臭氧活性炭工藝中最佳臭氧投加量的確定樣本

1、臭氧活性炭工藝中最佳臭氧投加量的確定李勇1,張曉健1,陳超1,張曉慧2,朱曉輝2,戴吉勝31清華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系，北京，1000842蘭州交通大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院，蘭州，7300703東莞市東江水務(wù)有限公司，東莞，523112摘要：臭氧投加量是臭氧活性炭工藝中重要的參數(shù)。直接影響凈水效果和處理費 用，本文經(jīng)過研究臭氧活巨炭工藝對水質(zhì)指標(biāo)的去除規(guī)律，確定了臭氧活性炭 工藝中的最佳臭氧投加量。試驗結(jié)果表明：臭氧投加量太于1. 5mgO3 / mgCODMn 臭氧參與反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率小于60%。當(dāng)原水中漠離子濃度為1015ug/L時，有效 臭氧投加量超過6. 6mgo3 / L水時，漠酸鹽的生成量

2、超過10ug/L。對于東莞市東江水務(wù)有限公司第四水廠來說，最佳的臭氧授加量應(yīng)該在1. 5mg03 / mgCODMn下。關(guān)鍵詞：臭氧活性炭：臭氧投加量；CODMn Uv254臭氧投加量是臭氧活性炭工藝的重要參數(shù)，直接影響凈水效果和處理費用。投加 量過低，達(dá)不到臭氧化的處理效果：如果投加量過高，易生成極性較強的中間 產(chǎn)物，不利于活性炭的吸附和生物降解.大劑量地投加炱氧還有可能增加臭氧副 產(chǎn)物的生成量，同時也大大增加臭氧發(fā)生系統(tǒng)投資和運行費用。因此臭氧投加量 的選擇是十分重要的。臭氧投加量與有機(jī)物的去除率并不是成線性關(guān)系，最佳的臭氧投加量因水中有 機(jī)物的種類和濃度不同而有所差異，應(yīng)經(jīng)過試驗確定。國

3、外對臭氧一生物活性炭 濾池的研究主要集中在對有機(jī)物、消毒副產(chǎn)物及其前體物物質(zhì)、臭氧化副產(chǎn)物 的去除，提高飲用水生物穩(wěn)定性的研究上。對于臭氧最佳投加量評價體系的研究 很少。本文經(jīng)過研究臭氧活性炭工藝在東莞市東江水務(wù)有限公司第四水廠對有機(jī) 物指標(biāo)去除特性和消毒副產(chǎn)物的生成情況，確定臭氧活性炭工藝中的最佳臭氧 投加量.1試驗裝置1.工藝流程濾池出水一臭氧氧化一生物活性炭濾柱圖1試驗裝置流程示意圖濾池出水一臭氧氧化一生物活性炭濾柱圖1試驗裝置流程示意圖Fig. 1 The experiment process and equipment1.2.試驗裝置規(guī)格尺寸T*各單元設(shè)備的規(guī)格尺寸見表1。名稱規(guī)格（

4、mm） 材料 HRT（min） 濾速名稱規(guī)格（mm） 材料 HRT（min） 濾速（m/h）臭氧反應(yīng)柱 0225 X 4000無縫鋼管15活性痍濾池 *300 X 4000有機(jī)玻璃158表l試驗設(shè)備的尺寸與參數(shù)Tab. 1 The characteristics of the experiment equipment臭氧接觸方式采用鈦板曝氣，有效深度3. 6m。活性炭采用破碎炭，填裝在直徑 為300mm的有機(jī)玻璃柱內(nèi)，填裝高度為2m,各柱子內(nèi)炭的型號如表2所示.運行時 濾池出水經(jīng)過曝氣頭與臭氧氣體接觸，自下而上同向流過臭氧接觸反應(yīng)柱，接 觸時間15min。臭氧化出水自上而下流過活性炭濾柱，濾速

5、8m/h,工作周期為七 天.采用氣水反沖，氣沖強度為55m3/(m2h),沖洗歷時2min:水沖強度為25m3 / (m2 - h),膨脹度為20%,歷時75min。，表2活性炭濾料性能參數(shù)Tab. 2 The characteristic of activated carbon碘值亞甲基蘭裝填密度規(guī)格廠家(mg/g)(mg/g)CgflL)8目以上16目以下900165542024.5山西新華2試驗材料和方法1.試驗材料氣體吸收瓶，碘量瓶，濕式氣體流量計2.2.試驗方法不同臭氧投加量下臭氧接觸塔的傳質(zhì)特性和對水質(zhì)指標(biāo)的去除效果每天調(diào)節(jié)不同的臭氧投加量，第二天早上如圖1所示取樣位置取樣測定水中

