深度处理单位水量投资为278元/m3,单位制水总成本为0 18元/m3,其中臭氧系统运行电耗为0 03元/m3,氧气消耗费用为0 03元/m3,折旧与大修理基金为0 08元/m3。

作者通讯处:518031深圳市深南中路1019号万德大厦深圳水务集团利源设计咨询公司电话:(0755)82137888 2460E-mai l:huangnianl ong@waterchina com修回日期:2003 2 4消化污泥农用中重金属影响的研究张延青 谢经良 阚薇莉提要 对城市污水处理厂消化污泥中的重金属形态分布及农业利用后对土壤、果实的影响进行了分析、试验。

结果表明,消化污泥中8种重金属的化学形态以稳定态为主,植物可吸收量极少。

关键词 消化污泥 农用 重金属 化学形态 污染指数根据当前全国排放污水量计算,每年可排放污泥(含水75%)5000万t左右[1],其处理方法主要以垃圾场堆放为主,污泥的清运需要消耗大量的人力、物力,又易造成二次污染,因此,寻求污泥的资源化回收利用具有巨大的现实意义。

在国内,大部分污水处理厂都在为污泥的回收利用进行积极的探索、尝试。