O_3/BAC工艺中臭氧作用条件优化研究

为优化以长荡湖为水源的臭氧/上向流生物活性炭(O_3/BAC)工艺的运行效能,通过小试装置,采用响应面Box-Behnken设计方法,探究臭氧氧化过程中甲醛的生成规律;借助中试装置,研究臭氧CT值(C为水中臭氧浓度,T为臭氧接触时间)以及臭氧投加比例对O_3/BAC工艺处理效能的影响,优化臭氧运行参数。结果表明,臭氧氧化过程中,各水质因子对甲醛生成量的影响程度从大到小分别为TOC浓度、臭氧投加量、pH值和Br~-浓度,随着臭氧投加量的增大,出水中甲醛含量呈现先增大后减小的变化趋势;针对长荡湖水源,以COD_(Mn)、UV_(254)、氨氮、三卤甲烷生成势和甲醛为控制指标,建议臭氧CT值采用0. 45 mg·min/L(臭氧投加量为1 mg/L,臭氧接触时间为15 min),臭氧投加比例采用3∶1∶1;同时,液相色谱/有机碳测定仪(LC/OCD)分析结果表明,在该臭氧运行条件下,臭氧能明显改变有机物性质,有助于提高生物活性炭的处理效能。     

水解/接触氧化/BAF/O_3/BAC工艺处理采油废水

采油废水属于污染物浓度高、成分复杂、较难处理的工业废水,难以用单一的处理技术净化。采用"水解/接触氧化/BAF/O3/BAC"组合工艺对大港油田港东污水处理站的隔油池出水进行处理,当水解池的HRT为15 h时,对COD的平均去除率为28.7%,且此时的可生化性改善程度最好,出水平均B/C值达到0.40,提高了37.9%;接触氧化池的最佳停留时间为7.50 h,容积负荷为0.62 kg COD/(m3·d),此时对COD的去除率达到19.3%;BAF的最佳停留时间为1.46 h,容积负荷为2.55 kg COD/(m3·d),此时对COD的去除率为20.6%;在O3/BAC工段,当O3投加量为19.5 mg/L时,其发挥作用最佳。BAC单元抗冲击负荷能力较强,在负荷为1.61~2.78 kg COD/(m3·d)条件下,其出水水质都较好;在最佳试验条件下,经该组合工艺处理后的出水水质能稳定达到《天津市污水综合排放标准》(DB 12/356—2008)。     

O3/BAC工艺应用于城市污水深度处理

为使再生水适合不同用途,对经过混凝沉淀和砂滤处理的再生水进行了臭氧-生物活性炭的深度处理.在臭氧消耗量和反应时间分别为5 mg/L和10 min,BAC空床停留时间(EBCT)为10 min的条件下,臭氧-生物活性炭工艺对CODMn、DOC、UV254和色度平均去除率为32.4%、29.2%、48.6%和80.1%,出水CODMn、DOC、UV254和色度的平均值分别为3.3 mg/L、4.0mg/L、0.05 cm-1和2.0倍;臭氧生物活性炭工艺出水SDI《4,从而满足了反渗透系统的进水要求.     

O_3/BAF和BAF/O_3工艺处理石化二级出水的比较

采用O3/BAF和BAF/O3两种组合工艺对石化废水二级出水进行深度处理,探讨了在不同的臭氧投加量下,两种工艺对COD和NH3-N的去除效果,以及处理过程中废水中有机物分子质量分布的变化。结果表明,O3投加量为15 mg/L时,O3/BAF组合工艺对COD的去除率最高为32.8%,此时进、出水COD平均浓度分别为68.82、46.22 mg/L,但最高出水COD浓度50mg/L。而对于BAF/O3组合工艺而言,由于臭氧氧化后置,臭氧投加量越大,对COD的去除率越高,O3投加量20 mg/L时,BAF/O3工艺对COD的去除率要高于O3/BAF工艺,在O3投加量为25 mg/L时出水COD趋于稳定,且低于50 mg/L。SUVA和分子质量分布结果表明,在O3/BAF工艺中O3可以对废水起到预处理作用,使大分子物质转化为小分子物质,提高废水的可生化性,从而增强BAF单元对COD的去除效果。O3/BAF工艺的臭氧投加量为20 mg/L时,对NH3-N的去除效果最好,去除率为35.1%;而BAF/O3工艺对氨氮的去除与臭氧投加量的关系不大,试验过程中在12%左右。由于石化二级出水NH3-N平均在0.4~2.5 mg/L之间,可达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)中一级标准的限值。从保障最终出水水质的要求来看,BAF/O3工艺更适用于石化二级出水的深度处理。     

