专利名称：提高饮用水水质生物稳定性的生物单元组合处理方法
技术领域：
本发明属于饮用水处理技术领域，涉及一种提高饮用水水质生物稳定性的生物单 元组合处理方法。
背景技术：
由于持续的工农业污染，使大量难降解的有毒有害有机污染物进入水体，和长期 以来水源保护未受到足够的重视，饮用水源普遍受到氨氮和有机物等的污染，造成了水源 水质的恶化，这些有机污染物包括自身对人体有毒害的微量有机污染物，如致癌、致畸、致 突变物质等和氯化消毒副产物，也包括一些溶解性的其它有机污染物等。由于常规净水 工艺的局限性，这些种类繁多的有机物不能被有效去除，处理后的出厂水中往往还含有对 人体有直接危害和潜在危害的天然有机物、人工合成有机物，易与氯反应生成三氯甲烷 (THMs)等消毒副产物(DBP)的溶解性有机物，以及能引起微生物在配水系统内再生长，产 生“生物不稳定性”的有机物等，这将极大地威胁饮用水的化学安全性和生物稳定性。虽 保持管网中适量的余氯可在一定程度上抑制细菌的生长，但如果存在有机物营养基质，即 使保持较高的余氯，细菌仍会生长。细菌随机附着在管壁上利用营养基质生长而成为生物 膜，管壁生物膜可能成为管壁腐蚀结垢的诱因，而生物膜的老化脱落会恶化水质，使用户水 的色度和浊度上升，细菌数增加，这将引起加氯量的增加，从而会引起氯代消毒副产物的增 力口。无论是未去除的有机物还是加大氯量，都将降低饮用水的安全性。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种提高饮用水水质生物稳定性的生物单元组合处理 方法，该方法将曝气生物滤池与臭氧-生物活性炭组合工艺用于给水处理的方法，尤其适 用于有机污染较严重的微污染水源水处理，是一种水质生物稳定性较高的饮用水处理方 法。如上构思，本发明的技术方案是一种提高饮用水水质生物稳定性的生物单元组 合处理方法，其特征在于将待处理的水依次经过曝气生物滤池、臭氧发生器和生物活性炭 反应器的处理。具体步骤是(1)将待处理的水从底部设有曝气装置的曝气生物滤池的下部或顶部进入，空气 从曝气生物滤池的底部通入，空气气体经曝气装置释放与水均勻混合，水中的有机污染物 及氨氮被滤料上的微生物去除，初步处理后的水从曝气生物滤池的上部或下部出水口流 出；(2)曝气生物滤池的出水从臭氧反应器的下部或顶部进入，臭氧气体从臭氧反应 器的底部通入，所述臭氧气体经过臭氧反应器中的布气板或其它布气装置与水均勻混合， 臭氧气体向上流经臭氧反应器，在反应器内与水接触，水中的有机污染物被去除或转化；初 步处理后的水从臭氧反应器的上部或下部出水口流出，臭氧尾气从臭氧反应器的气体排放口排出；(3)臭氧反应器的出水从生物活性炭反应器的下部或顶部流入，水流经生物活性 炭反应器中填充的生物活性炭层，水中有机污染物被活性炭吸附、生物降解得以去除，处理 后的水从生物活性炭反应器的另一端流出。上述曝气生物滤池中空气气体与水的比为1. 0 3 1，在空床停留时间为10 60mino上述臭氧发生器中臭氧与曝气生物滤池的出水接触反应时间为10 30min，臭氧 投加量1. 0 10mg/L。上述生物活性炭反应器中经过臭氧发生器处理后的水在反应器中停留的时间为 10 60mino上述曝气生物滤池和臭氧发生器之间可设置一中间水箱。本发明处理微污染水的原理是在曝气生物滤池单元，滤料表面附着了大量微生 物，水流经曝气生物滤池时，水中能被生物降解利用的有机物在微生物和溶解氧作用下，被 降解去除，同时水中的氨氮、铁、锰等污染物也被转化或去除；在臭氧反应器单元，在臭氧氧 化作用下，水中的大分子不能被生物降解的有机物被氧化为小分子有机物，有机物的可生 物降解性得到提高，或水中的小分子有机物直接被臭氧氧化去除；在生物活性炭单元，在活 性炭表面及内孔生长了微生物，水流经生物活性炭时，水中的有机物及其它污染物被这些 微生物吸附和降解，那些在臭氧反应器单元被转化成的可生物降解有机物在生物活性炭单 元被去除。本发明是将曝气生物滤池和臭氧/生物活性炭技术组合在一起，应用于微污染水 处理去除有机污染物等，提高出水的水质生物稳定性。本发明具有如下的优点和积极效 果(1)有机物去除效果好。通过曝气生物滤池单元主要去除BDOC和氨氮，然后通过 臭氧反应器单元，利用臭氧将不能被生物降解的大分子有机物氧化为小分子有机物，提高 有机物的可生物降解性，被后续的生物活性炭单元去除，或臭氧直接将小分子有机物去除。(2)确保水质稳定性，出水水质好。利用曝气生物滤池和臭氧/生物活性炭技术去 除了微污染水源水中的有机物，特别是可生物降解的那部分有机物，降低了输水管网中菌 群再生长的可能性，在提高出厂水生物稳定性的同时，也减少了对管网的腐蚀；曝气生物滤 池能有效去除水中的氨氮，可减少因氨氮引起的液氯的消耗，从而间接地降低THMs等消毒 副产物DBPs的水平；同时曝气生物滤池单元和生物活性炭技术对铁、锰等污染物也有较好 的去除作用，能进一步保障水质的稳定性和安全性。(3)相对常规饮用水处理方法，该方法不需要化学药剂，经济、高效、环保。
