无锡中桥水厂臭氧一活性炭深度处理工艺的运行研究邹琳，笪跃武，周圣东，胡侃（无锡市自来水总公司，江苏无锡２１４０７３）摘要：中桥水厂臭氧．生物活性炭深度处理工程是无锡优质安全供水工程之一．本文概述了项目背景，工程规族与水厂现有工艺流程，通过对臭氧一活性炭运行条件、主要污染物去除的研究，以及对管理经验、运行维护成本的分析，为其他以高藻，微污染特性为水源的水厂提供借鉴经验．关键词：深度处理；臭氧活性炭；污染物去除；碘值；生物量；运行成本ＷｕｘｉＺｈｏｎｇｑｉａｏＷａｔｅｒＳｔｕｄｙｏｎＯｐｅｒａｔｉｏｎｏｆＯｚｏｎｅ－ＡｃｔｉｖｅＣａｒｂｏｎＰｒｏｃｅｓｓｉｎＰｌａｎｔＺＯＵＬｉｎ，ＤＡＹｕｅ－ｗｕ，ＺＨＯＵＳｈｅｎｇ－ｄｏｎｇ咖ＷａｔｅｒＳｕｐｐｌｙＧｅｎｅｒａｌＣｏｍｐａｎｙ，Ｗｕｘｉ２１４０７３。
Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｏｚｏｎｅ－ｂｉｏｌｏｇｉｃａｃｔｉｖｅｃａｒｂｏｎｐｒｏｃｅｓｓｆｏｒａｄｖａｎｃｅｄｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆＺｈｏｎｇｑｉａｏｗａｔｅｒｐｌａｎｔｉｓｏｎｅｏｆｗａｔｅｒｓｕｐｐｌｙｐｒｏｊｅｃｔｆｏｒｓａｆｌｙａｎｄｑｕａｌｉｔｙ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｂａｃｋｇｒｏｕｎｄａｎｄｔｈｅｓｃａｌｅｏｆｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｐｌａｎｔａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．ＴｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｎｄＣＯＳｔｏｆ０３－ＢＡＣ，ｒｅｍｏｖａｌｏｆｃｏｎｔａｍｉｎａｎｔｓａｎｄｍａｎａｇｅｒｉａｌｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｓａｒｅｓｔｕｄｉｅｄａｓａｋｅｙｉｓｓｕｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｏｆｒｅｓｅａｒｃｈｃａｎｐｒｏｖｉｄｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｉｎｔｒｅａｔｉｎｇｍｉｃｒｏ－ｐｏｌｌｕｔｅｄａｎｄａｌｇａｅｌａｄｅｎｒａｗｗａｔｅｒｆｏｒｏｔｈｅｒｗａｔｅｒｐｌａｎｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ａｄｖａｎｃｅｄｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔ；Ｏｚｏｎｅ－ｂｉｏｌｏｇｉｃａｃｔｉｖｅｃａｒｂｏｎ；Ｃｏｎｔａｍｉｎａｎｔｓｒｅｍｏｖａｌ；Ｉｏｄｉｎｅｖａｌｕｅ；Ｂｉｏｍａｓｓ；Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｃｏｓｔ１项目背景２００７年无锡“５．