O3-BAC工艺的微生物群落结构解析

利用聚合酶链反应－变性梯度凝胶电泳（PCR-DGGE）对臭氧－生物活性炭（O3－BAC）工艺3个不同运行周期（18、8和4个月）中BAC上的微生物群落结构进行了解析，研究结果表明：对于生物量很少的饮用水处理系统，PCR-DGGE法能够有效地表征BAC上微生物群落结构的变化；随着运行时间的增加，BAC系统中菌群结构的相似程度和种群的多样性（条带数）逐渐增高，最初定植的菌株能在BAC上稳定存在，即生物系统具有良好的稳定性。     

O3/BAC工艺深度处理某工业园区废水的效果

开展了规模为36 m3/d的中试研究,考察了不同臭氧投加量下臭氧/生物活性炭(O3/BAC)工艺深度处理某印染制革工业园区污水厂生化处理出水的效果,探讨了作用机理.当臭氧投量为25 mg/L时对COD、色度、TOC、UV254的去除效果最佳,去除率分别为17.4％、54.3％、14.7％和47.5％.在生物活性炭挂膜启动期间,系统对COD的去除率先下降后上升,32 d后稳定在50％左右.在生物活性炭稳定运行期间,系统进水COD和色度平均值分别为100 mg/L和112.5倍,出水值则分别降至50 mg/L和5倍,达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)中的一级B标准.臭氧将大分子的有机物降解成小分子有机物后被生物活性炭吸附和氧化,同时产生部分微生物胞外分泌物及其代谢产物,TOC和UV254在分子质量＜1 ku区间的比例分别由进水的60.7％和58.8％增加至出水的66.8％和65.7％.     

杭州市南星水厂O3/BAC工艺的运行效果分析

杭州市南星水厂深度处理一期工程采用预臭氧、常规处理、后臭氧、生物活性炭工艺。结合生产性试验确定了预臭氧及后臭氧段的臭氧投量分别为0．30～0．60mg／L和1．50～1．70mg／L。工程投产后的运行结果表明：O、／BAC工艺对微污染源水的处理效果良好，对浊度、CODM。NH4^＋-N、NO2^--N的去除率分别为99．2％、（57％～77％）、（61％～99．7％）、（-25％～99．74％），出水浊度〈0．2NTU、色度〈3倍，CODMn、NH4^＋-N、NO2^-N分别为0．48～1．57mg／L及0．237、0．053mg／L以下；季节对O3／BAC工艺的净化效果影响较大，春、夏、秋季的除污效果较好，冬季的相对较差。深度处理工艺的制水成本为0．561元／m^3，较常规工艺的（0．447元／m^3）仅增加约0．114元／m^3。     

O3／BAC工艺中溴酸盐的控制

通过试验考察了活性炭、陶粒以及挂膜陶粒对溴酸盐的去除效果,分析了微生物对溴酸盐的降解作用。结果表明,在滤池以及生物活性炭滤池内成熟的微生物膜对溴酸盐有降解能力,溴酸盐去除量与水力接触时间的关系为9．16μg（L·h）。在活性炭（GAC）吸附以及微生物降解协同作用下,可以在不增加运行成本的基础上稳定、有效地控制溴酸盐。     

温度对O_3及O_3/H_2O_2工艺去除痕量阿特拉津的影响

研究了O3及O3/H2O2工艺在低温和常温条件下对实际水体中痕量阿特拉津的去除规律。结果表明:低温(5℃)条件下,O3分解相当缓慢,单独O3氧化工艺对阿特拉津的去除能力有限,而O3/H2O2工艺优势明显;常温(25℃)条件下,O3分解较快,单独O3氧化工艺就能有效降解阿特拉津,O3/H2O2工艺优势较弱。理论分析认为,O3完全分解条件下产生的羟基自由基的CT值与O3投量相关,而与H2O2投量无关。因此,H2O2投量应使O3在氧化接触时间内恰好完全分解为最佳,可以用剩余臭氧浓度作为指示参数来控制H2O2的投加。     

