1、查 找 相 关 资 料 的 整 理 结 果第 2 周课查阅内容：常规工艺流程组合、微污染概念及微污染原水处理的问题？常规工艺流程组合给水处理工艺流程给 水 处 理 工 艺 流 程 是 按 水 源 水 质 和 供 水 水 质 的 要 求 所 设 计 的 给 水 处 理 流程 。 给 水 处 理 的 任 务 是 根 据 国 家 的 建 设 方 针 ， 水 源 水 质 ， 处 理 规 模 和 用 户 对水 质 的 要 求 通 过 调 查 、 分 析 和 比 较 ， 必 要 时 ， 还 需 进 行 试 验 研 究 以 决 定 所 采用 的 处 理 方 法 和 流 程 。 通 常 选 用 的 给 水 处
2、 理 方 法 有 ： 为 去 除 水 中 悬 浮 物 质 的混 凝 、 沉 淀 、 过 滤 、 消 毒 等 ； 为 改 变 水 的 温 度 的 冷 却 等 。 上 述 各 种 方 法 可 根据 处 理 任 务 单 独 使 用 或 组 合 成 处 理 流 程 使 用 。水处理方法和工艺流程简介 一、给水处理 （一）给水处理的基本方法 1去除水中的悬浮物：混凝、澄清、沉淀、过滤、消毒 2变革水中溶解物质：减少、调整 如软化、除盐、水质稳定 3降低水温：冷却 4去除微量有机物 （二） 常规处理工艺 以没有受到污染的地面水源为生活饮用水水源时： 原水混凝沉淀过滤消毒饮用水 以去除浊度、满足卫生学标准。
3、 地面水源水质：杂质多、含盐量较低。原水-混凝、沉淀或澄清 -过滤-消毒一般地表水处理流程，适用于浊度小于 3mg 每 L 的河流水微污染概念水源和饮用水中能够测得的微量污染物质的种类也不断增加，人们在饮用水的水质净化中又碰到了新问题。针对源水中出现的新污染问题，人们就开始着手对水质净化的新技术进行了研究，并且已经有很多技术在实际生产中应用，取得了较好的效果。由于工业化的迅速发展，城市化规模的不断扩大，人们在生活和生产过程中排放出来的污染物对源水水质的污染已经愈演愈剧，源水受污染的程度越来越严重，水中有机物质逐渐增多。从 20 世纪 60 年代以来，不少地区饮用水水源水质日益恶化。 微 污 染
4、 原 水 处 理 的 问 题饮用水的净化技术是人们在与污染作斗争的过程中出现的，并不断得到发展、提高和完善。自第二次世界大战之后，尤其是 60 年代以来，不少地区饮用水水源水质日益恶化；同时，随着水质分析技术逐渐改进，水源水和饮用水中能够测得的微污染物质的种类不断增加，使人们在饮用水的水质净化中碰到了新的问题。面对水源水质的变化，常规饮用水处理工艺已显得力不从心。国内外的实验研究和实际生产结果表明，受污染水源水经常规的混凝、沉淀及过滤工艺只能去除水中有机物 20%-30%，且由于溶解性有机物存在，不利于破坏胶体的稳定性而使常规工艺对原水浊度去除效果明显下降（仅为 50%-60%）。用增加混凝剂
5、投加量的方式来改善处理效果，不仅使水处理成本上升，而且可能使水中金属离子浓度增加，也不利于居民的身体健康。地面水源中普遍存在的氨氮问题常规处理也不能有效解决。目前国内大多数水厂都采用折点氯化的方法来控制出厂水中的氨氮浓度，以获得必要的活性余氯，但由此产生的大量有机卤化物又导致水质毒理学安全性下降。因此，常规的饮用水处理工艺已不能与现有的水源和水质标准相适应，必须开发新的水处理技术。转贴于正刊论文网：http:/www.Lunwen.cm/目前已开发或正在开发的水处理技术主要包括两方面：一是预处理技术，包括：活性炭吸附、臭氧氧化、生物活性炭、膜技术等；二是深度处理技术，包括氧化法和吸附法，其中氧
6、化法又包括化学氧化和生物预处理技术。其中尤以生物预处理技术和膜技术倍受水处理工作者的关注。第 3 周课查阅内容：微污染原水处理常用的工艺与技术有哪些？1 物 理 技 术1 1 吹 脱 吹 脱 是 利 用 水 中 溶 解 化 合 物 的 实 际 浓 度 与 平 衡 浓 度 之 间 的 差 异 ， 将 挥 发性 组 分 不 断 由 液 相 扩 散 到 气 相 中 ， 达 到 去 除 挥 发 性 有 机 物 的 目 的 。 吹 脱 法 具有 费 用 低 、 操 作 简 单 的 优 点 ， 但 对 难 挥 发 的 有 机 物 去 除 效 果 差 。 对 于 含 有 可挥 发 性 化 合 物 的 污 染
