专利名称：臭氧/紫外－生物活性炭去除水中微量有机物的方法
技术领域：
本发明属水处理技术领域，涉及一种将臭氧/紫外技术与生物处理技术结合用于水净化的方法，尤其适用于被微量有机物污染的水的深度净化，是一种给水和优质饮用水生产技术。
另一方面，水中微量有机物污染的问题越来越突出，如饮用水源中存在的微量天然有机物和各种各样的有毒有害的人工合成有机物、饮用水中的消毒副产物以及可能存在的痕量内分泌干扰物和持久性有机物，污水回用中也遇到一些微量有机污染物所构成的不安全性。传统的水处理技术，如絮凝—砂滤—消毒方法很难有效地将水中微量的有机物去除。现在也开始将臭氧氧化—生物活性炭技术应用于饮用水的处理，来净化水中微量有机污染物。然而，由于臭氧与有机物反应有较强的选择性，即与某些物质反应较快，而与某些物质反应的很慢，不能很有效地降解所有有机物；此外，单独的臭氧氧化单元中，臭氧由气相向水相的传质也不太理想，臭氧不能充分地溶解到水中，导致臭氧的利用效率不高。其结果是，在臭氧氧化单元，有机物的去除效果不佳，水中难生物降解的污染物转化为可生物降解的比例有限，不利于后续生物处理，即影响后续生物活性炭的处理效果，导致整个臭氧氧化—生物活性炭工艺对微量有机物的去除效率不尽理想。而单独采用臭氧/紫外方法处理水中微量有机物，虽然能比较彻底地去除水中的有机污染物，但是完全降解有机物所需的处理时间很长，导致处理成本很高，其实际应用受到限制。
本发明提供了一种臭氧/紫外—生物活性炭去除水中微量有机物的方法，其特征在于该方法主要包括下述的臭氧/紫外和生物活性炭两个单元待处理的水从臭氧/紫外反应器的下部进入，臭氧气体从所述反应器的底部通入，所述臭氧气体经过所述反应器中的布气板与水均匀混合；所述反应器内置外罩石英套管的紫外灯，水和臭氧气体向上流经反应器，停留时间在4～20min之间，水中的有机污染物被去除或转化；初步处理后的水中从所述反应器的上部出水口流出，臭氧尾气从所述反应器的气体排放口排出；经上述初步处理的水从生物活性炭反应器的一侧流入，水流经所述反应器中填充的生物活性炭层，停留时间在10～80min之间，水中有机污染物被生物降解、去除；处理后的水从所述反应器另一侧流出。
在臭氧/紫外单元投加的臭氧量可以根据进水水质和出水的水质目标确定，在0.5mg/L～10mg/L之间；待处理水在臭氧/紫外单元和生物活性炭单元的停留时间越长，臭氧投加量越高，则水处理的效果越好，处理后水的水质越好，但是会增加处理成本。
本发明是将臭氧/紫外和生物活性炭技术有机的组合在一起，并应用于微污染水的深度净化。本发明的优点是(1)将臭氧/紫外和生物活性炭组合在一起，利用臭氧/紫外易于改变化合物结构而改善可生物降解性能的优点，而利用生物活性炭技术能经济有效去除可生物降解有机物的优点，从而经济高效地净化水中的污染物。与单独的臭氧/紫外处理技术相比，这种方法更为经济。(2)与臭氧—生物活性炭方法相比，本发明所述的臭氧/紫外—生物活性炭方法提高了臭氧在水中的传质，对有机污染物的去除效率更高。
实施例一臭氧/紫外—生物活性炭方法净化水库水。
如
图1所示，水库水从臭氧/紫外反应器100的下部进入，臭氧气体从所述反应器的底部通入，臭氧投加量为3mg/L，所述臭氧气体经过所述反应器中的布气板103与水均匀混合；所述反应器的中心内置外罩石英套管102的紫外灯101，水和含有臭氧的气体向上流经反应器，停留时间在16min之间，水中的有机污染物被去除或转化；初步处理后的水中从所述反应器的上部出水口105流出，臭氧尾气从所述反应器的气体排放口104排出；经上述初步处理的水从生物活性炭单元反应器200一侧的进水口205流入，水流经反应器中填充的生物活性炭层201，停留时间在15min之间；水中有机污染物被生物降解、去除，处理后的水从所述反应器另一侧出水口202流出。
