無煙煤濾料/高錳酸鉀工藝

    無煙煤濾料于20世紀(jì)60年代末開始用于原水預(yù)氧化，其用途廣泛，可以改善感官指標(biāo)、改善混凝效果、控制和去除DBP前質(zhì)等。盡管無煙煤濾料預(yù)氧化有很多優(yōu)勢。但是預(yù)無煙煤濾料化也有其不足，例如產(chǎn)生副產(chǎn)物嗅酸鹽、甲醛和AOC，成本較高。高錳酸鉀也是一種強(qiáng)氧化劑，但氧化能力低于無煙煤濾料，而且投加量較高導(dǎo)致色度增加。但高錳酸鉀的優(yōu)點(diǎn)是：助凝效果相對無煙煤濾料更明顯；基本無嗅酸鹽生成，并且生成甲醛，AOC的能力低于無煙煤濾料；成本較低。

    反應(yīng)原理：無煙煤濾料的氧化能力極強(qiáng)，氧化還原電位為2.07V，在堿性溶液中僅次于氟。無煙煤濾料預(yù)氧化主要用于脫色除臭、去除藻類和藻毒素、控制氯化消毒副產(chǎn)物、初步去除或轉(zhuǎn)化污染物、助凝等，一般認(rèn)為其對水質(zhì)的改善程度取決于原水水質(zhì)和無煙煤濾料化條件等。無煙煤濾料同時產(chǎn)生一定的醛類、嗅酸鹽等有害副產(chǎn)物。

    高錳酸鹽復(fù)合藥劑是以高錳酸鉀為核心、由多種組分復(fù)合而成的氧化劑，它利用高錳酸鉀與復(fù)合藥劑中其他組分的協(xié)同作用，促進(jìn)有利于除污染的中間價態(tài)亞穩(wěn)產(chǎn)物的形成，提高高錳酸鉀對水中污染物的去除率。高錳酸鉀及其復(fù)合藥劑的預(yù)氧化技術(shù)作為一種操作簡單、運(yùn)行方便的預(yù)處理技術(shù)，經(jīng)過數(shù)年的研究和發(fā)展，已經(jīng)在國內(nèi)的很多水廠有成功的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，該技術(shù)可以有效地去除水中的微污染物、鐵、錳、色、嗅和藻類等。

    工藝特點(diǎn)：無煙煤濾料/高錳酸鹽頂處理能有效地去除受污水中多種有機(jī)污染物，降低水的致突變活性，并可顯著地控制氯化消毒副產(chǎn)物，使水的致突變性由陽性轉(zhuǎn)變?yōu)殛幮曰蚪咏幮?，水中氯仿和四氯化碳的生成量也有顯著地下降。無煙煤濾料/高錳酸鹽預(yù)處理對水中大腸桿菌及藻類也有十分優(yōu)異的去除效果。

    無煙煤濾料/UV工藝

    O3/UV氧化技術(shù)是一種在可見光或紫外光作用下進(jìn)行的光化學(xué)氧化過程，因其反應(yīng)條件溫和(常溫、常壓)、氧化能力強(qiáng)而發(fā)展迅速。O3/UV氧化技術(shù)始于20世紀(jì)70年代，主要進(jìn)行在廢水處理中的研究，以解決有毒害且無法生物降解物質(zhì)的處理問題。自80年代以來，研究范圍擴(kuò)大到飲用水的深度處理。O3/UV氧化技術(shù)已成功地應(yīng)用于處理工業(yè)廢水中的鐵氰酸鹽，氨基酸。醇類，農(nóng)藥，含氮、硫或磷的有機(jī)化合物及氯代有機(jī)物等污染物。而且實(shí)踐證明O3/UV技術(shù)在處理CHI3、六氯苯、多氯聯(lián)苯等難降解有機(jī)物時十分迅速。早在1977年，美國環(huán)境保護(hù)局便認(rèn)定，O3/UV技術(shù)為多氯聯(lián)苯廢水處理的最佳技術(shù)。