7、 原 水 ， 用 填 料 塔 进 行 曝 气 吹 脱 是 一 种 行 之 有 效 的 方 法 。早 期 的 空 气 吹 脱 只 限 于 去 除 水 中 H2S 等 产 生 嗅 和 味 的 挥 发 性 化 合 物 及CO2。 从 70 年 代 末 起 ， 空 气 吹 脱 已 开 始 用 于 去 除 挥 发 性 有 机 污 染 物 ， 并 得 到广 泛 的 研 究 和 应 用 。 能 挥 发 去 除 的 有 机 物 有 ： 苯 、 氯 苯 、 二 氯 甲 烷 、 四 氯 甲烷 、 二 氯 苯 、 三 氯 乙 烯 、 四 氯 乙 烯 、 三 氯 甲 烷 等 。 在 114 种 应 优 先 去 除 的
8、污 染 物 中 ， 可 用 吹 脱 去 除 的 有 31 种 。 去 除 效 果 与 接 触 时 间 、 气 液 比 、 温 度 、蒸 汽 压 有 关 。 当 气 液 比 为 1： 1 时 ， 三 卤 甲 烷 去 除 率 达 10%以 上 ， 当 气 液 比为 20： 1 时 ， 可 高 达 85%， 并 可 显 著 改 善 色 、 嗅 、 味 。 1 2 吸 附 吸 附 处 理 技 术 是 指 利 用 物 质 强 大 的 吸 附 性 能 来 去 除 水 中 污 染 物 的 技 术 。目 前 用 于 水 源 水 处 理 的 吸 附 剂 有 活 性 炭 （ AC） 、 硅 藻 土 、 二 氧 化
9、 硅 、 活 性 氧化 铝 、 沸 石 、 离 子 交 换 树 脂 ， 其 中 用 得 最 多 的 是 对 水 中 有 机 污 染 物 和 臭 味 有较 强 吸 附 作 用 的 疏 水 性 物 质 活 性 炭 。 活 性 炭 （ AC） 具 有 丰 富 微 孔 结 构 和 表 面 憎 水 性 ， 其 对 水 中 某 些 污 染 物 有极 强 的 亲 和 力 ， 是 有 效 的 去 除 方 法 。 美 国 大 多 数 水 处 理 工 作 者 认 为 ， 活 性 炭吸 附 是 从 水 中 去 除 多 种 有 机 物 的 “最 佳 实 用 技 术 ”， 可 作 为 其 它 深 度 处 理 技术 的
10、一 个 参 照 标 准 。 活 性 炭 可 经 济 有 效 的 去 除 嗅 、 味 、 色 度 、 氯 化 有 机 物 、农 药 、 放 射 性 污 染 物 及 其 它 人 工 合 成 有 机 物 。 活 性 炭 应 用 可 以 单 独 采 用 ， 亦可 以 与 其 它 方 法 组 合 使 用 而 取 得 更 佳 效 果 。 如 活 性 炭 与 预 氧 化 同 时 使 用 ， 可减 少 氯 化 有 机 物 的 生 成 量 ， 此 外 还 有 生 物 活 性 炭 等 方 法 。 水 处 理 中 颗 粒 活 性炭 （ GAC） 使 用 较 多 ， 并 已 发 展 为 球 形 活 性 炭 、 浸 透
11、 型 活 性 炭 、 高 分 子 涂 层 活性 炭 等 多 种 类 型 。 用 活 性 炭 做 吸 附 剂 去 除 水 中 污 染 物 ， 虽 能 取 得 良 好 的 效 果 ，但 其 价 格 较 贵 ， 再 生 困 难 ， 对 大 部 分 极 性 短 链 含 氧 有 机 物 ， 如 甲 醇 、 乙 醇 、甲 醛 、 丙 酮 、 甲 酸 等 不 能 去 除 。 人 们 开 始 研 制 高 效 、 价 廉 的 粘 土 吸 附 材 料 作为 水 处 理 吸 附 剂 。 粘 土 的 比 表 面 积 大 ， 低 温 再 生 能 力 强 ， 储 量 丰 富 ， 但 大 量粘 土 投 入 混 凝 剂 中
12、也 增 加 了 沉 淀 池 的 排 泥 量 ， 给 生 产 运 行 带 来 了 一 定 困 难 。目 前 这 类 吸 附 剂 大 多 数 仍 处 于 研 究 阶 段 ， 重 点 在 于 对 其 吸 附 性 能 和 加 工 条 件 、表 面 改 性 等 方 面 的 探 讨 ， 以 期 提 高 吸 附 容 量 和 吸 附 速 率 。 合 成 树 脂 吸 附 ， 如 聚 苯 乙 烯 二 乙 烯 基 苯 聚 合 物 ， 但 因 其 再 生 或 洗 脱 困难 ， 比 表 面 积 小 ， 费 用 较 高 而 使 其 应 用 受 到 一 定 限 制 。 此 方 法 虽 然 运 行 成 本高 ， 灵 活 性