２９”太湖蓝藻爆发事件发生后，社会各界对环境治理，太湖保护的重视达到了空前高度，在水源治理、调水引流、取水点优化延伸、蓝藻打捞、强化处理、控源截污、生态恢复、工程建设等多项举措保障下ｆｌ】，太湖水源水质逐年好转（部分指标见表１），从以Ⅳ类和Ｖ类为主的水体，转为以ＩＩ类和Ⅲ类为主的水体。
裹１中桥水厂２００６年－２０１１年水源水质情况‘ｊ『、～竺．２００６年２００７矩２∞８年２００９年２０１０年月２０１１年１．７７．７７．５７．７７．５７．７７．６ｐＨ浊度（ＮＴＵ）５４．１５２．６５４．６４８．７４８．７３８．４藻类（万个／Ｌ）１７３８２３０８１４９５８１５１３７２２８４ＣＯＤ（ｍｇ／Ｌ）６．３９５．４９４．６５４．１２３．８４２．８７溶解氧（ｍｅ／Ｌ）８．４８８．７４９．５８９．１８８．７６１０．５Ｎｌ－１３－Ｎ（ｍｅ／Ｌ）１．１６Ｏ．７８Ｏ．５５０．１２Ｏ．１２Ｏ．１０Ｎ０２－Ｎ（ｒａｇ／Ｌ）０．０９４０．０２９０．０１３０．００７Ｏ．０１９０．００６尽管如此，太湖仍易受气候、水利、外排污染的影响，原水水质波动较大，夏季常受高．１９３．藻威胁，冬季存在嗅味较重，有机物含量高等问题，常规处理工艺对太湖水质突变的应对能力相对有限，而水厂是水源污染时保护饮用水安全的最后屏障，因此在现有常规工艺基础上增加更为有效、实用的深度处理技术如臭氧一生物活性炭工艺，对处理以高藻、微污染为特点的水源具有显著作用，能进一步保障城市生活饮用水水质【２埘。
２工艺介绍２．１工程规模中桥水厂于２０１０年年底在原有６０万吨／日常规处理工艺“混凝．沉淀．砂滤一消毒”和１５万吨／日超滤膜系统的基础上建成６０万吨／日臭氧．活性炭处理工艺。
臭氧一活性炭与超滤膜的联用可大大提高自来水的微生物安全性和化学安全性，强化对有机物、Ｎｉｌ３－Ｎ、颗粒物质、藻类、两虫等的去除效果，降低嗅味，改善口感，达到优质安全供水的目的【９Ⅲ】。
中桥水厂现有总工艺流程见图ｌ。
２．２臭氧一活性炭工艺流程２．２．１提升泵房图１中桥水厂工艺流程示意图Ｆ毡．１ＦｌｏｗｃｈａｒｔｏｆＺｈｏｎｇｑｉＩｏＷ＿ｔｅｒＰＩ－砒生物炭滤池调节池提升泵房按１５万吨／日分为４组。
每组泵房内设潜水轴流泵６台，４用２备，考虑进水室上下水位变化对流量的影响采用全变频控制，单台流量１３００＂－一２０００ｍ３／ｈ，扬程９．５＂－６．５ｍ，功率５５ＫＷ。
２．２．２臭氧系统中桥水厂采用美得华株式会社２０ｋｇ／ｈ臭氧发生器３台，２用ｌ备，臭氧设计最大投加量为２．０ｍｇ／ｌ，均为后臭氧：臭氧发生器的气源为纯氧，通过外购方式获得，液氧罐容积５０ｍ３。
臭氧接触池与提升泵房合建，也可分为四组，每组又分为独立的２格，采用全封闭结构。
臭氧接触池有效水深６ｍ，分三阶段曝气反应．接触时间依进水方向约为４．０ｒａｉｎ、５．５ｍｉｎ和５．５ｍｉｎ，臭氧投加量１．Ｏ～２．Ｏｍｇ，ｌ，设计按４５＂５５％、２５＂－＇３５％和１５－～２５％布气。