6、的臭氧濃度、CODMn、TOC、UV254、氨氮、漠酸鹽和尾氣的臭氧濃度指標(biāo)。3結(jié)果與討論1.臭氧投加量對CODMn的去除圖2不同臭氧投加量對COD】血去除效果圖2不同臭氧投加量對COD】血去除效果Fig. 2 The removal of CODm under different effective ozone dose有效臭氧投加量(mgOs/L H20)相對有效臭氧投加量(mgOa/xgCODfc)o臭氧出水-活性碳出水T潺后水臭氧出水T一活性炭出水圖2表示了不同相對有效臭氧投加量下水中CODMn的去除規(guī)律。濾后水的CODMn在1-1. 4mg/L。從圖中能夠看出，當(dāng)相對有效臭氧投加量小

7、于1. 2mg O3/mgCODMn時，臭氧對 CODMn的去除近似直線增長到O. 32mg,艮叮mg 03平均去除了O. 27mgCODMn。臭氧 的化學(xué)性質(zhì)極不穩(wěn)定，在空氣和水中都會慢慢分解成氧氣，在飲用水的pH7條 件下，臭氧與水中有機(jī)污染物以分子臭氧的形式反應(yīng)，可按下式分解：03 02+0。而理論上OCODMn即Img 0能夠去除ImgCODMn,貝JIm903能夠去除0. 33mgCODMn。因此，此時所投加的臭氧的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率大于82%。同理可得。當(dāng)臭氧投加量在1. 2mg03/mg-CODMn1. 5 mg03 / mgCODMn時，臭氧參 與反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率大于60%。當(dāng)臭氧投加量大

8、于1. 5mg03 / mgCODMn時，臭氧參與 反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率大于9%。另外單獨的活性炭工藝對CODMn的去除基本保持在O.25mg左右。因此從提高臭氧 利用率，降低成本的角度考慮，對于CODMn的去除來說，有效臭氧投加量應(yīng)該在 1. 5mg03 / mgCODMn以下。3. 2.臭氧投加量對TOC的去除圖3臭氧投加量對TOC的去除效果Fig, 3 the removal of TOC verse effective ozone dose圖3表示了在不同有效臭氧投加量下，臭氧活性炭對TOC的去除效果，進(jìn)水TOC在 1. 02. 2mg/L。從圖中能夠看出，當(dāng)有效相對臭氧投加量小于1. 2mg

9、03 / mgTOC 時，臭氧對TOC的去除很快上升到0. 3lmg.當(dāng)有效臭氧投加量大于1. 2mg03 / mgTOC時，臭氧出水TOC的去除摹本變化不大。當(dāng)臭氧投加量小于O. 7mg03 / mgTOC 時單獨的活性炭工藝對TOC去除基本保持在0. 2mg左右，當(dāng)臭氧投加量大于0. 7mg03 / mgTOC,單獨括性炭工藝對TOC的去除隨著臭氧投加量的增加而增加， 到臭氧投加量為1. 2mg03 / mgTOC時，單獨活性炭對TOC的去除達(dá)到0. 4mg。當(dāng)臭 氧投加量大于1. 2mg03 / mgTOC時，單獨活性炭對TOC的去除變化不大。這表明經(jīng) 臭氧處理后的水中有一部分生物不可降解的有機(jī)物被轉(zhuǎn)變成為生物可降解物質(zhì)， 臭氧投加量的增大，能夠增加水中可生物降解有機(jī)物的比例，增加水質(zhì)的可生 物降解性。因此，能夠認(rèn)為臭氧TOC的去除主要依靠生物活性炭的生物降解和吸 附。這種規(guī)律在臭氧對CODMn的去除中沒有表現(xiàn)出來，這是因為臭氧氧化使水中 的有機(jī)物更容易被高錳酸鉀氧化，從而不能完全表現(xiàn)出臭氧對CODMn的去除作 用。因此對TOC的去除來說，最佳的臭氧投加量為1.2mg03