13、不 如 活 性 炭 ， 但 由 于 是 人 工 合 成 产 品 ， 其 微 孔 尺 寸 可 按 需 要 改 变 。另 外 ， 其 水 中 污 染 物 吸 附 可 逆 性 好 ， 可 用 NaClNaOH 再 生 ， 比 活 性 炭 再 生方 便 。 而 且 随 着 高 分 子 工 业 的 发 展 ， 其 开 发 潜 力 很 大 。 无 机 吸 附 剂 中 研 究 较 多 的 是 活 性 氧 化 铝 吸 附 。 氧 化 铝 是 一 种 两 性 物 质 ，等 电 点 约 为 pH9.5， 当 水 中 pH 小 于 9.5 时 吸 附 阴 离 子 ， 大 于 9.5 时 吸 附 阳离 子 。 因 此
14、 ， 可 以 因 吸 附 目 的 不 同 ， 而 对 氧 化 铝 进 行 改 进 ， 如 酸 改 性 、 碱 改性 ， 从 而 获 得 最 佳 吸 附 容 量 。 另 外 ， 因 Ca、 Mg 的 活 性 比 Al 强 ， 还 可 以 进行 酸 （ 碱 ） 的 钙 、 镁 修 饰 ， 可 与 腐 殖 酸 形 成 共 价 键 的 有 机 金 属 络 合 物 ， 去 除腐 殖 酸 达 6075%。 1 3 膜 过 滤 技 术 膜 分 离 法 是 新 兴 的 高 分 离 、 浓 缩 、 提 纯 、 净 化 技 术 ， 是 用 天 然 或 人 工 合成 高 分 子 薄 膜 做 介 质 ， 以 外 界
15、能 量 或 化 学 位 差 为 推 动 力 ， 对 双 组 分 或 多 组 分溶 液 进 行 过 滤 分 离 、 分 级 提 纯 和 富 集 的 物 理 处 理 方 法 。 膜 法 在 美 国 被 EPA推 荐 为 最 佳 工 艺 之 一 ， 日 本 则 把 膜 技 术 作 为 21 世 纪 的 基 盘 技 术 ， 并 实 施 国家 攻 关 项 目 “21 世 纪 水 处 理 膜 研 究 （ MAC21） ”， 专 门 开 发 膜 净 水 系 统 。 目前 常 见 的 膜 法 有 ： 微 滤 、 超 滤 、 纳 滤 、 反 渗 透 、 电 渗 析 、 渗 透 蒸 发 、 液 膜 及刚 出 现
16、的 毫 微 滤 技 术 等 。 从 膜 滤 法 的 功 能 上 看 ， 反 渗 透 能 有 效 的 去 除 水 中 的农 药 、 表 面 活 性 剂 、 消 毒 副 产 物 、 THMs、 腐 殖 酸 和 色 度 等 。 纳 滤 膜 用 于 分 子量 在 3001000 范 围 内 的 有 机 物 质 的 去 除 。 而 超 滤 和 微 滤 膜 可 去 除 腐 殖 酸 等大 分 子 量 （ 大 于 1000） 的 有 机 物 。 因 此 ， 膜 滤 技 术 是 解 决 目 前 饮 用 水 水 质 不佳 的 有 效 途 径 。 膜 法 能 去 除 水 中 胶 体 、 微 粒 、 细 菌 和 腐
17、殖 酸 等 大 分 子 有 机 物 ，但 对 低 分 子 量 含 氧 有 机 物 如 丙 酮 、 酚 类 、 酸 、 丙 酸 几 乎 无 效 。 把 膜 工 艺 进 一步 应 用 到 给 水 处 理 中 的 障 碍 是 ： 基 建 投 资 和 运 转 费 用 高 ， 易 发 生 堵 塞 ， 需 要高 水 平 的 预 处 理 和 定 期 的 化 学 清 洗 ， 还 存 在 浓 缩 物 处 置 的 问 题 。 然 而 ， 随 着清 洗 方 式 的 改 进 ， 膜 堵 塞 和 膜 污 染 问 题 的 改 善 以 及 各 种 膜 价 格 的 降 低 ， 相 信在 不 久 的 将 来 ， 膜 法 一 定
18、 会 在 给 排 水 领 域 造 成 重 大 影 响 。 2 化 学 技 术2 1 预 氧 化 技 术 预 氧 化 技 术 是 指 向 原 水 中 加 入 强 氧 化 剂 ， 利 用 强 氧 化 剂 的 氧 化 能 力 ， 去除 水 中 的 有 机 污 染 物 ， 提 高 混 凝 沉 淀 效 果 。 常 用 的 氧 化 剂 有 氯 气 、 臭 氧 和 高锰 酸 钾 等 。 臭 氧 氧 化 法 是 在 水 处 理 中 受 到 普 遍 关 注 的 氯 消 毒 副 产 物 对 人 体 具 有 致 命危 害 之 后 开 始 重 视 并 广 泛 采 用 的 方 法 。 臭 氧 （ O3） 是 应 用 最
19、 广 泛 的 新 型 氧 化剂 。 O3 可 提 高 水 中 有 机 物 的 生 化 性 ， 有 助 于 提 高 絮 凝 效 果 ， 减 少 混 凝 剂 的 投加 量 ， 但 有 资 料 表 明 ： （ 1） 含 有 有 机 物 的 水 经 O3 处 理 后 ， 有 可 能 将 大 分 子有 机 物 分 解 成 小 分 子 有 机 物 ， 在 这 些 中 间 产 物 中 ， 也 可 能 存 在 致 突 变 物 。（ 2） 在 O3 投 量 有 限 的 情 况 下 ， 不 可 能 去 除 水 中 氨 氮 ， 因 为 当 水 中 有 机 氮 含量 高 时 ， O3 把 有 机 氮 氧 化 成 氨