曝气采用微孔曝气，臭氧向上，水流向下，充分接触，臭氧投加以水量为前馈条件与水中余臭氧这～后馈条件进行共同控制。
每组接触池内逸出的臭氧经负压收集、热催化剂破坏分解成氧气后．１９４－－－＿＿－。
＿＿＿－＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿－－＿－＿＿＿＿・＿＿＿Ｉ－－ｏ’。
ｏ。
－－。
＿。
・・＿・＿－＿＿＿＿・＿＿＿＿＿＿＿＿＿－＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ｌ＿＿＿＿－＿－－■＿＿＿＿＿＿＿＿・＿－＿＿－＿－Ｉｏ＿－ｌ＿ｌ・－＿ｌ－・＿－＿＿ｏ＿－＿＿＿＿●ｌ，‘・＾～■－口排入大气，排出的气体中臭氧浓度应小于０．１ｍｇ／Ｌ。
２．２．３生物活性炭滤池（１）活性炭滤池池型滤池池型为翻板滤池，该池型具有结构简单，过滤效果好，反冲后滤料洁净度高，滤料流失率低的特点。
翻板滤池采用独特的横向与竖向双层配水配气层形式，使得其有较为均匀的布气与布水性能。
与臭氧接触池对应有四组滤池，每组滤池分为７格，设计单格尺寸９６ｍ２，空床滤速９．８ｒｎ／ｈ。
（２）活性炭滤池滤层结构滤池采用双层滤料结构：上层滤料为颗粒破碎炭（卡尔冈压块破碎炭和山西新华柱状破碎炭），新炭碘值１０３０－１０５０ｍｇ／ｇ，亚甲基蓝值１６５．１９０ｍｇ／ｇ，炭层厚度为２．１ｍ，主要用于吸附水中嗅味，去除有机物并作为挂膜载体；下层滤料为ｄｌｏ＝０．６ｍｍ，不均匀系数１．３的石英砂，厚度Ｏ．６ｍ，主要起去除浊度，截留水中微生物，防止生物穿透的作用；承托层ｄ＿－－２～，１６ｍｍ，厚度０．４５ｍ。
（３）活性炭滤池运行程序裹２活性炭滤池运行程序冲洗方式强度时间／水位频次备注气冲６０ｍ３／ｈ．ｍ２１８０ｓ小水冲１０ｍ３／ｈ．ｍ２７０ｓ冲洗周期、冲为防止跑炭，捧水时翻板①洗强度、冲洗大水冲６０ｍ３／ｈ．ｍ２６０ｓ阀不一次性开足，开启时水冲小水冲１０ｍ３／ｈ．ｍ？７０ｓ方式随进出②水水质、炭层分三步骤：（１）开度１０％，大水冲６０ｍ３／ｈ－ｍ２６０ｓ液位从１．６ｍ降至０．８ｍ：挂膜情况等③中水冲４０ｍ３／ｈ．ｍ２９０ｓ（２）开度４０％，液位降变化不断调初滤水处理静置４５ｍｉｎ后过滤或初滤水回用整。
至０．４ｍ：（３）开度８０％．水位蓄高至０．８ｍ冲洗方式为“气冲＋水冲”，见表２。
过滤周期与冲洗强度可根据滤池进出水水质、炭层表面生物量、活性炭物理性质等进行调整。
反冲洗水来自高位水箱，水冲强度通过水冲总阀门及单格滤池反冲阀门联合控制，采用快速开启可调开启度的电动蝶阀。
３臭氧一活性炭系统的运行管理３．１水质变化・１９５．表３中桥东厂各环节出水水质检澍艉告采样地点采样地＾采样地＾检测项目单位检测项目单位橙■项目单位＃ｔｍ擞薅ｍ砂滤出炭游Ⅲ砂游ｍ炭游ｍｍ总太脑曹群铁ｍ班总群ｍ耐热大腑菌群锰ｍ叽总氮１ｍ４．９。
１０‘２Ａｘｌ０‘大＊壤希＆蕾耗氧量ｍ叽＃类菌落总教挥发酚共ｍ∥Ｌ滇化物ｍ扎ｍ砷Ｉｍ总Ｂ放射性Ｂ“Ｌ叶埠素ａ铺Ｉ耐Ｌ一氯二溟■娩ｍ４酸盐ｍｍ氯Ｌ烯ｍ培ｆ六价’ｍ以＝氯一澳十烷ｌｌ以＿——＝氯十烷ｌ¨ｌ耐ＬｍＩＪｎ硒ｍ徽囊蕞毒素一埔ｍ＝氯Ｌ烯ｍ硝酸盐ｍ氟氟ｍ—Ｌｌｌ“ｍ土臭蠢ｍｍ口氯化硪ｌｍ■基异莰■Ｌ２ｍ氯苯ｍ浑浊度ＮＴＵｉ硝酸盐氨ｍ扎｝６烯Ｉｌ扎臭和味擐总有机穰ｍ阴高ｆ台成洗涤剂ｍ中桥水厂臭氧活性炭系统投运之后，其应对太湖原水有机微污染、高藻等水质问题的能力不断提高。