图1是本发明的工艺流程示意图。
具体实施例方式待处理的水从曝气生物滤池的下部或上部进入，空气从所述滤池的底部通入，滤 池的底部设有曝气装置，气水比为1. O 3 1，在滤池内停留10 60min，水中的有机污染物及氨氮等被滤料上的微生物去除，初步处理后的水从滤池上部或下部的出水口流出，进入臭氧反应器的下部或上部，臭氧气体从反应器底部通入，臭氧气体流向与水流同向或 异向，与水在反应器内接触反应10 30min，臭氧投加量1. 0 10mg/L，水中的有机污染物 被去除或转化。初步处理后的水由臭氧反应器上部或下部流出，由生物活性炭反应器的下 部或上部进入反应器，水流经反应器中填充的生物活性炭层，在反应器内停留10 60min， 水中有机污染物被活性炭吸附、生物降解得以去除。处理后的水从反应器另一端流出。实验实例采用曝气生物滤池(BAF)和臭氧-生物活性炭(BAC)组合工艺处理某自来水厂的 水源水_溧河水，处理流程示意图见图1。原水水温为16. 5 22. 0°C，浊度为6NTU左右， CODfc和DOC平均值分别为3. 83mg/L和2. 83mg/L, BDOC平均值为0. 5mg/L左右，UV254平均 值为0. 043左右，且分子量小于1000的有机物所占比例较高，在75%左右。曝气生物滤池 1滤料采用生物陶粒，由上部进水，空床停留时间30min，气水比为1. 5 1 ；臭氧反应器3 由下部进水，臭氧反应接触时间20min，臭氧投加量1. 5mg/L ；生物活性炭反应器4由上部进 水，空床停留时间22. 5min，处理后的水从生物活性炭反应器的另一端流出，流入产水箱5。 上述曝气生物滤池和臭氧发生器之间可设置一中间水箱2。溧河水经曝气生物滤池处理，BDOC的平均去除率达到了 54. 0%，且分子质量低于 1000的有机物去除率达到了 22. 3%。溧河水经臭氧/生物活性炭处理，DOC的平均去除率 为33. 7%，且去除的主要是分子量小于3000的小分子有机物。溧河水经曝气生物滤池和臭 氧_生物活性炭组合工艺的全流程处理，CODtfa* DOC去除率达到了 55. 和41. 1%。
权利要求
一种提高饮用水水质生物稳定性的生物单元组合处理方法，其特征在于将待处理的水依次经过曝气生物滤池、臭氧发生器和生物活性炭反应器的处理。
2.根据权利要求1所述的提高饮用水水质生物稳定性的生物单元组合处理方法，其特 征在于(1)将待处理的水从底部设有曝气装置的曝气生物滤池的下部或顶部进入，空气从曝 气生物滤池的底部通入，空气气体经曝气装置释放与水均勻混合，水中的有机污染物及氨 氮被滤料上的微生物去除，初步处理后的水从曝气生物滤池的上部或下部出水口流出；(2)曝气生物滤池的出水从臭氧反应器的下部或顶部进入，臭氧气体从臭氧反应器的 底部通入，所述臭氧气体经过臭氧反应器中的布气板或其它布气装置与水均勻混合，臭氧 气体向上流经臭氧反应器，在反应器内与水接触，水中的有机污染物被去除或转化；初步处 理后的水从臭氧反应器的上部或下部出水口流出，臭氧尾气从臭氧反应器的气体排放口排 出；(3)臭氧反应器的出水从生物活性炭反应器的下部或顶部流入，水流经生物活性炭反 应器中填充的生物活性炭层，水中有机污染物被活性炭吸附、生物降解得以去除，处理后的 水从生物活性炭反应器的另一端流出。
3.根据权利要求1或2所述的提高饮用水水质生物稳定性的生物单元组合处理方法， 其特征在于上述曝气生物滤池中空气气体与水的比为1.0 3 1，在空床停留时间为 10 60mino
4.根据权利要求1或2所述的提高饮用水水质生物稳定性的生物单元组合处理方法， 其特征在于上述臭氧发生器中臭氧与曝气生物滤池的出水接触反应时间为10 30min， 臭氧投加量1. 0 10mg/L。
5.根据权利要求1或2所述的提高饮用水水质生物稳定性的生物单元组合处理方法， 其特征在于上述生物活性炭反应器中经过臭氧发生器处理后的水在反应器中停留的时间 为 10 60mino
6.根据权利要求1或2所述的提高饮用水水质生物稳定性的生物单元组合处理方法， 其特征在于上述曝气生物滤池和臭氧发生器之间可设置一中间水箱。
全文摘要
一种提高饮用水水质生物稳定性的生物单元组合处理方法，其特征在于将待处理的水依次经过曝气生物滤池、臭氧发生器和生物活性炭反应器的处理。本发明能高效地去除有机污染物，特别是能引起水质生物不稳定性的那部分可生物降解有机物，具有有机物去除效果好，出水水质稳定和安全、不需化学药剂、成本低等的优点。
文档编号C02F9/14GK101817616SQ20101013024
公开日2010年9月1日 申请日期2010年3月23日 优先权日2010年3月23日
发明者刘景艳, 郭兴芳, 陈立, 陶润先 申请人:中国市政工程华北设计研究总院