20、氮 ， 致 使 水 中 氨 氮 含 量 反 而 增 高 。 （ 3） O3对 水 中 一 些 常 见 优 先 污 染 物 如 三 氯 甲 烷 、 四 氯 化 碳 、 多 氯 联 苯 等 物 质 的 氧 化性 差 ， 易 生 成 甘 油 、 络 合 状 态 的 铁 氰 化 合 物 、 乙 酸 等 ， 从 而 导 致 不 完 全 氧 化产 物 的 积 累 。 高 锰 酸 钾 预 氧 化 可 控 制 氯 酚 、 THMS 的 生 成 ， 并 有 一 定 的 色 、 嗅 、 味 去除 效 果 ， 对 烯 烃 、 醛 、 酮 类 化 合 物 也 有 较 好 的 去 除 能 力 。 但 经 高 锰 酸 钾
21、 氧 化后 的 产 物 中 ， 有 些 是 碱 基 置 换 突 变 物 前 驱 物 ， 它 们 不 易 被 后 续 工 艺 去 除 ， 当Cl2 投 量 高 时 ， 前 驱 物 转 化 为 致 突 变 物 ， 增 加 出 水 的 致 突 变 活 性 。 二 氧 化 氯 （ ClO2） 可 有 效 破 坏 藻 类 、 酚 ， 改 善 水 的 色 、 嗅 、 味 。 二 氧 化氯 是 氧 化 剂 ， 不 是 氯 化 剂 ， 不 会 像 Cl2 那 样 与 水 体 中 的 有 机 物 发 生 卤 代 反 应而 生 成 对 人 体 有 害 的 、 致 癌 的 有 机 卤 代 物 。 有 研 究 认 为
22、 ， 甚 至 ClO2 本 身 的氧 化 作 用 也 能 去 除 THMS 的 前 体 物 。 但 是 ， 往 往 由 于 氧 化 不 彻 底 ， 一 些 小 分子 有 机 物 更 易 生 成 三 卤 甲 烷 。 2 2 光 化 学 氧 化 法 光 化 学 氧 化 法 是 在 化 学 氧 化 和 光 辐 射 的 共 同 作 用 下 ， 使 氧 化 反 应 在 速 率和 氧 化 能 力 上 比 单 独 的 化 学 氧 化 、 辐 射 有 明 显 提 高 的 一 种 水 处 理 技 术 。 光 氧化 法 均 以 紫 外 光 为 辐 射 源 ， 同 时 水 中 需 预 先 投 入 一 定 量 氧 化
23、 剂 如 过 氧 化 氢 ，臭 氧 或 一 些 催 化 剂 ， 如 染 料 、 腐 殖 质 等 。 它 对 难 降 解 而 具 有 毒 性 的 小 分 子 有机 物 去 除 效 果 极 佳 ， 光 氧 化 反 应 使 水 中 产 生 许 多 活 性 极 高 的 自 由 基 ， 这 些 自由 基 很 容 易 破 坏 有 机 物 结 构 。 属 于 光 化 学 氧 化 法 的 如 光 敏 化 氧 化 ， 光 激 发 氧化 ， 光 催 化 氧 化 等 。 光 激 发 氧 化 法 是 以 臭 氧 、 过 氧 化 氢 、 氧 和 空 气 等 作 为 氧 化 剂 ， 将 氧 化 剂的 氧 化 作 用 和
24、光 化 学 辐 射 相 结 合 ， 可 产 生 氧 化 能 力 很 强 的 自 由 基 。 紫 外 臭 氧 联 用 技 术 可 以 氧 化 臭 氧 所 不 能 氧 化 的 微 污 染 水 中 的 有 机 物 ， 如 三 氯 甲 烷 、六 氯 苯 、 四 氯 化 碳 、 苯 ， 使 之 变 成 CO2 和 H2O， 降 低 水 中 的 致 突 变 物 活 性 ，其 氧 化 效 果 比 单 独 使 用 UV 和 O3 要 好 。 但 是 ， 紫 外 臭 氧 工 艺 对 有 机 物 或THMs 的 去 除 能 力 还 有 待 进 一 步 探 讨 ， 而 且 该 工 艺 费 用 较 高 ， 还 不 容
25、 易 推 广 应用 。 光 催 化 氧 化 法 是 在 水 中 加 入 一 定 数 量 的 半 导 体 催 化 剂 ， 它 在 紫 外 线 辐 射下 也 能 产 生 强 氧 化 能 力 的 自 由 基 ， 能 氧 化 水 中 的 有 机 物 ， 常 用 的 催 化 剂 有TiO2。 该 方 法 的 强 氧 化 性 、 对 作 用 对 象 的 无 选 择 性 与 最 终 可 使 有 机 物 完 全 矿化 的 特 点 ， 使 光 催 化 氧 化 在 饮 用 水 深 度 处 理 方 面 具 有 较 好 的 应 用 前 景 。 但 是TiO2 粉 末 颗 粒 细 微 ， 不 便 加 以 回 收 ， 同
