果园桥水厂活性炭滤池的运行效果

第23卷　第6期中国给水排水V o. l 23No. 6

2007年3月CH I NA W ATER ＆WA STE WA TER M ar . 2007

运行与管理

果园桥水厂活性炭滤池的运行效果

翁利丰, 　夏　玮, 　朱　慧, 　沈　亮

(桐乡市水务集团有限公司, 浙江桐乡314500)

　　摘　要:　果园桥水厂通过一年多的小试, 筛选出两种活性炭, 于2003年5月投入使用。就破碎炭和柱状炭对COD M n 、UV 254、NH 4-N 、M n 、浊度和色度的去除效果进行了分析、总结, 以期对活性炭滤池的实际运行情况有所了解。

　　关键词:　微污染原水; 　深度处理; 　臭氧—活性炭; 　活性炭滤池; 　运行效果

中图分类号:TU991　　文献标识码:C 　　文章编号:1000-4602(2007) 06-0087-04

O peration E ffi ciency of A cti vated Carbon F ilter i n G uoyuanq i ao

W ater w orks

W ENG Li -feng , 　X I A W ei , 　ZHU Hu i , 　S HEN Liang

(Tongx i a ng City W ater Supply Group Co. Ltd. , Tongxiang 314500, China )

　　Abstrac t :　Two kinds of acti v a t e d ca r bon w ere selected and pu t into service atM ay , 2003after m ore t h an one year test in GuoyuanqiaoW ater w or ks . The re moval efficiencies o fC OD M n , UV 254, NH 4-N , M n , tur bidity and colo r by cr ushed and columnar activated car bonsw ere analyzed and summ arized , so as to unde rstand t h e operationalm echanis m of activated car bon filter .

　　K ey w ords :　m icro -po ll u ted r a w w ate r ; 　advanced tr eat m ent ; 　ozone and ac tivated carbon ; 　ac -tivated ca r bon filter ; 　operation e fficiency 　　近几年来, 随着经济的发展和人口的不断增加, 果园桥水厂的取水水源———京杭大运河也受到了污染, 锰、氨氮、COD M n 等超标比较严重(见表1、2)。

表1　2004年源水水质T ab . 1　Source w ater quality i n 2004

项目最大最小COD Mn /总铁/锰/色度/氨氮/

-1-1-1

倍(m g L (mg L (mg L (mg L -1301423

3. 820. 201. 36

4. 870. 423. 43

0. 620. 330. 51

8. 735. 036. 90

项目最大最小+

预处理和深度处理工艺(臭氧+活性炭)。

表2　2005年源水水质Tab . 2　Sou rce wa t e r qua lit y in 2005

C OD M n /总铁/锰/色度/氨氮/

-1-1-1

倍(mg L (mg L ) (mg L (mg L -1) 291723

3. 470. 181. 49

4. 960. 863. 27

0. 85

0. 200. 41

8. 23

4. 946. 60

1　深度处理系统运行概况

深度处理系统从2003年5月投入运行, 处理能力为8×10m /d。活性炭池分为10小格, 单池面积为48m , 滤池滤料由承托层[粒径为(8～14)、(4～8)、(2～4)、(4～8)、(8～16) mm 的卵石各50

　　在这种情况下, 自来水厂原有的传统工艺已不

能满足需要。为此, 果园桥水厂于2003年对水处理工艺进行了改造, 在原有常规工艺的基础上增加了

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　　2003年—2005年两种活性炭对COD M n

和UV 254的去除率变化见图1、2。从图1、2可知, 刚投入运

行时活性炭对COD M n 、UV 254的去除率较高; 随后下降, 然后上升又下降。这是因为:a . 活性炭在运行初期主要靠物理吸附作用, 运行一段时间后吸附作用达到了饱和, 表现为去除率下降; 再运行一段时间后, 生物膜逐渐发挥作用, 表现为去除率上升。b . 在运行中发现, 活性炭对COD M n 和UV 254的去除效果受温度的影响比较大, 在2004年底和2005年初气温比较低的情况下(水温

[2]

mm 组成]和活性炭层(采用1. 5mm 柱状炭和8×30目破碎炭两种活性炭, 厚度为1. 8m ) 组成。活

性炭滤池滤速为8m /h, 接触时间为13. 5m in , 采用砂滤水进行冲洗。1. 1　活性炭的主要参数

采用的破碎炭和柱状炭的主要参数见表3。

表3　两种活性炭的主要技术指标

T ab . 3　M ain t echnica l indexe s of t wo ac tivated ca rbons 水分碘值/灰分亚甲基兰值强度

/%(m g g -1) /%/(mg g -1) /%

8×30目0. 781066. 69. 6549496. 51. 5mm 0. 3910257. 7844695. 2项目

规格

1. 2　运行条件

两种活性炭的运行条件基本一致。破碎炭冲洗

强度为10. 5L /(m s ), 冲洗时间为6m i n , 膨胀率为26. 4%;柱状炭冲洗强度为13. 4L /(m s ), 冲洗时间为6m i n , 膨胀率为30. 4%。臭氧投量为1～

2g /m (具体可根据水质、气温等进行适当调整), 反冲洗周期则随着活性炭运行时间的变长而缩短。现场试验表明:活性炭运行一年后, 连续运行170h 无需反冲洗, 可以保证出水C OD M n ≤3. 0m g /L; 运行两年后, 这一时间缩短为120h 。

