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臭氧-生物活性炭联合应用提高电厂补给水水质
作者:管理员    发布于:2016-09-30 09:16:25    文字:【】【】【

  臭氧-生物活性炭联合应用提高电厂补给水水质张瑛洁S郗丽娟高燕宁S田野S马军"(1.东北电力学院,吉林市132012;2.哈尔滨工业大学市政环境工程学院,黑龙江哈尔滨150090)针对于目前火力发电厂补给水中的有机物含量过高的问题,采用臭氧-生物活性炭(0-BAC)工艺对其进行处理。实验结果表明,当0的投加质量浓度为3mg/L、接触时间为20min、炭柱停留时间为20min,0-BAC工艺对,02的平均去除率为52.57,UV254的平均去除率为68.15.同时0和BAC协同作用使0-BAC的活性炭柱出水水质稳定,延长了活性炭的使用寿命。实验表明,03-BAC工艺在锅炉补给水处理中的应用可行。

  臭氧-生物活性炭;补给水处理;有机物20世纪60年代起源于德国,在西欧的自来水厂应用较广泛。利用臭氧预氧化作用初步分解水中有机物及其他还原性物质,以降低生物活性炭的负荷,同时臭氧可以使水中难降解的有机物断裂开环,使它们能被生物降解;臭氧氧化工艺还能在处理水中起到充氧的作用,使生物活性炭有充分的溶解氧,用于生物氧化的作用。活性炭能够迅速地-28-吸附水中的溶解性有机物,同时也能富集水中的微生物;活性炭表面吸附的大量有机物也为微生物提供了充足的养分。在有丰富的溶解氧的情况下,微生物以有机物为养料来生存和繁殖,同时也使活性炭表面得以再生,从而使其有继续吸附有机物的能力,即大大地延长了活性炭的再生周期。

  笔者以松花江上游吉林某热电厂的补给水为研究对象。由于该水体有机物污染严重,原水经混凝、澄清、过滤后,C0DMn仍在5mg/L左右,而凝胶型离子交换树脂要求进水C0Dmi< 2mg/L.补给水系统中有机物过高将造成离子交换树脂的污染,致使树脂的工作交换容量降低,制水周期缩短,制水量下降,酸碱耗增加,出水水质下降,更为严重的是有机物进入热力系统,将造成热力设备的酸性腐蚀。所以提高对有机物的去除效率,对确保补给水的水质和热力设备的安全运行具有十分重要的意义。笔者旨在验证在补给水生产工艺的预处理部分增设臭氧-生物活性炭工艺的可行性,为将来的现场改造提供理论依据和运行参数。

  1试验部分1.1原水水质及检测方法水质及分析方法见表1.表1水质及分析方法项目原水水质分析方法试验装置由高位水箱、臭氧发生器、臭氧接触吸收柱、生物活性炭过滤柱、臭氧尾气吸收装置组成。臭氧接触吸收柱与生物活性炭柱均为!

  50mmX800mm的玻璃柱,臭氧接触吸收柱内部填料为!2mmX2mm的玻璃环,装填的高度为670mm.生物活性炭过滤柱内活性炭的装填高度为540mm,有效的装填体积为89700mm3,臭氧发生器的额定电压为220V的交流电,大进气速度为50L/min,发生臭氧的体积分数为0.582.尾气吸收装置是由硫代硫酸钠和碘化钾以及淀粉溶液组成,当硫代硫酸钠消耗完时,就会有游离的碘单质出现,表示臭氧吸收装置已经失效。臭氧发生器产生的3由吸收塔的底部进入吸收塔扩散于水中,试验水则自高位水箱逆向由吸收塔的顶部进入吸收塔。通过调节流量控制水在反应器中的停留时间。

  1.2活性炭的挂膜首先利用取自吉林市污水处理厂活性污泥的菌种进行培养和驯化,使之能适应试验用水的生存环境,直到不必再加入营养基和磷酸盐以及氮盐,只用原水就可以使之正常的生存、工作。在培养驯化30天以后,微生物菌种就可以挂膜了。

  活性炭的挂膜采取动态水循环的方法,利用粒状活性炭的物理吸附性能将微生物吸附在其表面。即将盛有微生物溶液的容器置于高处,然后使溶液以缓慢、均匀的流速通过活性炭过滤柱。挂膜的时间需12h,每两小时一个循环,完成一个循环后静置20min.经过6个循环以后,微生物会在粒状活性炭的表面形成一层均匀的薄膜。运行的初期,微生物的量可能大于原水中的有机物需要的量,会造成微生物的泄漏。但运行到达稳定的阶段后,微生物的分裂和死亡降解的量会相同,形成动态的平衡状态。2结果与分析2.1 0-停留时间对氧化效果的影响试验用水中有机物种类较多、数量微小,不宜做到单项检测,故试验采用测定比较简单、结果较为可靠的C0Dfc表示有机物的总量。水样中紫外吸光值测定基于大多数溶解性有机物对紫外光的吸收,尤其是不饱和烃类和芳香族化合物吸收紫外光更为强烈,能够敏捷地反映臭氧对水中有机物的去除。