26、 传 统 净 水 工 艺 相 比 ， 光 催 化 氧 化 处 理费 用 较 高 ， 设 备 复 杂 ， 近 期 内 推 广 使 用 受 到 限 制 。 光 催 化 氧 化 投 入 实 际 应 用所 需 要 解 决 的 主 要 问 题 是 确 定 长 期 运 行 过 程 中 催 化 剂 中 毒 情 况 及 寻 求 理 想 的再 生 方 法 ； 解 决 催 化 剂 的 分 离 回 收 或 固 定 化 问 题 ； 反 应 器 的 设 计 及 提 高 光 能利 用 率 等 。 可 以 预 见 ， 随 着 研 究 的 不 断 深 入 ， 光 催 化 氧 化 必 将 越 来 越 得 到 重视 。 光 敏
27、化 降 解 主 要 的 研 究 对 象 是 水 环 境 中 的 石 油 污 染 物 直 链 烷 烃 。 敏 化 剂能 够 从 直 链 烷 烃 的 碳 原 子 上 夺 取 氢 原 子 后 生 成 羟 基 ， 在 氧 的 作 用 下 使 其 降 解为 酮 、 烯 、 醛 、 醇 等 。 这 些 化 合 物 均 比 烷 烃 更 加 容 易 被 水 环 境 中 的 微 生 物 所降 解 。 光 敏 化 降 解 常 用 的 敏 化 剂 是 蒽 醌 。 光 化 学 氧 化 法 目 前 尚 处 于 研 制 阶 段 ， 由 于 运 行 成 本 较 大 ， 尚 难 大 规 模 的在 生 产 中 应 用 ， 但
28、该 项 技 术 发 展 很 快 ， 在 生 产 上 的 应 用 将 为 期 不 远 。 3 生 物 预 处 理 技 术水 源 水 生 物 处 理 技 术 的 本 质 是 水 体 天 然 净 化 的 人 工 化 ， 通 过 微 生 物 的 降解 ， 去 除 水 源 水 中 包 括 腐 殖 酸 在 内 的 可 生 物 降 解 的 有 机 物 及 可 能 在 加 氯 后 致突 变 物 质 的 前 驱 物 和 NH3N， NO2等 污 染 物 ， 再 通 过 改 进 的 传 统 工 艺 的 处理 ， 使 水 源 水 水 质 大 幅 度 提 高 。 常 用 方 法 有 生 物 滤 池 、 生 物 转 盘
29、 、 生 物 流 化床 ， 生 物 接 触 氧 化 池 和 生 物 活 性 炭 滤 池 。 这 些 处 理 技 术 可 有 效 去 除 有 机 碳 及消 毒 副 产 物 的 前 体 物 ， 并 可 大 幅 度 的 降 低 NH3N， 对 铁 、 锰 、 酚 、 浊 度 、色 、 嗅 、 味 均 有 较 好 的 去 除 效 果 ， 费 用 较 低 ， 可 完 全 代 替 预 氯 化 9-16。 3 1 塔 式 生 物 滤 池 轻 质 滤 料 的 开 发 与 采 用 ， 为 塔 式 生 物 滤 池 的 应 用 创 造 了 条 件 。 生 物 塔 滤增 加 了 滤 池 高 度 ， 分 层 放 置 填
30、 料 ， 通 风 良 好 克 服 了 普 通 生 物 滤 池 （ 非 曝 气 ）溶 解 氧 不 足 的 缺 陷 。 国 外 广 泛 采 用 塑 料 材 质 大 孔 径 波 纹 孔 板 滤 料 ， 我 国 常 采用 环 氧 树 脂 固 化 玻 璃 钢 蜂 窝 填 料 。 塔 式 生 物 滤 池 的 净 化 作 用 也 是 通 过 填 料 表面 的 生 物 膜 的 新 陈 代 谢 活 动 来 实 现 的 。 塔 式 滤 池 的 优 点 是 负 荷 高 、 产 水 量 大 、占 地 面 积 小 ， 对 冲 击 负 荷 水 量 和 水 质 的 突 变 适 应 性 较 强 。 缺 点 是 动 力 消 耗
31、 较大 ， 基 建 投 资 高 ， 运 行 管 理 不 便 。 3 2 生 物 转 盘 反 应 器 生 物 转 盘 在 污 水 处 理 中 已 广 泛 采 用 ， 目 前 在 给 水 处 理 领 域 ， 对 某 些 污 染程 度 较 为 严 重 的 微 污 染 水 进 行 了 一 些 研 究 。 日 本 、 我 国 台 湾 地 区 以 及 国 内 学者 的 试 验 研 究 表 明 ， 采 用 生 物 转 盘 预 处 理 在 适 宜 水 力 负 荷 下 改 善 微 污 染 水 水质 是 有 效 的 。 生 物 转 盘 的 特 点 表 现 为 ， 生 物 膜 能 够 周 期 的 运 行 于 空 气
