臭氧/紫外－生物活性炭去除水中微量有機物的方法
2023-05-18 23:56:51
專利名稱：臭氧/紫外－生物活性炭去除水中微量有機物的方法
技術領域：
本發明屬水處理技術領域，涉及一種將臭氧/紫外技術與生物處理技術結合用於水淨化的方法，尤其適用於被微量有機物汙染的水的深度淨化，是一種給水和優質飲用水生產技術。
另一方面，水中微量有機物汙染的問題越來越突出，如飲用水源中存在的微量天然有機物和各種各樣的有毒有害的人工合成有機物、飲用水中的消毒副產物以及可能存在的痕量內分泌幹擾物和持久性有機物，汙水回用中也遇到一些微量有機汙染物所構成的不安全性。傳統的水處理技術，如絮凝—砂濾—消毒方法很難有效地將水中微量的有機物去除。現在也開始將臭氧氧化—生物活性炭技術應用於飲用水的處理，來淨化水中微量有機汙染物。然而，由於臭氧與有機物反應有較強的選擇性，即與某些物質反應較快，而與某些物質反應的很慢，不能很有效地降解所有有機物；此外，單獨的臭氧氧化單元中，臭氧由氣相向水相的傳質也不太理想，臭氧不能充分地溶解到水中，導致臭氧的利用效率不高。其結果是，在臭氧氧化單元，有機物的去除效果不佳，水中難生物降解的汙染物轉化為可生物降解的比例有限，不利於後續生物處理，即影響後續生物活性炭的處理效果，導致整個臭氧氧化—生物活性炭工藝對微量有機物的去除效率不盡理想。而單獨採用臭氧/紫外方法處理水中微量有機物，雖然能比較徹底地去除水中的有機汙染物，但是完全降解有機物所需的處理時間很長，導致處理成本很高，其實際應用受到限制。
本發明提供了一種臭氧/紫外—生物活性炭去除水中微量有機物的方法，其特徵在於該方法主要包括下述的臭氧/紫外和生物活性炭兩個單元待處理的水從臭氧/紫外反應器的下部進入，臭氧氣體從所述反應器的底部通入，所述臭氧氣體經過所述反應器中的布氣板與水均勻混合；所述反應器內置外罩石英套管的紫外燈，水和臭氧氣體向上流經反應器，停留時間在4～20min之間，水中的有機汙染物被去除或轉化；初步處理後的水中從所述反應器的上部出水口流出，臭氧尾氣從所述反應器的氣體排放口排出；經上述初步處理的水從生物活性炭反應器的一側流入，水流經所述反應器中填充的生物活性炭層，停留時間在10～80min之間，水中有機汙染物被生物降解、去除；處理後的水從所述反應器另一側流出。
在臭氧/紫外單元投加的臭氧量可以根據進水水質和出水的水質目標確定，在0.5mg/L～10mg/L之間；待處理水在臭氧/紫外單元和生物活性炭單元的停留時間越長，臭氧投加量越高，則水處理的效果越好，處理後水的水質越好，但是會增加處理成本。
本發明是將臭氧/紫外和生物活性炭技術有機的組合在一起，並應用於微汙染水的深度淨化。本發明的優點是(1)將臭氧/紫外和生物活性炭組合在一起，利用臭氧/紫外易於改變化合物結構而改善可生物降解性能的優點，而利用生物活性炭技術能經濟有效去除可生物降解有機物的優點，從而經濟高效地淨化水中的汙染物。與單獨的臭氧/紫外處理技術相比，這種方法更為經濟。(2)與臭氧—生物活性炭方法相比，本發明所述的臭氧/紫外—生物活性炭方法提高了臭氧在水中的傳質，對有機汙染物的去除效率更高。
實施例一臭氧/紫外—生物活性炭方法淨化水庫水。
如
圖1所示，水庫水從臭氧/紫外反應器100的下部進入，臭氧氣體從所述反應器的底部通入，臭氧投加量為3mg/L，所述臭氧氣體經過所述反應器中的布氣板103與水均勻混合；所述反應器的中心內置外罩石英套管102的紫外燈101，水和含有臭氧的氣體向上流經反應器，停留時間在16min之間，水中的有機汙染物被去除或轉化；初步處理後的水中從所述反應器的上部出水口105流出，臭氧尾氣從所述反應器的氣體排放口104排出；經上述初步處理的水從生物活性炭單元反應器200一側的進水口205流入，水流經反應器中填充的生物活性炭層201，停留時間在15min之間；水中有機汙染物被生物降解、去除，處理後的水從所述反應器另一側出水口202流出。
