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摘要：臭氧-生物活性炭工艺是一种先进的饮用水深度净化工艺，它将臭氧化学氧化、臭氧灭菌消毒、活性炭物理化学吸附、生物氧化降解四种作用紧密结合为一体。
关键词：臭氧-生物活性炭；深度处理
前言
臭氧-生物活性炭工艺一般设在砂滤之后，砂滤水经臭氧氧化后，其中一小部分有机物被彻底氧化为水和二氧化碳，大部分有机物转化为臭氧化中间产物，使原来不能被生物降解的有机物变为可生物降解的有机物，提高水的可生化性；臭氧在水中可以自动分解为氧，使活性炭床处于富氧状态，增强了活性炭表面好氧微生物的活性，形成生物膜，降解吸附在活性炭中的有机物，使活性炭得到更高程度的使用[1]。
1 臭氧-生物活性炭工艺机理
该工艺将臭氧化学氧化、臭氧灭菌消毒、活性炭物理化学吸附、生物氧化降解四种作用紧密结合为一体，它们互相促进，取得多重效应[2]。（1）.臭氧预氧化。臭氧初步氧化分解水中的有机物及其他还原性物质，降低生物活性炭滤池的有机负荷，同时使水中难以生物降解的有机物断链、开环，将大分子有机物氧化为小分子有机物，提高其可生化性和可吸附性，使其能够被生物降解。同时氧化水中溶解性的锰和铁，生成难溶性的氧化物，提高砂过滤的效果，提高锰、铁的去除率。臭氧在水中分解生成氧气，使生物活性炭滤池有充足的溶解氧（DO），使好氧微生物活性增强，提高了微生物增长潜力，加快了生物的氧化和硝化作用，延长了活性炭的使用寿命，加快了有机物的生物降解，从而提高了对有机物的去除效果[3]。（2）.生物活性炭处理。主要发挥以下几种作用：①破坏水中残余臭氧；②通过吸附去除化合物或臭氧副产物；③通过活性炭表面细菌的生物活动降解有机物；④吸附水中浓度较低、其他方法难以去除的有臭味或异味的物质；⑤附着的硝化菌还可以降低水中氨氮的浓度[4]。（3）.臭氧后氧化。破坏细菌体上的脱氢酶，干扰细菌的呼吸作用，导致细菌死亡；氧化有机物，如杀虫剂、清洁剂、苯酚等；去除DOC；氧化分解螯合物，如EDTA和NTA等[5]。（4）.氯消毒。由于臭氧的化学性质不稳定，不能在水中长期保留，为保证输送过程水质不受污染，在最后一步需进行氯消毒。
2 臭氧-生物活性炭工艺应用情况
1969年德国的布莱梅（Bremen）自来水公司深入广泛研究，将臭氧与生物活性炭处理连接起来，发现可以达到多重效果。常用的流程如图2.1所示[6]：
在这些小试和中试基础上，德国慕尼黑多奈（Dohne）自来水厂对其水处理工艺进行了重大的技术改造。随后意大利的都灵市新水厂、改建的佛罗伦萨市水厂、罗马市布拉契诺湖水厂和日本的几座水厂均采用臭氧-生物活性炭工艺[7]。
我国自20世纪80年代以来，各地对臭氧-生物活性炭工艺进行了广泛的研究：吴红伟等人[8]的研究结果表明，整个工艺对有机物的控制能力很好，UV254、DOC、BDOC、AOC、THMFP和 HAAFP的去除率分别达到95.1%、92.5%、98.4%、85.8%、63.1%和89.1%；叶辉等人[9]证明，臭氧-生物活性炭工艺对NH3-N有一定的去除能力。当进水中NH3-N浓度较高时，NO2-N在炭层内积累，可能生成致癌的亚硝胺类化合物；由于硝化反应过度消耗溶解氧，影响臭氧-生物活性炭工艺去除有机物的效率。
目前，该工艺已经在我国很多大中城市推广使用：
一、大庆化肥厂水厂、大庆龙凤净水厂和大庆乙烯净水厂三个水厂先后采用“滤后水→臭氧→生物活性炭→石英砂过滤→出水”的水处理工艺流程，可将水中CODMn由常规工艺处理后原水的4~6mg/L降低到0.5~2.0mg/L。同时，通过工程菌活化活性炭技术，解决了水温在0~4℃时CODMn有时超标的问题。出水浊度和煮沸浊度分别降到0~1NTU和1~2NTU，水质得到很大改善[5]。
二、臭氧-生物活性炭深度处理黄浦江上游原水结果显示：出水的CODMn和UV254浓度分别为2.96 mg/L和0.053 cm-1，二者去除率分别为29.95%和48.83%；氨氮去除率与进水氨氮浓度成正比，但是有一限值，须控制进水氨氮浓度≤1.5 mg/L；对污染物的去除受水温、进水浓度、EBCT以及臭氧有效投量等多因素的影响[10]。
三、天津市某管道直饮水厂以市政给水为水源，采用臭氧-生物活性炭工艺，对COD5及氨氮的去除率可分别达到67.90%和83.33%，色度可以降低到5度以下，耗氧量降低到2mg/L以下，并大幅降低了水中的“三致”物质[11]。
3 结语
由于生物活性炭滤池中的微生物对环境的变化适应能力不同，导致滤池出水亚硝酸盐氮相对富集，所以滤池进水的有机负荷不能太大。总之，随着人们对环境质量标准和水质要求的不断提高，臭氧-生物活性炭工艺作为一种优水质、低能耗、无污染的绿色水处理工艺将获得广泛的发展和应用。
参考文献：
[1]于秀娟，张熙琳，王宝贞等.臭氧-生物活性炭工艺去除水中有机微污染物[J].环境污染与防治，2000，（04）
[2]陆少鸣，黄海真，方平等.臭氧-生物活性炭在给水深度处理中的应用[J].水处理技术，2006，（10）
[3]于万波.臭氧生物活性炭技术在微污染饮用水处理中的应用[J].环境技术，2003（2）：11~15
[4]Rajala-Mustonen R L，Heinonen-Tanski H.Effect of advanced oxidation processes on inactivation of coliphages [J].Water Science and Technology，1995，31（5~6）：131~134
[5]Graham，Nigel J D.Removal of humic substances by oxidation/biofiltration processes-a review [ J].Water Science andTechnology，1999，35（9）：141~148
[6]祁鲁梁，李永存.水处理工艺与运行管理实用手册[M].北京：中国石化出版社2002.596~632
[7]左社强，唐志坚，张平等.臭氧-生物活性炭饮用水处理技术及其应用前景[J].能源工程，2003（1）：33~36
[8]吴红伟.臭氧组合工艺去除饮用水源水中有机物的效果[J].环境科学，2000，（4）：29~33
[9]叶辉.O3-BAC工艺处理高氨氮原水的问题探讨[J].水处理技术，2001，27（5）：300~302
[10]贺道红，高乃云，曾文慧等.臭氧生物活性炭深度处理黄浦江上游原水[J].中国给水排水，2006，（01）
[11]王蕾，范国翔.臭氧-生物活性炭工艺在直饮水厂中的应用[J].天津城市建设学院学报，2006，（03）
论文作者:孙婷1,张旭2,金鹏3
论文发表刊物:《基层建设》2015年3期供稿
论文发表时间:2015/9/10
标签：臭氧论文; 活性炭论文; 生物论文; 有机物论文; 工艺论文; 水中论文; 滤池论文; 《基层建设》2015年3期供稿论文;