根据水中污染物的浓度及处理要求，还可以往生物活性炭单元中曝气。生物活性炭单元运转一段时间后，要进行反冲洗以更新生物活性炭的表面，反冲洗水从生物活性炭单元的下部出水口202流入，经过砾石203和生物活性炭层201，最后从上部反冲洗水出水口204排出。
如表1所示，采用单独的臭氧/紫外方法，水中总有机碳(TOC)的去除率为13.8％，高锰酸盐(CODMn)的去除率为22.8％，对254nm紫外光吸收值(UV254)的去除率为68.4％；而采用本发明所述的臭氧/紫外—生物活性炭方法，则相应的去除率分别为40.7％、47.0％和79.0％，去除率分别提高195％、106％和15％。可见，臭氧/紫外—生物活性炭方法对水中有机污染物的去除效率大大高于臭氧/紫外方法。
表1 臭氧/紫外—生物活性炭方法对水库水的净化效果
注O3/UV为臭氧/紫外方法；O3/UV+BAC为臭氧/紫外—生物活性炭方法。
实施例二臭氧/紫外—生物活性炭方法净化城市污水处理厂二级出水。
采用臭氧/紫外—生物活性炭方法净化城市污水处理厂的二级出水，其中待处理的水在臭氧/紫外单元的停留时间为16min，在生物活性炭单元的停留时间为15min。当臭氧/紫外单元的臭氧投加量分别为2.5mg/L、6mg/L和9mg/L时，对水中污染物的去除效果见表2。臭氧投加量为2.5mg/L时，臭氧/紫外方法对水中总有机碳(TOC)和高锰酸盐指数(CODMn)的去除率分别为23.5％和30.1％，而本发明所述的臭氧/紫外—生物活性炭方法对TOC和CODMn的去除率则分别达到41.3％和53.8％，分别提高76％和79％；臭氧投加量为6mg/L和9mg/L时，去除率提高比例也均在60％以上。臭氧/紫外—生物活性炭对有机污染物的去除效果大大优于臭氧/紫外方法。
表2 臭氧/紫外—生物活性炭方法对二级出水中有机物的去除效果
注O3/UV为臭氧/紫外方法；O3/UV+BAC为臭氧/紫外—生物活性炭方法。
权利要求
1.臭氧/紫外—生物活性炭去除水中微量有机物的方法，其特征在于该方法主要包括下述的臭氧/紫外和生物活性炭两个单元待处理的水从臭氧/紫外反应器的下部进入，臭氧气体从所述反应器的底部通入，所述臭氧气体经过所述反应器中的布气板与水均匀混合；所述反应器内置外罩石英套管的紫外灯，水和臭氧气体向上流经反应器，停留时间在4～20min之间，水中的有机污染物被去除或转化；初步处理后的水中从所述反应器的上部出水口流出，臭氧尾气从所述反应器的气体排放口排出；经上述初步处理的水从生物活性炭反应器的一侧流入，水流经所述反应器中填充的生物活性炭层，停留时间在10～80min之间，水中有机污染物被生物降解、去除；处理后的水从所述反应器另一侧流出。
2.根据权利要求1所述的去除水中微量有机物的方法，其特征在于所述臭氧/紫外单元中的臭氧投加量为0.5mg/L～10mg/L。
全文摘要
臭氧/紫外－生物活性炭去除水中微量有机物的方法，属水处理技术领域。为了解决现有技术中去除水中微量有机污染物效率低，处理成本高的问题，本发明公开了一种臭氧/紫外－生物活性炭去除水中微量有机物的方法，包括臭氧/紫外和生物活性炭两个单元待处理的水从臭氧/紫外反应器的下部进入，臭氧气体从反应器的底部通入，臭氧气体经反应器中的布气板与水均匀混合；反应器内置紫外灯，水和臭氧气体向上流经反应器，停留时间为4～20min，水中的有机污染物被去除或转化；初步处理的水流入填充生物活性炭层的反应器，停留时间为10～80min，水中有机污染物被生物降解、去除。本发明能高效地去除有机污染物，处理成本低，效果好。
文档编号C02F9/14GK1446760SQ0312293
公开日2003年10月8日 申请日期2003年4月26日 优先权日2003年4月26日
发明者张彭义, 祝万鹏, 李来胜, 余刚, 蒋展鹏, 韩文亚, 简丽 申请人:清华大学