O3/BAC工艺中炭滤池pH值调节技术的研究

针对采用O3/BAC工艺的某自来水厂中炭滤池出水pH值大幅度降低的现象,根据炭滤池pH值变化的关键因素对其调节技术进行了研究,开发出了活性炭滤料原位酸碱改性技术,并从净水效果和经济性两方面对砂滤池前投加烧碱或石灰进行了对比研究.结果表明:先对活性炭进行烧碱浸泡改性,使其pH值平衡点提高至所需值,再在砂滤池前投加石灰调节待滤水pH值至该平衡点左右,经过炭滤池酸碱缓冲后出水pH值维持在该平衡点处,达到了调节pH值的效果,出水CODMn 、NH3-N、浊度等指标均能达标,且水质硬度从90.7 mg/L增加到了178.4 mg/L,对防止给水管网腐蚀有利.     

O_3/UASB/AUSB工艺处理煤气化废水的研究

提高可生化性是采用生化法处理煤气化废水的关键。采用O3/UASB/AUSB工艺处理煤气化废水,结果表明:与UASB/AUSB工艺相比,在O3投加量为20 mg/L、水力停留时间为30min的条件下,O3的引入能够提高煤气化废水的可生化性(B/C值达0.41),并提高了对总酚和COD的去除率;COD为4 500~8 000 mg/L、NH+4-N为190~210 mg/L、总酚为910~1 080 mg/L的煤气化废水经O3/UASB/AUSB工艺处理后,出水COD、NH+4-N、总酚浓度均满足二级排放标准。     

混凝/聚四氟乙烯中空纤维膜/BAC组合工艺中试

为应对南方地区饮用水源存在的氨氮和有机物季节性污染问题,开展了混凝/聚四氟乙烯中空纤维膜/生物活性炭组合工艺中试研究。结果表明,当膜通量为42 L/(m2·h)、反冲洗周期为2 h时,3 d内的跨膜压差稳定在2~4 k Pa。膜化学清洗液中有机物化学分级表明,引起膜污染的有机物主要为亲水性有机物。工艺能有效去除有机物和氨氮,对UV254和CODMn的去除率分别为67.1%和80.2%,对卤乙酸前体物的去除率为50.7%。原水氨氮为2 mg/L时,去除率为78.1%,工艺出水氨氮0.5 mg/L,无亚硝态氮积累,氨氮基本转化为硝态氮。膜和炭滤出水中粒径大于2μm的颗粒数分别低于10和50个/m L,工艺出水的微生物安全性得到有效保障。     

O_3-BEAC-UV/Cl工艺去除低温水中氨氮的研究

为解决低温水中氨氮难去除的问题,将新菌种——哈尔滨不动细菌HITLi 7~T(占总菌量的80%)和专利菌种、菌剂构建低温除氨氮的优势菌群,形成生物增强活性炭工艺(BEAC),并前置臭氧(O_3)氧化,后置紫外/氯耦合(UV/Cl),构成O_3-BEAC-UV/Cl新工艺,并在4种工况下运行,确定该工艺的最佳运行条件,分析其对消毒副产物的控制情况。结果表明,投加O_3可以提高水中可生物降解有机物(BDOC)的量,提高BEAC工艺对氨氮的去除率。当臭氧投加量为1~2mg/L,氯氮比为3~4,紫外光强为15 m W/cm~2时,O_3-BEAC-UV/Cl工艺可在0~1℃条件下将原水中1~2 mg/L的氨氮去除至0.2~0.3 mg/L,且消毒副产物生成量极低,满足《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)的要求。     

O_3/BEAC工艺去除低温水中氨氮的中试研究

为解决北方地区某水厂低温水中氨氮去除难的问题,在现场开展了两级臭氧/生物增强活性炭工艺(O_3/BEAC)去除氨氮的中试研究。利用含一株能去除低温水中氨氮的新菌种HITLi7~T构成的优势功能复合菌剂,构建了生物增强活性炭(BEAC),分别考察了进水氨氮浓度、两级臭氧投加量、BEAC滤柱滤速及其反冲洗方式对该工艺去除氨氮效能的影响,并确定了最佳工艺运行参数。结果表明,随着进水氨氮浓度的变化,O_3/BEAC工艺对氨氮的去除率始终比O_3/BAC工艺高;当原水温度为0~2℃、氨氮为1.5 mg/L时,BEAC滤柱滤速为4.47 m/h,一级臭氧投加量为2 mg/L、二级臭氧投加量为1 mg/L,采用单独水洗10 min、水洗强度为8 L/(m~2·s)的反冲洗方式,可使O_3/BEAC工艺的氨氮去除效能达到最佳。     