根據水中汙染物的濃度及處理要求，還可以往生物活性炭單元中曝氣。生物活性炭單元運轉一段時間後，要進行反衝洗以更新生物活性炭的表面，反衝洗水從生物活性炭單元的下部出水口202流入，經過礫石203和生物活性炭層201，最後從上部反衝洗水出水口204排出。
如表1所示，採用單獨的臭氧/紫外方法，水中總有機碳(TOC)的去除率為13.8％，高錳酸鹽(CODMn)的去除率為22.8％，對254nm紫外光吸收值(UV254)的去除率為68.4％；而採用本發明所述的臭氧/紫外—生物活性炭方法，則相應的去除率分別為40.7％、47.0％和79.0％，去除率分別提高195％、106％和15％。可見，臭氧/紫外—生物活性炭方法對水中有機汙染物的去除效率大大高於臭氧/紫外方法。
表1 臭氧/紫外—生物活性炭方法對水庫水的淨化效果
注O3/UV為臭氧/紫外方法；O3/UV+BAC為臭氧/紫外—生物活性炭方法。
實施例二臭氧/紫外—生物活性炭方法淨化城市汙水處理廠二級出水。
採用臭氧/紫外—生物活性炭方法淨化城市汙水處理廠的二級出水，其中待處理的水在臭氧/紫外單元的停留時間為16min，在生物活性炭單元的停留時間為15min。當臭氧/紫外單元的臭氧投加量分別為2.5mg/L、6mg/L和9mg/L時，對水中汙染物的去除效果見表2。臭氧投加量為2.5mg/L時，臭氧/紫外方法對水中總有機碳(TOC)和高錳酸鹽指數(CODMn)的去除率分別為23.5％和30.1％，而本發明所述的臭氧/紫外—生物活性炭方法對TOC和CODMn的去除率則分別達到41.3％和53.8％，分別提高76％和79％；臭氧投加量為6mg/L和9mg/L時，去除率提高比例也均在60％以上。臭氧/紫外—生物活性炭對有機汙染物的去除效果大大優於臭氧/紫外方法。
表2 臭氧/紫外—生物活性炭方法對二級出水中有機物的去除效果
注O3/UV為臭氧/紫外方法；O3/UV+BAC為臭氧/紫外—生物活性炭方法。
權利要求
1.臭氧/紫外—生物活性炭去除水中微量有機物的方法，其特徵在於該方法主要包括下述的臭氧/紫外和生物活性炭兩個單元待處理的水從臭氧/紫外反應器的下部進入，臭氧氣體從所述反應器的底部通入，所述臭氧氣體經過所述反應器中的布氣板與水均勻混合；所述反應器內置外罩石英套管的紫外燈，水和臭氧氣體向上流經反應器，停留時間在4～20min之間，水中的有機汙染物被去除或轉化；初步處理後的水中從所述反應器的上部出水口流出，臭氧尾氣從所述反應器的氣體排放口排出；經上述初步處理的水從生物活性炭反應器的一側流入，水流經所述反應器中填充的生物活性炭層，停留時間在10～80min之間，水中有機汙染物被生物降解、去除；處理後的水從所述反應器另一側流出。
2.根據權利要求1所述的去除水中微量有機物的方法，其特徵在於所述臭氧/紫外單元中的臭氧投加量為0.5mg/L～10mg/L。
全文摘要
臭氧/紫外－生物活性炭去除水中微量有機物的方法，屬水處理技術領域。為了解決現有技術中去除水中微量有機汙染物效率低，處理成本高的問題，本發明公開了一種臭氧/紫外－生物活性炭去除水中微量有機物的方法，包括臭氧/紫外和生物活性炭兩個單元待處理的水從臭氧/紫外反應器的下部進入，臭氧氣體從反應器的底部通入，臭氧氣體經反應器中的布氣板與水均勻混合；反應器內置紫外燈，水和臭氧氣體向上流經反應器，停留時間為4～20min，水中的有機汙染物被去除或轉化；初步處理的水流入填充生物活性炭層的反應器，停留時間為10～80min，水中有機汙染物被生物降解、去除。本發明能高效地去除有機汙染物，處理成本低，效果好。
文檔編號C02F9/14GK1446760SQ0312293
公開日2003年10月8日 申請日期2003年4月26日 優先權日2003年4月26日
發明者張彭義, 祝萬鵬, 李來勝, 餘剛, 蔣展鵬, 韓文亞, 簡麗 申請人:清華大學