组合工艺在农村饮水工程中的应用

'中国资源综合利用Vo1．28。No．2。环境保护ChinaResourcesComprehensiveUtilization2010年2月组合工艺在农村饮水工程中的应用赵海华．孙迎霞(1．孝感学院城市建设学院，湖北孝感432100；2．中南市政设计研究院，武汉430010)摘要：根据我国农村微污染水源水的水质情况和农村饮水工程中存在的问题，并结合考虑农村的实际情况．提出了涡旋混凝低脉动沉淀给水一曝气生物滤池一臭氧活性炭联用组合工艺来处理我国的农村微污染水源水。关键词：微污染水；涡旋混凝；曝气生物滤池；活性炭中图分类号：TU991．53文献标识码：A文章编号：1008—9500(2010)02—0048-03ApplicationofUnitedCraftinRuralDrinkingWaterProjectZhaoHaihuaI，SunYingxiaz(1．UrbanConstructionInstituteofXiaoganCollege，Xiaogan432100，China；2．CentralandSouthernChinaMunicpalEngineeringDesignandResearchInstitute，Wuhan430010，China)Abstract：Accordingtothewaterqualitysituationofruralmicro-pollutedrawwaterandtheproblemsinruraldrinkingwaterprojectinChina，wetakeintoaccounttheactualsituationinruralareas，putforwardalowpulseofprecipitationcoagulationvo~exwater-biologicalaeratedfilter-combinationofozone-activatedcarbonprocesstodealwithruralmicro—pollutedsourcewater．Keywords：slighflycontaminatedwater；whirlandflocculatio；BAF；activatedcarbon根据全国农村饮水安全现状调查评估报告，农除率。村自来水的普及率为38％，农村饮水工程中存在着混合问题的实质是混凝剂水解产物在水中的多方面的问题，供水设施不完善；水源水质不达标；扩散问题，水中胶体颗粒同时脱稳并凝聚，是取得工程设计不合理、施工不规范等。良好絮凝效果的先决条件，也是节省投药量的关解决我国农村饮水问题，除了选择合理的水源键。混凝剂水解产物在水中的扩散包括宏观扩散和地、建立权责明晰灵活有效的管理运行体制、加强亚微观扩散两个步骤．前者由大涡旋的动力作用所水质检测等措施，还应从技术方面加强，尽快建立致，扩散系数很大，可在短时间内完成，后者的扩散起适合分散供水，管理比较简单方便的、处理效果系数则比前者小几个数量级。所以亚微观扩散在水好的水处理工艺。应该考虑在强化常规的基础上，处理反应的动力学因素中起决定性作用，与宏观扩预处理工艺与深度处理工艺相结合协作，开发出管散规律不同的是，亚微观扩散的实质是层流扩散，理简单，处理效果好，尤其适合分散式供水的组合当研究尺度接近湍流微结构尺度时，物质扩散过程工艺。所以在此基础上，提出了涡旋混凝低脉动沉不一定是从浓度高的地方往低的地方扩散。在湍流淀给水一曝气生物滤池一臭氧活性炭联用组合工艺水流中亚微观传质主要是由惯性效应导致的物质来处理我国的农村微污染水源水。迁移造成的，特别是湍流微涡旋的离心惯性效应。按照这一理论，目前市场上出现的管式微涡初级混1涡旋混凝低脉动沉淀给水凝设备和立管串联式初级混凝设备．通过利用高比强化混凝是净水处理的一项新的工艺技术，通例高强度微涡旋离心效应来克服亚微观传质阻力。过增加混凝剂的投药量、改变混凝剂的匹配或调整增强其传质速率，均匀、快速、高效混合，在很短的pH值，保证浊度去除率的同时提高水中有机物去时间内实现药剂的充分扩散，使混凝剂水解产物迅收稿日期：2009—11-O1基金项目：孝感学院湖北小城镇发展研究中心，项目编号：2009K702。