O3/BAC对氯化消毒副产物的控制作用

采用臭氧化—生物活性炭(O3／BAC)深度处理工艺去除水中消毒副产物前质的试验结果表明，该工艺能够有效去除水中消毒副产物前质，可控制氯化消毒副产物的生成，其中主臭氧化对三卤甲烷前质和卤乙酸前质均具有很好的去除效果，生物活性炭对卤乙酸前质表现出较好的去除效果，但对三卤甲烷前质的去除效果有限；藻类、有机物等在滤层的累积使得砂滤池在同一工作周期中的不同阶段对水中三卤甲烷前质的去除效果有所不同，因而需要合理设置砂滤池的反冲洗周期。臭氧化—生物活性炭工艺充分发挥了臭氧化和生物活性炭两种技术的优点，并相互促进和补充，能够充分保障饮用水的安全性。     

BAC滤池微生物分布及生长状况的分析

通过扫描电镜对生物活性炭(BAC)滤池内不同深度的微生物进行了观察分析,并对生长在活性炭滤料上的生物膜进行了分离培养,了解了炭滤池内微生物的分布情况和生长的优势品种.笔者认为,经过臭氧接触池处理后,在生物活性炭滤池里的炭粒表面存在大量的微生物,为避免其对出厂水的影响,对炭滤池出水的消毒处理非常重要.     

预氧化/BAC与常规工艺去除AOC的效果对比

为提高出水水质的生物稳定性,明确是否应在生物活性炭(BAC)滤池前设置预氧化工艺,比较了预氧化/生物活性炭联用工艺与常规给水处理工艺中AOC的变化规律及对有机物的去除效果.研究发现,常规给水处理工艺对AOC的去除率仅为31.8%,出厂水中高浓度的AOC造成了管网中细菌的再生长.高锰酸钾预氧化与生物活性炭联用工艺对AOC的去除率为67.7%,AOC浓度降至121μg//L,提高了水质的生物稳定性.臭氧预氧化与生物活性炭联用工艺对AOC的去除率为48.3%,低于单独活性炭工艺的;对有机物的去除效果则低于高锰酸钾预氧化/生物活性炭联用工艺的.可见,在生物活性炭前设置高锰酸钾预氧化单元,更有利于去除水中的有机物及保障水质的生物稳定性.     

Mn-Al_2O_3/O_3催化氧化深度处理制药废水

以活性氧化铝球为载体,采用静置、搅拌、超声3种方法制备了Mn-Al_2O_3催化剂,通过XRD、SEM等手段比较了不同方法制备的催化剂的性能。并采用以搅拌法制备的Mn-Al_2O_3催化剂与臭氧联用来处理制药废水,分析了臭氧投加量、Mn-Al_2O_3催化剂投加量、pH值和反应时间对处理效果的影响,同时对反应过程进行了动力学分析。试验结果表明,当制药废水体积为1 L、臭氧投加量为4. 8 g/h、Mn-Al_2O_3催化剂投加量为300 g、pH值为7、反应时间为30 min时,对COD的去除率高达55. 6%,且Mn-Al_2O_3/O_3催化氧化过程符合拟一级动力学方程,对COD的降解速率常数为0. 026 41 min~(-1)。     

采用Biolog法分析制药废水处理工艺中微生物多样性

采用水解酸化池、活性污泥池、曝气生物滤池组合工艺处理东北制药总厂的制药废水，在污泥驯化成功并运行稳定后，对COD和BOD，的去除率均在90％以上，出水水质达到了《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的二级标准。采用Biolog方法分析了接种污泥及各构筑物中微生物群落的多样性，结果表明，接种污泥和水解酸化池污泥的停滞期比活性污泥池污泥和曝气生物滤池生物膜的长，但各微生物群落在稳定期的平均活性相差不大。多样性指数分析结果表明，各构筑物中微生物群落的丰富度和均一性相近，但最常见的物种不同；主成分分析结果显示，3种污泥及生物膜对ECO板上碳源的利用情况存在差异。