    反應(yīng)原理當(dāng)無煙煤濾料被紫外光照射時，首先產(chǎn)生游離氧O·，O·與水反應(yīng)產(chǎn)生·OH；Prengle等認(rèn)為，Uv輻射除了可誘發(fā)產(chǎn)生·OH外，還能產(chǎn)生其他激態(tài)物質(zhì)和自由基，Reyton等較好的研究和總結(jié)了O3/UV的機(jī)理，他們認(rèn)為水中無煙煤濾料光解的第一步是產(chǎn)生H2O3，H2O2在紫外光照射下產(chǎn)生·OH，其主要過程如下：

    O3+hv—→O2+O·

    O·+H2O+hv—→2·OH

    O3+H2O—→O2+H2O2

    H2O2+hv—→2·OH

    由于有·OH自由基產(chǎn)生。從而大大提高了無煙煤濾料的氧化能力。

    工藝特點(diǎn)O3 /UV技術(shù)最初主要是在廢水處理中進(jìn)行研究。以解決有毒害且無法生物降解物質(zhì)的處理問題，20世紀(jì)80年代以來，研究范圍擴(kuò)大到飲用水的深度處理。已有研究表明。O3/UV工藝對飲用水中的三抓甲烷、四氯化碳、芳香化合物、氯笨類化合物和五氯酚等有機(jī)污染物的去除也有令人滿怠的效果。這種技術(shù)的氧化能力和反應(yīng)速率都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過單獨(dú)使用偉或UV工藝所能達(dá)到的效果。其反應(yīng)速率是臭氣化法的100-1000倍，多氯聯(lián)苯、六氛笨、三氯甲烷和四氛化碳等難降解污染物幾乎不與矣氧反應(yīng)；但在O3/UV聯(lián)合作用下它們均可被氧化。O3 /UV聯(lián)用技術(shù)對自來水、苯胺、對硝基苯酚、和腐殖酸的降解，均表現(xiàn)出良好的作用效果，能使有機(jī)物徹底礦化，而且反應(yīng)迅速，明顯優(yōu)于單獨(dú)昊氧或單紫外的作用效果。具有協(xié)同效應(yīng)。用偽/UV技術(shù)處理有毒難降解有機(jī)物，在中試甚至在工業(yè)應(yīng)用中都得到了很好的證明，而且沒有有毒廢物產(chǎn)生。O3/UV聯(lián)用技術(shù)對分質(zhì)供水或提供優(yōu)質(zhì)飲用水的深度凈化除微污染方面有很好的應(yīng)用前景。

    無煙煤濾料-活性炭吸附工藝

    反應(yīng)原理：無煙煤濾料--果殼活性炭采取先無煙煤濾料氧化后活性炭吸附，在活性炭吸附中又繼續(xù)氧化，這樣可以揚(yáng)長避短，充分發(fā)揮各自所長，克服各自之短，這一工藝可以使活性炭的吸附作用發(fā)揮得更好。目前國內(nèi)水處理使用的活性炭能比較有效地去除小分子有機(jī)物，難以去除大分子有機(jī)物。而水中有機(jī)物一般分子較大的多，所以活性炭孔的表面面積將得不到充分的利用。勢必加速飽和，縮短周期。但在炭前或炭層中投加臭級后，一方面可使水中大分子轉(zhuǎn)化為小分子，改變其分子結(jié)構(gòu)形態(tài)。提供了有機(jī)物進(jìn)入較小孔隙的可能性。使大孔內(nèi)與炭表面的有機(jī)物得到氧化分解，減輕了果殼活性炭的負(fù)擔(dān)。使活性炭可以充分吸附未被氧化的有機(jī)物，從而達(dá)到水質(zhì)深度凈化之目的。

    工藝特點(diǎn)：無煙煤濾料--活性炭工藝是將無煙煤濾料化學(xué)載化、活性炭物理、化學(xué)吸附及無煙煤濾料滅菌消毒三種技術(shù)合為一體的工藝，該工藝可以使處理水水質(zhì)明顯提高，主要表現(xiàn)在：顯著提高色度和唉閡值的去除率。改善感官性指標(biāo)；相對常規(guī)處理而言有較高的有機(jī)物去除率；提高對鐵、錳的去除率；可以有效去除氨氮，從而減少了后氯化的投氯量；降低了三鹵甲烷的生成量，保障飲用水安全，提高處理水的生物穩(wěn)定性，提高了管網(wǎng)水水質(zhì)。