作者简介：赵海华(1978一)，女，河南许昌人，工学硕士，讲师，主要从事水处理的教学和研究工作。—．48． 第2期赵海华等：组合工艺在农村饮水工程中的应用。环境保护速到达水体每一细部，合理的混合速度梯度和停留术抗冲击的能力强，对微污染水的处理特别有效。时间。生成大而密实的A级矾花。粒径1．2mm～2．4在农村微污染水源水处理中是非常有前途的一项mm。这两种设备不仅比传统的静态混合器大幅提技术。高了处理能力，而且也大大节省了投药量。混合时2曝气生物滤池间仅为3～30S，效果非常好絮凝是给水处理最重要的工艺环节，滤池出水水源水生物处理的目的是去除那些传统方法水质主要是由絮凝效果决定的。传统的絮凝工艺絮不能有效去除的污染物．如可生化降解的有机物和凝时间大概为2O～30min．絮凝的效果也不太好。根氨氮、亚硝酸盐氮、铁和锰等。微污染水源水生物预据微涡旋理论。水中只有涡旋尺寸与颗粒相近的微处理工艺是利用填料作为生物载体，微生物在曝气涡旋才能引起颗粒的相互碰撞，所以如能产生更多充氧的条件下生长繁殖，富集在填料表面形成生物的微涡旋，就能提高絮凝效率。涡旋混凝低脉动沉膜。溶解性的有机污染物与生物膜接触过程中被吸淀给水处理技术在絮凝池的流动通道上增设了多附、分解和氧化，氨氮被分解或转化成高价形态的层小孔眼格网，水流通过网格的区段是速度激烈变硝氮。这种预处理工艺管理方便、污染物去除率较化的区段，也是惯性效应最强、颗粒碰撞几率最高高、运行费用低、运行效果稳定、受外界环境影响的区段：而且通过网格后。湍流的涡旋尺度大幅度小。经其处理后出水的有机物、臭味、氨氮、细菌和减小，微涡旋比例增强，涡旋的离心惯性效应增加，浊度等，均有不同程度的降低，使后续处理的矾耗有效地增加了颗粒碰撞次数：同时由于过网水流的和氯耗减少惯性作用，矾花会产生强烈的变形。而变形揉动作曝气生物滤池是20世纪80年代末新兴的一用可使矾花中处于低吸能级的部分达到高吸能级．种水处理技术，是以颗粒状填料及其附着生长的生从而使通过网格的矾花变得更加密实。通过科学布物膜为主要处理介质，充分发挥生物代谢、生物过设小孔眼网格．可控制湍流剪切梯度，从而形成均滤、生物膜和颗粒填料的物理吸附作用，集生物氧匀密实、易于沉淀的矾花。絮凝时间可缩短到5～10化作用和固液分离为一体的水处理装置。与普通快min，大幅度提高了沉淀效率。滤池相比．曝气滤池是在其下部或底部增加了曝气沉淀设备的运行好坏直接影响出水水质，经常系统，根据水流方向不同，分为上向流和下向流两使用的斜管沉淀中，斜管中大的矾花颗粒在沉淀中种。其中上向流装置，气水流向相同，使布水、布气与水产生相对运动，会在矾花颗粒后面产生小涡更加均匀．同时，在水气上升过程中可把底部截留旋，这些涡旋的产生于运动造成了水流的脉动，于的SS带入滤池中上部，增加了滤池的纳污能力，延是对反应不完全小颗粒的沉淀起到顶托作用，从而长了工作周期，所以现在经常采用。影响出水水质。而涡旋混凝低脉动沉淀给水处理技曝气生物滤池对微污染原水中有机物的去除术中的小间距斜板沉淀设备则解决了这些问题。此受原水水质影响较大，对COD~,的去除率为5％一设备的沉淀面积与排泥面积相等，取消了侧向约45％，对COD的去除率为20％～60％L；曝气生物滤束，总排泥面积是普通斜管的4倍多，所以排泥无池中微生物固定生长的特点使微生物在反应器内障碍；另外，由于间距明显减小，矾花沉淀距离也明能够获得较长的停留时间，因此亚硝化细菌和硝化显变短，使得决定沉淀池出水水质的小矾花也更多细菌有足够的时问进行积累，从而使BAF对水中的可以沉淀下来氨氮的去除有良好的效果，且受源水水质影响较涡旋混凝低脉动沉淀给水处理技术混合只用小，其去除率普遍达80％以上。另外，BAF工艺对3～30S，反应时间5～10min，沉淀池上升流速2．5～浊度、色度、铁、锰等也有较好的去除效果。曝气生3．5mm／s．所以处理效率提高．