摘要：目前深度处理工艺在工程中可能采用的主要有臭氧－活性炭、膜处理等工艺。本文以臭氧活性炭技术为例对水厂深度处理工艺进行了研究分析。
关键词：臭氧活性炭技术；水厂；深度处理；
一、臭氧活性炭技术概述
臭氧活性炭就是把臭氧氧化和活性炭吸附工艺组合使用，它包括原水的预臭氧化、活性炭的吸附和生物降解作用。一方面可以利用活性炭吸附去除臭氧氧化生成的的低分子量有机物，活性炭也可将O3还原为O2，减少臭氧释出进入空气污染环境，并增加供氧量；另一方面利用臭氧的供氧作用，在炭床中大量生长繁殖好氧菌，被吸附的溶解性有机物作为炭床中微生物生命活动的营养原，通过生物降解作用得到去除。这样，炭床中就同时存在着活性炭吸附和微生物的降解作用，使活性炭对水中溶解性有机物的累积吸附负荷大大超过只根据吸附等温线所预计的吸附负荷，从而延长了活性炭的工作周期，减少运行费用。
臭氧投加量常在1～4mg/L之间，臭氧接触水力停留时间10～15min左右，接触后余臭氧宜控制在0.1mg/L以下，尾气必须作无害处理。其中臭氧发生器气源选择和活性炭滤池设计选择是决定处理成本和运行效果的重要因素。
二、臭氧活性炭技术的研究现状
该工艺的设计和研究工作也积累了多年的实践经验，在嘉兴石臼漾水厂、嘉兴贯泾港水厂、杭州南星水厂、上海周家渡水厂、上海临江水厂、上海杨树浦等工程的设计中采用了臭氧活性炭工艺，并获得了很好的运行效果。针对存在微污染的原水水质，进行了“预臭氧－常规处理－后臭氧－活性炭过滤”净水工艺的研究，对CODMn、UV254、TOC的去除，对不同分子量有机物的去有以下三点效果：
（1）常规工艺对CODMn去除率达到了38%，CODMn主要与浊度一起去除，臭氧活性炭工艺可以进一步提高CODMn的去除率，整个常规处理－臭氧活性炭工艺全程去除率约为55%左右，在试验期间活性炭出水CODMn基本小于3.0mg/L。
（2）常规工艺、后臭氧、活性炭吸附池对UV254都有很好的去除效果，活性炭吸附池对UV254和CODMn的去除率有很好的一致性，都在10%左右，常规处理－臭氧活性炭工艺全程的UV254去除率达到了84%以上。
（3）常规处理对TOC的去除率为26.6%，常规处理－臭氧活性炭工艺全程TOC的去除率在50%左右。
各工艺对不同区间分子量有机物的去除情况也表明，臭氧活性炭深度处理工艺在滤后水的基础上，可以大大提高小分子量有机物的去除率，降低出水有机物总量。
三、水厂深度处理应用臭氧活性炭技术的背景
目前，自来水厂的深度处理、污水厂处理和特种水处理中较多采用臭氧生物活性炭工艺，臭氧生物活性炭工艺对于原水中的天然有机物和氨氮有较佳的去除率。臭氧生物活性炭工艺中生物活性炭滤池的过滤形式有下向流固定床过滤与上向流流化过滤两种方式。其中，比较常见的是采用下向流固定床过滤的生物活性炭滤池，但是传统的下向流固定床过滤的生物活性炭滤池存在较多问题。如下向流固定床过滤的生物活性炭滤池在反冲洗时，下向流固定床上分布的反冲洗孔会导致活性炭层表面出现坑洼现象，导致活性炭层厚度分布不均匀、固定床容易发生堵塞等问题；另外，若反冲洗不及时，微生物会大量繁殖，导致出水不畅。近年来，上向流流化过滤的生物活性炭滤池开始推广使用。上向流流化过滤的生物活性炭滤池与传统的下向流固定床过滤的生物活性炭滤池相比，具有较多优点：一是上向流活性炭滤池膨胀率好，上向流活性炭滤池的膨胀率可以达到30%～50％，较高的膨胀率可以保证活性炭充分发挥作用，提高有机物的去除率；二是上向流活性炭滤池的使用效率高；三是上向流活性炭滤池水头损失比较小，约为1.0m～1.2m。
上向流活性炭滤池的处理效果虽然好，但因缺少合适的池型结构，配水难以均匀以及滤池造价高的原因，目前在国内大规模应用实例并不多，单池大型化发展受到限制。
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四、新型臭氧活性炭的研发
1、新型臭氧活性炭技术研发的目的
