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活性炭技術用于生活水的深度處理

臭氧-活性炭技術用于生活水深度處理，開發于20世紀70年代，如今已廣泛用于歐美等環境標準要求高的國家。此技術在我國雖早有試驗，但由于受資金所限和對水質標準認識的不足，長期以來發展緩慢，僅在少數幾個水廠有所應用。1995年初，我公司承接了大慶石化總廠所屬兩個水廠的生活水深度處理工程設計，將臭氧—活性炭技術完整的應用在大型水廠的工程設計中。本文以這一工程實例探討臭氧—活性炭技術在生活水深度處理工程中的應用及設計參數的選擇。活性炭廠家
1設計水源及水質
　　本工程水源引自嫩江，由于嫩江支流烏裕爾河流經途中受納大量污水，使該水源受到嚴重污染。雖經常規處理后，ρ(CODMn)仍達4—6mg／L，水中含有“三致”(致癌、致突變、致畸變)物質。本工程進水為經過混凝、沉淀、浮選、砂濾等常規處理后出水，經深度處理、消毒后送往生活區作飲用水。活性炭廠家

　　水量：Q=1500m3／h(36000m3／d)；
　　處理前主要水質指標：ρ(CODMn)：4-6mg／L；濁度=3-5mg／L。
　　處理后主要水質指標：pρ(CODMn)<2.5mg／L；濁度<1NTU。
　　處理后其它指標按建設部頒發的“城市供水2000年技術發展規劃暫行水質目標第一類水質”指標控制。
2處理工藝
　　原水在常規生活水處理廠中經過混凝、沉淀、砂濾處理后送至本工程界區，首先自流人臭氧接觸池，與投加的臭氧氣體接觸反應后流人中間水池，然后用提升泵加壓后送活性炭過濾罐進行生物吸附過濾。正常過濾時水從上向下，反洗時水從下向上流。分別配有氣洗和水洗兩套反洗設施�；钚蕴窟^濾罐出水流人砂濾池進行除濁處理，然后加氯消毒后送清水池，用泵提升后送生活水管網。
　　活性炭反洗排出的反洗廢水流人廢水回用池，經過沉淀處理后定期打回到常規水處理系統中重新處理回用和利用。
　　臭氧系統采用常規的空氣制備臭氧，即：空壓機排出的壓縮空氣經冷卻、除油、過濾、干燥處理后，進入臭氧發生器。在1×104—1.9×104V的高電壓下將潔凈空氣電離生成臭氧氣體，臭氧氣體送到臭氧接觸池，通過池底的微孔擴散器分布到水體中與水中有機污染物進行臭氧接觸反應。臭氧接觸池頂部排出的尾氣含有少量臭氧，經尾氣破壞器加熱分解達環境排放標準后排放。
3設備的選型及設計參數活性炭廠家

3.1臭氧系統
　　臭氧(O3)是一種極強的氧化劑，可導致不飽和的有機分子破裂，使臭氧分子結合在有機分子的雙鍵上，生成臭氧化物。臭氧化物自發性分裂產生一個羰基化合物，和帶有酸性和堿性基的兩性離子，兩性離子不穩定分解成酸和醛。因此，臭氧能氧化多種有機物和無機物，如酚、氰化物、硫化物、亞硝酸鹽、鐵、錳等。臭氧除具有強氧化性以外，還具有消毒、殺菌和滅活病毒作用。能去除水中的色、嗅和味。
3.1.1設備選型
　　本工程所選臭氧系統設備為法國trailigiz公司產品，包括空氣制備及臭氧發生器。
　　空壓機型號：BS61；
　　空氣流量：345m3／h；
　　空氣干燥器型號：DA006；
　　露點：-60；
　　臭氧發生器型號：MZI-52-HD；
　　臭氧產量(正常)：3kg／h；
　　臭氧的質量濃度：30g／m3。
　　共選用空壓機2臺，空氣干燥器2臺，臭氧發生器3臺。
3.1.2臭氧的投加
　　臭氧接觸氧化池是生活水深度處理最關鍵的一步。將臭氧通入被處理水，使其充分接觸反應才能使水中有機物得到氧化。因此，反應設備的選型及反應中各項參數的確定就是本工程成敗的關鍵。本工程采用鋼筋混凝土接觸氧化池，臭氧擴散器采用微孑L擴散器。有效水深5.5m，停留時間15min。分二級反應，一級接觸時間5min，反應時間1min，二級接觸時間7min，反應時間2min。臭氧投加量4—6mg／L，氣水比為1：15。
3.1.3臭氧投加的自動化控制
　　臭氧系統控制單元由1臺主PLC和3臺現場PLC及配套儀表組成。主要功能有：①根據來水水量、水質變化自動調節臭氧產量和控制臭氧發生器開停臺數；②臭氧泄漏報警聯鎖停車。
　　控制過程如下：
　　在臭氧控制系統的主PLC中，首先對設置在臭氧接觸氧化池出水口的余臭氧濃度分析儀的測量值進行PID控制運算，其輸出作為臭氧投加量的控制參數，然后乘以接觸池人口水流量，經邏輯計算求出所需的臭氧量。在主PLC中，對臭氧總量進行數據處理后，計算出所需啟動的臭氧發生器臺數及每臺的臭氧產量，然后輸出信號到相應的各現場PLC，在現場PLC中，對輸人信號(所需臭氧量)計算，然后得出功率給定值，對功率測量值進行PID控制運算后，輸出信號到變壓器調節其輸出功率，從而達到控制臭氧產量的目的。
　　報警及聯鎖：系統將臭氧發生器出口總管中的臭氧濃度和流量、空氣的露點、臭氧的泄漏檢測、3臺臭氧發生器故障、尾氣破壞器故障等信號輸入主PLC，進行監測報警及安全聯鎖。活性炭廠家