占地面积小，节省基物滤池用于预处理时，可消耗源水中大部分可生物建投资，经济效益显著；另外，该工艺使沉淀后水的降解的有机物，减少了给水管网中细菌滋生的可能浊度稳定在3度以下，滤后水接近0度，所以处理性，提高了饮用水的生物稳定性；同时，可降低源水水质优，社会效益好，水质效益也可观；此外，该技中的有机物和氨氮的含量，可以减少消毒过程中消——49- 。环境保护中国资源综合利用第2期毒副产物的产生量，提高饮水的安全性；而且，可以子转化为小分子，改变其分子结构形态，提供有机降低水中胶体物质的Zeta电位，使水中的胶体颗物进入较小孔隙的可能性，使大孔内与炭表面的有粒更加容易脱稳凝聚．降低混凝过程中混凝剂的投机物得到氧化分解，减轻了活性炭的负担，使活性量，从而降低水处理的成本[23。刘金香等采用沸石炭可以充分吸附未被氧化的有机物，从而达到水质曝气生物滤池处理微污染源水时，在停留时间为深度净化的目的。此技术在我国很多水厂都取得了15～60rain、气水比为1：1、水温为17～26℃的条件较好的处理效果。下，处理CODm为6．1-10．8mg／L、NH4+一N为2．3-5．深度处理技术对控制饮用水污染和提高水质2mg／L的微污染源水时，对CODNH4+--N、发挥了较好的作用，但都有其局限性。例如，生长有UV254、浊度的平均去除率分别为31．2％、94．8％、细菌的细小活性炭颗粒会在水力冲刷作用下，流人9．3％和67．1％。且抗冲击负荷能力强_3_。最后的氯化处理，由于附着在活性炭颗粒上的细菌采用曝气生物滤池进行过滤，可以进一步有效聚体比单个的细菌细胞对消毒剂有更大的抗性。一去除污染水中的有机物等，出水水质效果好，适合般的氯化消毒往往难于杀死这些细菌。因此，可以农村小型分散式供水的情况，且管理简单，适应广考虑采用预处理技术来弥补它们的不足，预处理技大农村的管理水平。容易微型化，特别适合在农村术对水中的污染物进行初级去除，可以更好地发挥小型和微小型水处理工程中使用，便于制造一体化常规处理的作用，减轻常规处理和深度处理的负的净水器。担，提高和改善饮用水质。3臭氧活性炭技术4结论常用的深度处理技术有臭氧氧化、活性炭吸(1)涡旋混凝低脉动技术投资省、占地少、处理附、臭氧活性炭、膜技术、光催化氧化等。仅用臭氧效率高、水质好、制水成本低等，对农村水源水的处氧化或仅采用活性炭吸附．对于微污染水的处理效理特别有效。果都不佳；膜技术产水量小，成本高，不适合我国农(2)曝气生物滤池作为预处理工艺，可直接去村的实际情况；光催化氧化法在实际的水质条件下除源水中的污染物，对后续的给水处理工艺也产生也不可能将有机物完全矿化。而臭氧与活性炭联非常有利的影响。用，用于农村给水时，具有高效、饱和周期长的特(3)在深度处理方面，臭氧活性炭技术已成为点。所以特别适合我国农村的饮用水处理。微污染水源水处理的主流。臭氧将水中一部分有机物氧化成CO和I-I20，(4)前者各项技术有机结合起来，可以充分发将有机大分子分解成中间产物，改善了有机物的可挥各自的技术特点和优势进行综合治理，可以达到生化性及吸附性，炭床中大量好氧微生物对有机物在最低成本下的最佳处理效果。所以，臭氧一曝气生进行降解，提高了处理效率，延长了炭的使用寿命。物滤池一强化常规处理一活性炭吸附一消毒组合工艺活性炭具有巨大的表面积和发达的空隙，是一种良处理农村饮用水将有很好的效果。好的吸附剂．用于给水处理，主要去除溶解性有机参考文献物、嗅味、微污染物质等。臭氧活性炭采取先臭氧氧化后活性炭吸附，在活性炭吸附中又继续氧化，这I桑军强，王占生J3AF在微污染源水生物预处理中的应用[J]．样可以充分发挥各自所长．使活性炭的吸附作用发中国给水排水，2003．19(2)：21—23．2周云，戴婕，王占生，等．曝气生物滤池在上海周家渡挥得更好。目前国内水处理使用的活性炭能有效地水厂的应用[J]．中国给水排水，2002，18(10)：6—8．去除小分子有机物．但难以去除大分子有机物。而3刘金香．娄金生．陈春宁．沸石曝气生物滤池预处理微污染水中有机物一般分子较大．所以活性炭孔的表面面源水[J]．中国给水排水，2005，21(6)：38-40．积将得不到充分利用，势必加速饱和，缩短周期。但(责任编辑／王博琼)在炭前或炭层中投过臭氧后。一方面可使水中大分-50-'