  图i停留时间对出水的影响由可以看出:(1)原水经过臭氧氧化,COD9的值不仅没有降低,反而有所升高,原因是原水中开始不能被高锰酸钾氧化的有机物,经过臭氧的氧化后,由于物质的形态的改变,又可以被高锰酸钾氧化了,导致7081的值升高,这说明臭氧的氧化能力比高锰酸钾还要强,是一种良好的氧化剂;(2)停留时间在10min以前,COD的值变化很快,说明臭氧与有机物发生反应需要一定的时间;(3)008在20min以后的变化不大,说明在20min以后水中的有机物氧化已趋于稳定;(4)吸光度的变化趋势和COD9的变化是一致的;(5)在通入臭氧后,氧化的佳时间是20min. 2.2生物活性炭接触时间对氧化效果的影响为了取得生物活性炭过滤器运行接触时间的佳值,我们进行如下实验将臭氧氧化部分与生物活性炭过滤器分离,在臭氧接触吸收柱的后面置一个中间水箱。臭氧氧化部分的运行参数:臭氧的投加质量浓度为3~4mg/L、接触时间为20min;分别调整流量,使生物活性炭过滤器的接触时间分别为5min、10min、15min、20min、25min、30min;在生物活性炭过滤器出口取样,分别测定其7081和UV25+的值。实验结果表明:在接触时间小于20min时,出水的CODi和UVm的值随着接触时间的增加不断的降低,这说明出水中有机物的量在不断的降低。在接触时间大于20min后,出水中COD)和UVm的变化趋于缓慢,基本维持在一个稳定的值,这时随着接触时间的增长,水中有机物不再随着时间的增加而降低。因此,生物活性炭过滤器的佳接触时间为20min. 2.3O/-BAC工艺对有机物去除率的影响臭氧-生物活性炭联用系统是利用臭氧-生物活性炭的协同优势,对水中的有机物进行联合降解,现考察该系统对有机物的去除效果,进出水的COD)DUVw变化如。

  O/-BAC工艺处理时水中COD和UV254的变化由可知,原水在经过整个系统后,有机物的含量有明显的降低,其中(的平均去除率为52.574,+54的平均去除率为68.154. 3臭氧-生物活性炭系统的技术经济分析3.1臭氧-生物活性炭的技术特点O/-BAC处理技术的优势首先在于臭氧较高的氧化能力,它能将水中的难降解有机物进行深度氧化,部分人工合成的有机物会被转化成为能被活性炭吸附和可生物降解的形式;其次在于微能将活性炭吸附的有机物去除,将活性炭内这部分物质所占有的吸附位置重新空出来,从而达到自身再生的过程,因此可以长时间地保持活性炭的吸附能力。

  活性炭的生物再生作用既可以在连续运行状态下进行,又可以在过饱和后单独进行,从而大大地延长了活性炭的使用寿命。西欧各水厂预臭氧化和生物活性炭联合工艺运行结果表明:有机物的去除能力比原有系统增加约10倍;活性炭的运行寿命增加约6倍,可达3年;在活性炭床中,同时去除有机物和溶解氧,这样既可以减少有机物对补给水处理系统的破坏,又降低了溶解氧对补给水处理系统的3.2臭氧-生物活性炭的经济性分析若按臭氧投加质量浓度为3mg/L计,每千克臭氧可处理330m3自来水,每kg臭氧耗电约30;35kW.h,按0.75元/(kW.h)计算,则处理1m3自来水所需费用约0.08元;每m3自来水的耗炭成本约为0.05~0.06元,总的制水成本在0.15元/t左右。因此,臭氧生物活性炭净水工艺的制水成本是比较经济的。另据报道,马军等人已将上述工艺用于牡丹江第二发电厂化学补给水的生产中,每年酸碱费可节约23万元,树脂费可节约12万元以上5〕。因此采用臭氧-生物活性炭工艺,其技术是可靠的,处理效果良好,经济可行。

  4结论对于松花江吉林市段江水,经过常规的混凝、澄清、过滤处理后,再单独用臭氧进行处理时,不能有效的降低CODfc.经过臭氧的氧化反而会使COD)的值升高,这与水中的有机物的种类有关。

  在臭氧-生物活性炭的系统中,臭氧接触吸收柱的佳接触时间和生物活性炭过滤器的佳停留时间均为20min.臭氧-生物活性炭系统可以有效的降低原水中的有机物含量,在优运行参数的条件下,对COD的平均去除率为52.574+254的平均去除率臭氧-生物活性炭工艺用于电厂补给水的生产,可有效地降低水中的有机物,这将减少阴阳树脂的有机物污染,提高周期制水率,降低补给水的制水成本。

  张金松。臭氧生物活性炭除微污染工艺过程研宄。哈尔滨建筑大学市场与环境工程系,1995王琳。臭氧-生物活性炭净化水厂的运行效能。中国环境科马军。臭氧催化氧化与活性炭联用提高电厂供水水质。给水周大佐。臭氧生物活性炭技术在微污染水处理中的应用。重

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