3.2活性炭過濾系統
　　活性炭特性：
　�、俦缺砻娣e大，一般為500-1900m2/g,最高可達2500m2／g。
　　②孔徑范圍大，孔徑可由3A-幾千A。
　�、厶抠|堅硬、密實、不易破碎。
　　④可再生。
　　由活性炭特性所決定，活性炭吸附作用強易于吸附經臭氧氧化后已變化為短鏈小分子的有機物。能去除農藥、殺蟲劑、氯化烴、芳香族化合物等有機物。并能去除放射性物質、合成洗滌劑及汞、鉻等重金屬。還能除臭、除色去除病毒。
3.2.1設備選型
　　活性炭過濾是工藝處理的又一關鍵，本工程共設活性炭過濾罐8臺。選用鋼制過濾罐，內涂無毒防腐涂料，罐內上部設配水槽，下部設布水布氣板。在布氣板上裝配有上千個噴頭，板上部承載活性炭約55t。每臺處理水量200m3／h，罐直徑5.5m，高約11m。
　　本工程將提升泵放在活性炭過濾罐前，采用壓力式過濾，使活性炭過濾吸附在壓力條件下進行，并且采用降流過濾升流反洗。
　　壓力式過濾優點如下：
　�、賮碜猿粞趸�后的水仍有殘余臭氧，采用壓力式過濾可避免殘余臭氧揮發出來。
　�、谠诔袎合�，殘余臭氧及氧氣都溶解在水里，故有更強的氧化能力。
　�、蹓毫κ竭^濾罐可建造得更高，這樣炭層相對高一些，過濾時間加長，可使吸附效果更好。
3.2.2設計參數
　　活性炭過濾采用設計參數如下：
　　單臺設計處理能力200m3／h；炭罐直徑5.5m；單臺過濾面積23.75m2；炭層高4.5m；濾速9m／h；吸附時間28min；水洗強度10l／(s·m2)；氣洗強度15.3L／(s·m2)。
3.2.3自動化控制
　　為保證活性炭的良好吸附效果和生物活性，便于維持吸附平衡和活性炭的長期使用，必須定期進行活性炭反洗。反洗包括水洗和氣洗二種形式，可根據實際運行情況調節水洗和氣洗的周期。每次水洗包括放水、排氣、開停反洗水泵、排水、進水、關閉進氣、恢復過濾等十幾個步驟。氣洗時還要增加打開儲氣罐、進氣、放氣等幾個步驟。每個過濾器設有過濾進水／出水、反洗進水／出水、進氣/排氣、正洗等7個閥門。為方便操作管理，保證反過程有序地進行，我們編制了活性炭順序控制反洗程序，由1套PLC及61套氣動蝶閥組成，控制方式分全自動和半自動(步進)。將活性炭過濾器的沖洗周期，水洗氣洗各步驟以及8臺過濾器沖洗啟動時間的協調等全部采用PLC程序控制。用1臺微機對8臺過濾器進行監控，可隨時察看每臺過濾器的累計過濾時間和反洗進行過程，當水池液位過低反洗泵不能正常啟動時，還可聯鎖報警中斷程序，當液位符合要求后重新啟動。根據操作需要，也可隨時將程序切換為手動操作或人為修改沖洗歷時和調整操作步驟。
4處理效果
　　本工程建成投產多年以來運行良好，水質得到極大改善，ρ(CODMn)=0.5—2.0mg／L，濁度=0-1NTU，經色質聯機檢測CHCl3，CCl4等有機物已檢不出。水質指標不僅達到了設計標準，而且達到了歐共體標準活性炭廠家
。

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