32、 与 水 相 两 者 之 中 ，微 生 物 能 直 接 从 大 气 中 吸 收 需 要 的 氧 气 （ 减 少 了 溶 液 中 氧 传 质 的 困 难 性 ） ，使 生 物 过 程 更 为 有 利 的 进 行 。 转 盘 上 生 物 膜 生 长 面 积 大 ， 生 物 量 丰 富 ， 不 存在 类 似 于 生 物 滤 池 的 堵 塞 情 况 ， 有 较 好 的 耐 冲 击 负 荷 的 能 力 ， 脱 落 膜 易 于 清理 处 置 。 但 存 在 的 不 足 是 生 物 氧 化 接 触 时 间 较 长 ， 构 筑 物 占 地 面 积 大 ， 盘 片价 格 较 贵 ， 基 建 投 资 高 。 3
33、3 生 物 膨 胀 床 与 流 化 床 生 物 膨 胀 床 是 介 于 固 定 床 和 流 化 床 之 间 的 一 种 过 渡 状 态 ， 流 化 床 中 的 填料 随 水 、 气 流 的 上 升 流 速 的 增 加 而 逐 渐 由 固 定 床 经 膨 胀 床 最 后 成 为 流 化 床 。生 物 膨 胀 床 与 流 化 床 通 过 选 用 适 度 规 格 粒 径 （ 约 为 0.21.0mm） 的 生 物 载 体 ，如 砂 、 焦 碳 、 活 性 炭 、 陶 粒 等 ， 采 用 气 、 水 同 向 混 合 自 下 而 上 ， 使 载 体 保 持适 度 膨 胀 或 流 化 的 运 转 状 态
34、。 与 固 定 床 相 比 ， 从 两 个 方 面 强 化 了 生 物 处 理 过程 ： 一 方 面 ， 载 体 粒 径 变 小 ， 比 表 面 积 增 大 ， 单 位 溶 剂 的 比 表 面 积 可 达 到20003000m2/m3， 这 大 大 提 高 了 单 位 生 物 池 的 生 物 量 。 另 一 方 面 ， 由 于 颗 粒在 反 应 器 中 处 于 自 由 运 动 （ 膨 胀 或 流 化 ） 状 态 ， 避 免 了 生 物 滤 池 的 堵 塞 现 象 ，提 高 了 水 与 生 物 颗 粒 的 接 触 机 会 ； 同 时 可 采 用 控 制 膨 胀 率 的 办 法 来 控 制 水 流
35、紊 动 对 生 物 颗 粒 表 面 的 剪 力 水 平 ， 进 而 控 制 填 料 上 生 物 膜 的 厚 度 ， 有 利 于 形成 均 匀 、 致 密 、 厚 度 较 薄 且 活 性 较 高 的 生 物 膜 。 这 些 都 大 大 的 强 化 了 水 中 可生 物 降 解 基 质 向 生 物 膜 内 的 传 递 过 程 ， 使 生 物 膨 胀 床 、 流 化 床 的 单 位 容 积 的基 质 降 解 速 率 得 到 提 高 。 生 物 膨 胀 床 、 流 化 床 含 有 活 性 高 的 较 大 生 物 量 ， 处理 水 力 负 荷 增 大 ， 并 保 证 出 水 水 质 良 好 。 采 用
36、生 物 膨 胀 床 与 流 化 床 ， 可 解 决 固 定 填 料 床 中 常 出 现 的 堵 塞 问 题 ， 进一 步 提 高 净 化 效 率 ， 且 占 地 面 积 少 。 但 由 于 保 持 膨 胀 或 流 化 状 态 ， 消 耗 的 动力 费 用 较 高 ， 且 维 护 管 理 复 杂 ， 尤 其 是 当 池 体 比 较 大 的 情 况 ， 如 一 旦 停 止 运行 ， 再 启 动 很 困 难 ， 运 行 中 水 力 学 条 件 难 以 控 制 等 。 在 运 行 过 程 中 还 存 在 流化 介 质 跑 料 现 象 ， 其 工 程 应 用 还 很 少 见 。 3 4 生 物 接 触
37、氧 化 法 生 物 接 触 氧 化 工 艺 是 利 用 填 料 作 为 生 物 载 体 ， 微 生 物 在 曝 气 充 氧 的 条 件下 生 长 繁 殖 ， 富 集 在 填 料 表 面 上 形 成 生 物 膜 ， 其 生 物 膜 上 的 生 物 相 丰 富 ， 有细 菌 、 真 菌 、 丝 状 菌 、 原 生 动 物 、 后 生 动 物 等 组 成 比 较 稳 定 的 生 态 系 统 ， 溶解 性 的 有 机 污 染 物 与 生 物 膜 接 触 过 程 中 被 吸 附 、 分 解 和 氧 化 ， 氨 氮 被 氧 化 或转 化 成 高 价 形 态 的 硝 态 氮 。 反 应 过 程 如 下 ：