目的是为了提供一种适用于水厂和污水处理厂大规模应用的上向流活性炭滤池，用于解决目前国内上向流活性炭滤池缺少合适的池型结构，配水难以均匀，滤池造价高，难以大规模应用，单池大型化发展受限制的问题。本发明提供的上向流活性炭滤池，池型布置合理紧凑，结构简单，造价低，管路少，占地面积小。
2、新型臭氧活性炭技术研发的内容
上向流活性炭滤池包括双层中央渠和活性炭滤层。在上向流活性炭滤池设计过程中，把双层中央渠设置在上向流活性炭滤池中央。双层中央渠包括下层进水渠、上层出水渠和斜坡形的中间隔板，利用中间隔板把下层进水渠和上层出水渠隔断，并且，下层进水渠两侧壁的底端都设有分配水孔。活性炭滤层自下至上依次为滤板、承托层滤料和活性炭滤料，并且在滤板中设置多个短柄滤头。活性炭滤层分布于双层中央渠的两侧。在上层出水渠侧壁上布设不锈钢材质的集水槽，集水槽连通活性炭滤层出水区和上层出水渠，上层出水渠一端连接一出水翻水堰，另一端连接一初滤水排放闸门。
上向流活性炭滤池还包括一个冲洗系统。冲洗系统包括冲洗鼓风机、气冲洗干管、气冲洗支管、进气阀门以及气冲洗分配气孔。冲洗系统的设计要点：冲洗鼓风机与气冲洗干管连接，气冲洗干管与气冲洗支管连接，进气阀门设置在所述气冲洗支管上，气冲洗分配气孔位于所述下层进水渠两侧壁的顶端。
一种水处理系统，包括至少一个上向流活性炭滤池、进水总渠、单格进水堰、进水分渠、单格进水管、出水总渠以及初滤水排放渠；进水总渠与进水分渠通过单格进水堰连通，进水分渠与上向流活性炭滤池通过单格进水管连通，上层出水渠和出水总渠通过出水翻水堰连通，初滤水排放渠与上层出水渠通过初滤水排放闸门连通。单格进水管上设有进水蝶阀，气冲洗支管上设有进气蝶阀。
3、本技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
（1）本技术的上向流活性炭滤池采取了双层中央渠的型式，包括下层进水渠和上层出水渠，结构简单，管路少，滤池占地面积小。
（2）上向流活性炭滤池采用短柄滤头和滤板形式造价低。
（3）上向流活性炭滤池的下层进水渠两侧壁的底端设有分配水孔，确保了上向流活性炭滤池底部配水的均匀性，上层出水渠侧壁布设集水槽保证了上向流活性炭滤池出水收集的均匀性，上向流活性炭滤池进、出水的配水均匀，无死角，水头损失小。
（4）上向流活性炭滤池所设双层中央渠的中间隔板为斜坡形，从而下层进水渠渠顶为斜坡状，在气冲洗过程形成双层气垫层，能确保上向流活性炭滤池气冲洗时布气均匀。
（5）上向流活性炭滤池的长宽比不受限制，上向流活性炭滤池出水量大，对于相同规模的水处理系统来说，所需设置上向流活性炭滤池的个数少，结构紧凑，施工进度快。
（6）上向流活性炭滤池的冲洗系统为单独鼓风气冲洗，采用先降低上向流活性炭滤池池内水位，后气冲洗方式，只需单独气冲洗和正常进水时的初滤水排放，无气水同时冲洗过程，有效的解决了冲洗时活性炭跑碳现象，且鼓风机扬程和功率大大降低，减少了冲洗过程，节约了工程投资、运行费用和耗水量。
总结
本技术提供了一种上向流活性炭滤池，该上向流活性炭滤池中央设置有双层中央渠，包括下层进水渠和上层出水渠，上向流活性炭滤池的下层进水渠两侧壁的底端设有分配水孔，上层出水渠侧壁布设集水槽实现了正常水处理运行过程中的均匀布水。上向流活性炭滤池池型布置合理紧凑，结构简单，造价低，管路少，占地面积小，更加适应于与其它净水构筑物的结合布置。
本技术提供的包含至少一个上向流活性炭滤池的水处理系统，通过合理紧凑的池型布置，解决了目前国内上向流活性炭滤池缺少合适的池型结构，配水难以均匀以及滤池造价高，而没有大规模应用，单池大型化发展受限制的问题。
参考文献：
[1]王彬.自来水厂深度处理工艺探讨[J].低碳世界，2017（16）：8-9.
[2]刘玉红，陈勇，俞蕴芳，等.2-MIB在某深度处理水厂中的去除规律研究[J].中国给水排水，2018（1）：124-127.
论文作者:1刘振芳,2梁娟
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/2/14
标签：活性炭论文; 滤池论文; 臭氧论文; 上向论文; 水渠论文; 工艺论文; 水厂论文; 《基层建设》2018年第36期论文;