表３中列出普通砂滤池出水与臭氧活性炭出水水质指标的检测值，可见经臭氧活性炭系统深度处理后，出水中总有机物含量大幅降低，氯化消毒副产物的含量已基本检不出，藻类、氨氮、嗅味等指标得到改善，主要污染物的去除原理见３．２节分析。
３．２主要污染物的去除分析３２１臭氧接触对污染物的去除效果（１）臭氧对有机物的去除在臭氧接触环节中，臭氧的强氧化性可将水中复杂的大分子有机物分解成次级小分子产物如羧酸、醇、醛、乙二酸、丙二酸等，这些生成物仍为有机物，因此臭氧对ＣＯＤ的去除影响并不明显，对ｕｖ瑚和ＴＯＣ的平均去除率也仅为９４７％和６６６％，见图２一图４，但能通过后续炭滤池的吸附和降解作进一步的去除。
薰辩惴ｉｉｉ粼濉ｉ。
：Ｖ兰ｌｌ辫．：ｍｊ薹一蠹｜｜ｌ蝴㈣薹厘亘二二二二二二二竺竺竺竺兰氨原于周围的电子云密度低，即使是具有强氧化能力的臭氧分子也难以夺去其电子，因此臭氧和ＮＨ３－Ｎ的反应速度非常慢，其氧化有机氮的结果就是增加水中ＮＨ３－Ｎ的浓度［１２１。
（３）臭氧对Ｎ０２－Ｎ的去除臭氧对Ｎ０２．Ｎ的去除不明显，因原水中ＮＯ：－Ｎ本底较低，通常臭氧前后水中的Ｎ０２－Ｎ都在检测限附近（０．００１－０００２ｎ虮），见图６。
（４）臭氧对藻类的去除臭氧对藻类有杀灭作用，在进水藻类较低的情况下去除率不高．而当进水藻类浓度增加时，臭氧对藻类的细胞破衰４臭氧对藻类的去除蛀果砂滤出水臭氧出水去除率日期（个几）（十忆）２０∞坏作用就逐渐体现出来，见表４，臭氧接触还能有效控制藻类增多时附带的藻腥味。
３２２生物炭滤池对污染物的去除效果（１）生物炭滤池对有机物的去除炭滤池对有机物指标，，去除率均较高，以ＣＯＤ（见图７）为例生物炭滤池的运行规律如下：①炭滤池运行１’初期（２０１１年１月初，平均水温为３℃），因水温较低¨且滤池刚投运，生物膜未长成，但ＣＯＤ去除较高，最２０ｌ高可达７０％以上，此时完全依围７生物炭滤池对ｃｏＤ№的去除蛙累靠新炭的吸附作用；②随后Ｆ镕７Ｅｆｆｅｃｔｏｆｂｉｏｌｏｇｉｃａｃｔｉｖｅｃａ岫ｆｉｌｍｒ∞ｃ０Ｄ№ｒｅｍｏｖａｌＣＯＤ的去除率逐渐下降，至３月２日，平均去除率降至最低３９７％，此后ＣＯＤ的去除率又再度上升，并一直稳定在４５％左右，该变化与水温的升高有密切的关系（２月．３月．平均水温已上升至１１℃），此时炭层上已有少量生物，在以活性炭吸附为主．生物膜降解为辅的双重作用下共同去除水中有机物，从炭滤池对ＵＶ２５４和ＴＯＣ的去除效果也可看出类似的规律；＠有机物的去除率同进水中各自的浓度成正相关，即当进水ＣＯＤ高时，去除率也较高，反之亦然，通过对水质数据跟踪发现即便在原水水质水质条件较好的情况下，炭滤池出水ＣＯＤ、Ｌｒｖ埘的最低值分别为０．４加５ｍｇ／Ｌ，００２５－－００３０，一般不会再低于以上区间，此现象说明原水中或者经臭氧氧化后的水中仍有部分有机物不可被活性炭吸附或不能被生物降解．且含量较为固定。