38、有 机 污 染 物 氧 化 反 应 4CxHyOz+(4x+y-2z)O24xCO2+2yH2O+Q （ 1） 氨 氮 氧 化 方 程 式 ： 2NH4+3O22NO2+4H+2H2O+Q （ 2） 2NO2+ O22NO3+Q （ 3） 生 物 接 触 氧 化 法 的 主 要 优 点 是 处 理 能 力 大 ， 对 冲 击 负 荷 有 较 强 的 适 应 性 ，污 泥 生 成 量 少 ； 缺 点 是 填 料 间 水 流 缓 慢 ， 水 力 冲 刷 小 ， 如 果 不 另 外 采 取 工 程措 施 ， 生 物 膜 只 能 自 行 脱 落 ， 更 新 速 度 慢 ， 膜 活 性 受 到 影 响
39、， 某 些 填 料 ， 如蜂 窝 管 式 填 料 还 易 引 起 堵 塞 ， 布 水 布 气 不 易 达 到 均 匀 。 另 外 填 料 价 格 较 贵 ，加 上 填 料 的 支 撑 结 构 ， 投 资 费 用 较 高 。 现 有 生 物 接 触 氧 化 法 在 曝 气 充 氧 方 式 、 生 物 填 料 上 都 有 所 改 进 。 国 内 填料 已 从 最 初 的 蜂 窝 管 式 填 料 ， 经 软 性 填 料 、 半 软 性 填 料 ， 发 展 到 近 几 年 的YDT 弹 性 立 体 填 料 ； 曝 气 充 氧 方 式 也 从 最 初 的 单 一 穿 孔 管 式 ， 发 展 到 现 在
40、的微 孔 曝 气 头 直 接 充 氧 以 及 穿 孔 管 中 心 导 流 筒 曝 气 循 环 式 。 在 一 定 程 度 上 ， 促进 了 膜 的 更 新 ， 改 善 了 传 质 效 果 。 3 5 膜 生 物 反 应 器 膜 生 物 反 应 器 是 指 以 超 滤 膜 组 件 作 为 取 代 二 沉 池 的 泥 水 分 离 单 元 设 备 ，并 与 生 物 反 应 器 组 合 构 成 的 一 种 新 型 生 物 处 理 装 置 ， 英 文 称 之 为 Membrane Bioreactor。 由 于 超 滤 膜 能 够 很 好 的 截 留 来 自 生 物 反 应 器 混 合 液 中 的 微
41、生 物絮 体 、 分 子 量 较 大 的 有 机 物 及 其 他 固 体 悬 浮 物 质 ， 并 使 之 重 新 返 回 生 化 反 应器 中 ， 这 就 使 反 应 器 内 的 活 性 污 泥 浓 度 得 以 大 大 提 高 ， 从 而 能 够 有 效 的 提 高有 机 物 的 去 除 率 。 3 6 电 生 物 反 应 器 将 电 极 装 置 与 生 物 反 应 器 组 合 起 来 就 构 成 了 所 谓 电 生 物 反 应 器 （ 英 文 名称 为 Electro-Bioreactor） 。 Mellor 等 的 研 究 表 明 ， 在 外 加 电 流 的 条 件 下 ，由 于 电 子
42、的 产 生 ， 生 物 膜 和 固 定 化 酶 的 反 硝 化 作 用 得 以 强 化 ， 其 反 应 方 程 为 ：2H+2eH2 （ 1） 2H2O+2eH2+2OH （ 2） 2NO3+5H2+2H+N2+6H2O （ 3） 显 然 ， 通 过 对 水 的 电 解 ， 阴 极 提 供 电 子 ， 产 生 氢 ， 而 氢 作 为 电 子 供 体 与硝 酸 盐 发 生 了 方 程 （ 3） 所 示 的 反 应 ， 使 生 化 反 应 速 率 及 去 除 率 得 以 提 高 ，从 而 减 少 了 水 中 硝 酸 盐 的 含 量 。 从 原 理 上 讲 ， 这 种 方 法 除 了 可 以 实 现
43、 反 硝 化处 理 外 ， 还 可 以 去 除 水 体 中 的 有 机 物 ， 但 目 前 对 电 生 物 反 应 器 尚 处 于 基 础 理论 和 动 力 学 研 究 阶 段 ， 离 实 际 应 用 还 有 相 当 一 段 距 离 。 4 结 论总 的 来 说 ， 物 理 、 化 学 法 处 理 效 率 较 高 。 尤 其 是 各 种 联 用 技 术 的 开 发 ，对 一 些 难 降 解 有 机 物 的 去 除 非 常 有 效 ， 通 过 高 效 氧 化 ， 去 除 水 中 的 大 部 分 有机 物 ， 并 有 效 的 降 低 了 饮 用 水 致 突 变 活 性 。 但 这 些 方 法 设
44、备 都 相 对 复 杂 ， 运行 和 操 作 条 件 要 求 较 高 ， 尤 其 是 成 本 问 题 严 重 制 约 了 它 们 的 推 广 使 用 。 相 比 之 下 ， 生 物 预 处 理 是 一 种 经 济 有 效 且 在 毒 理 学 上 安 全 的 方 法 ，它 通 过 降 解 BOM 来 降 低 甚 至 消 除 了 输 水 管 网 中 菌 群 生 长 的 可 能 性 ， 从 而减 少 了 消 毒 剂 的 消 耗 ， 并 进 而 降 低 THMs 的 形 成 ； 通 过 降 低 Zeta 电 位 减少 对 混 凝 剂 的 消 耗 ； 其 对 NH3N 和 其 它 有 机 污 染 物 有