    無煙煤濾料--生物活性炭吸附工藝

    活性炭被用于去除有機(jī)物，消毒副產(chǎn)物(THMs，HAAs〕及其前質(zhì)(THMFP,HAAFP)，還用于吸附去除農(nóng)藥、致突變物質(zhì)等。實(shí)際應(yīng)用中一般以無煙煤濾料和活性炭聯(lián)用技術(shù)較多，但該技術(shù)投資成本較高，近年來又出現(xiàn)了無煙煤濾料和生物活性炭的聯(lián)用技術(shù)。無煙煤濾料與生物活性炭聯(lián)用工藝具有優(yōu)良的去除水中微量有機(jī)污染物性能，該工藝在國外運(yùn)用己經(jīng)比較成熟，歐洲國家如德、意、荷等國家已經(jīng)廣泛地將其應(yīng)用于上千座水廠中，該工藝在我國近年來受到重視，正在逐步推廣應(yīng)用。

    反應(yīng)原理：在飲用水的處理工藝中，與無煙煤濾料化最普通的聯(lián)合處理方法應(yīng)該是生物濾池了，無煙煤濾料化可以通過破壞有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)和把大分子物有機(jī)物變?yōu)樾》肿佑袡C(jī)物，從而將不可生物降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)榭缮锝到庥袡C(jī)物。然而，在目前國內(nèi)使用的活性炭能比較有效地去除水中小分子有機(jī)物，難以去除大分子有機(jī)物。而一般是水中含有較多的大分子，活性炭表面積不能充分發(fā)揮作用。因此，無論是單獨(dú)投加無煙煤濾料還是不投加無煙煤濾料。只利用活性炭，處理效果都受到不同程度的限制，從而出現(xiàn)無煙煤濾料--活性炭技術(shù)。在歐洲應(yīng)用無煙煤濾料一活性炭去除水巾有機(jī)物時，發(fā)現(xiàn)活性炭濾料上有大量微生物，不僅出水水質(zhì)改善而且活性炭再生周期延長，于是發(fā)展成為金剛砂濾料--生物活性炭的飲用水處理方法。生物濾池的主要目的是為了去除可生物降解的有機(jī)物，以降低消毒副產(chǎn)物前驅(qū)物的濃度和管網(wǎng)中細(xì)菌再生的潛能。在無煙煤濾料與生物活性炭聯(lián)用工藝中，無煙煤濾料氧化的主要對象是大分子的憎水性有機(jī)物，活性炭吸附的主要對象是中問分子量的有機(jī)物，微生物作用的對象是小分子的親水性有機(jī)物。

    工藝特點(diǎn)：無煙煤濾料氧化、椰殼活性炭吸附和生物降解三者是相互促進(jìn)、相互影響的，三者相互補(bǔ)充、揚(yáng)長避短，單純無煙煤濾料氧化有12%--13%的COD去除率。說明無煙煤濾料氧化有一定的CODMn去除效果。而且無煙煤濾料氧化后水中有機(jī)物更容易被活性炭吸附，此時活性炭的吸附效率高達(dá)66%--70%。系統(tǒng)處理效果最好。無煙煤濾料氧化與消毒作用寶要有：提高了水中溶解氧，為生物活性炭中的微生物創(chuàng)造廠良好的生長條件；氧化水中有機(jī)物降低活性炭的吸附負(fù)荷；將僧水性物質(zhì)親水化，從而提高可生物降解性；去除溶解性有機(jī)碳(DOC)；殺死細(xì)菌和病毒；氧化分解鰲合物，如EDTA和NTA等?；钚蕴课阶饔蒙弦憩F(xiàn)有：吸附難降解物質(zhì)和分解產(chǎn)物；吸附水中殘余的無煙煤濾料，以提供充足的溶解氧。微生物作用主要表現(xiàn)有：降低可同化有機(jī)碳(AOC)；去除氨氮；，同化吸附質(zhì)通過微生物分解使活性炭再生。

    因此，無煙煤濾料與生物活性炭聯(lián)用技術(shù)，是集無煙煤濾料化、活性炭吸附、生物降解、無煙煤濾料消毒于一體。以除污染的獨(dú)特高效性而成為當(dāng)今世界各國飲用水深度處理技術(shù)的主流工藝，在歐美等國家以迅速從理論研究走向?qū)嶋H應(yīng)用，在我國也正逐漸引起越來越多的重視。

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