45、 良 好 的 处 理 效 果 ，尤 其 在 与 传 统 工 艺 （ 混 凝 沉 淀 过 滤 消 毒 ） 联 用 后 ， 对 降 低 饮 用 水致 突 变 活 性 效 果 也 很 好 。 而 且 ， 该 方 法 投 资 少 ， 见 效 快 ， 适 合 我 国 国 情 ，因 此 ， 生 物 预 处 理 与 传 统 工 艺 的 组 合 是 目 前 国 内 水 厂 改 善 出 水 水 质 的 首 选方 法 。 但 是 ， 一 些 研 究 表 明 ， 生 物 预 处 理 对 微 量 难 生 物 降 解 的 优 先 污 染 物（ 指 经 过 优 先 选 择 的 污 染 物 ， 其 特 点 是 ： 难 以
46、降 解 、 在 环 境 中 有 一 定 残 留水 平 、 出 现 频 率 较 高 、 具 有 生 物 积 累 性 、 三 致 性 、 毒 性 较 大 或 潜 在 危 害 性较 大 以 及 现 代 已 有 检 出 方 法 的 物 质 ） 无 效 ； 对 THMS 只 有 少 量 去 除 效 果 ；Ames 试 验 不 能 由 阳 变 阴 ； 运 行 效 果 受 到 许 多 因 素 的 影 响 ， 特 别 是 原 水 水质 、 水 温 、 水 量 的 变 化 和 操 作 管 理 水 平 的 高 低 都 直 接 影 响 处 理 效 果 ； 与 常规 工 艺 相 比 ， 需 较 长 的 成 熟 期 ，
47、 并 进 行 生 物 驯 化 ； 由 于 生 物 处 理 是 借 助 于微 生 物 新 陈 代 谢 去 吸 收 利 用 水 中 的 污 染 物 ， 因 此 会 有 各 种 代 谢 产 物 以 及 微生 物 本 身 进 入 水 中 ， 其 中 大 多 数 物 质 的 特 性 及 对 人 体 健 康 的 可 能 影 响 还 所知 甚 少 。 研 究 新 的 净 水 工 艺 ， 增 加 新 的 治 理 措 施 是 当 今 给 水 研 究 人 员 及 自来 水 厂 急 需 解 决 的 课 题 。 从 目 前 的 研 究 方 向 和 大 量 的 研 究 结 果 来 看 ， 在 自来 水 厂 增 加 生
48、物 预 处 理 和 加 强 出 水 的 深 度 处 理 是 改 善 饮 用 水 水 质 的 有 效 途径 。第 4 周课查阅内容：微污染原水处理新技术与工艺有哪些？各有什么优缺点电 渗 析 技 术优 点 ： 电 渗 析 器 结 构 简 单 ， 主 要 部 件 有 阳 、 阴 离 子 交 换 膜 ， 塑 料 隔 板 ，电 极 三 部 分 。 组 装 形 式 一 般 采 用 正 电 极 一 阳 膜 一 隔 板 一 阴 膜 一 隔 板 一 阳膜 一 一 阴 膜 一 隔 板 一 阳 膜 一 负 电 极 排 列 顺 序 。 电 渗 析 中 ， 一 对 电 极之 问 的 膜 堆 称 为 “一 ”级 ， 一
49、 级 中 水 流 方 向 相 同 的 膜 对 称 为 “段 ”， 在 一台 电 渗 析 中 级 、 段 可 以 有 并 联 ， 串 电 渗 析 的 主 要 优 点 是 不 需 要 消 耗 化 学药 品 ， 设 备 简 单 ， 操 作 方 便 。缺 点 ： 运 行 过 程 中 阴 极 和 膜 上 容 易 结 垢 ， 从 而 影 响 出 水 水 质 ， 并 缩 短 仪器 的 使 用 时 间 。 为 避 免 这 种 现 象 的 发 生 ， 必 须 采 取 一 定 的 措 施 ， 包 括 控制 工 作 电 流 、 定 期 倒 换 电 极 、 定 期 酸 洗 、 定 期 拆 洗 等 。 此 外 ， 电 渗 析 处理 技 术 的 耗 电 量 、 耗 水 量 都 很 高 ， 而 且 对 进 水 的 浊 度 要 求 也 很 严 格 ， 以防 止 堵 塞 水 路 ， 诸 成 制 水 困 难 。反 渗 透 技 术优 点 ： 过 滤 过 程 不 发 生 相 变 化 ,无 需 加 热 ,能 耗 低 ,无 需 添 加 化 学 试 剂 ,无 污 染 ,是 一 种 节 能 环 保 的 分 离 技 术 。 滤 过 程 是 在 常 温 下 进 行 ,条 件 温和 无 成 分 破 坏 ,因 而