2　活性炭滤池的运行效果

通常, 在给水处理中活性炭滤池运行初期主要靠活性炭本身的微孔发挥作用。当活性炭运行一段时间后, 活性炭表面及外部较大孔隙中形成一层生物膜, 微生物的吸附降解逐渐起主导作用。同时在活性炭内部大量存在的微孔还可以吸附有机物, 这样就形成了既有微孔吸附、又有生物降解的生物活性炭。通过活性炭处理后的出水, 不但感官上有了明显的改善, 而且COD M n 、氨氮等指标也明显下降。但是, 不同类型的活性炭其净水效果是不一样的。

①　对有机物的去除效果

活性炭刚投入使用时, 对有机物的去除效果非常明显, 结果见表4。

表4　活性炭滤池运行初期对COD M n 的去除效果

(2003年5月—10月)

Tab . 4　Remova l eff ec t of CO D M n in initial pe riod

o fA CF ope ra ti on m g L -1

时间

M n

破碎炭活性炭

段出水柱状炭

5月

2. 080. 690. 79

6月2. 361. 321. 41

7月2. 861. 771. 85

8月2. 241. 441. 84

9月2. 371. 741. 92

10月2. 241. 781

. 89

[1]

图1　对COD M n 的去除率变化F ig . 1　R e m oval ra t e o f COD M n

图2　对UV 254的去除率变化F ig . 2　R e m ova l ra te o f UV 254

从图1、2还可以看到, 破碎炭对COD M n 的去除效果与柱状炭没有明显的差异; 但破碎炭对UV 254的

去除效果略好于柱状炭, 活性炭的参数指标也正说明了这一点。

②　对氨氮的去除效果

活性炭在运行初期对氨氮的去除效果比较明显, 结果见表5。

从表5可见, 刚投入使用时破碎炭对氨氮的去除效果略好于柱状炭, 近3年的数据统计结果也证明了这一点(见图3)。这是因为破碎炭具有不规则

www . wa t e rgashea. t com 翁利丰, 等:果园桥水厂活性炭滤池的运行效果第23卷　第6期

的形状和粗糙的表面, 比表面积比柱状炭大得多, 微生物易吸附在其表面, 所以去除效果比较好。通过镜检发现, 活性炭生物膜中有大量微生物, 且破碎炭生物膜中的微生物数量要比柱状炭多。

表5　活性炭滤池运行初期对氨氮的去除效果

(2003年5月—10月)

T ab . 5　R e m ova l e ffec t o f NH 4+-N in initia l

pe ri od of ACF operati on

m g L -1

时间

5月

6月7月

8月9月10月

臭氧段出水NH 4+-N 0. 300. 360. 240. 230. 210.

0. 050. 080. 050. 060. 100. 07破碎炭

NH 4-N 柱状炭0. 080. 110. 100. 150. 140.

大的改善。通过3年的统计数据发现, 在运行正常的情况下出水色度

5。

图5　2003年—2006年对浊度的去除效果F ig . 5　R e m oval effect o f turbidit y fro m 2003to 2006

根据统计结果, 活性炭平均进水浊度为0. 23NTU , 两种活性炭对浊度的去除非常有效, 平均去除效率>30%,去除率下降基本出现在夏季高峰供水期间。这说明在正常供水情况下, 活性炭对改善水的感官指标是非常有用的, 两种活性炭对浊度的去除效果相差不大。

⑤　对不同分子质量DOC 的去除效果

图3　2003年—2006年对氨氮的去除效果F i g . 3　Remova l effec t of NH 4+-N from 2003t o 2006

在实际生产中, 很少单独使用活性炭工艺, 通常和臭氧等氧化剂联合使用。利用臭氧的预氧化作用, 可初步氧化分解水中有机物及其他还原性物质, 以降低生物活性炭的有机负荷, 同时臭氧氧化使水

中难以生物降解的有机物断链、开环, 使其能够被生物降解。另外, 臭氧工艺还能在处理水中起到充氧作用, 使生物活性炭滤池有充足的溶解氧用于生物氧化作用

[3]

　　在对各工段出水水质检测中发现, 除了生物预处理能使氨氮转化为硝酸盐氮外, 臭氧氧化也能使氨氮转化为硝酸盐氮。

③　对锰的去除效果

活性炭对锰的去除效果非常明显(见图4)。

。有研究显示, 单独使用活性炭过滤工

艺对DOC 的平均去除率仅为31%,而使用臭氧+活性炭工艺对DOC 的平均去除率>45%。果园桥水厂臭氧+活性炭工艺对不同分子质量区间DOC

的去除效果见表6。

表6　对不同分子质量区间DOC 的去除效果T ab . 6　R e m oval e ffec t o f DO C i n se ction w it h differen t

m o l ecular w e i ghts

图4　2003年—2006年对锰的去除效果

F i g . 4　Remova l eff e ct ofM n from 2003t o 2006

MW 为

MW DOC 30ku

30ku

～10-1

. 105(m g L 0. 1070/

/(m g L -10. 0670. 048去除率/%37. 454. 3

-1

. 169/(m g L 0. 1310

/. 112(m g L -10. 0900去除率/%31. 333. 7

MW 为MW 为

MW 10ku 3ku

1ku

～3ku ～1ku 0. 2921. 5122. 3790. 05381. 90. 0810. 04742. 0

0. 5921. 202

60. 949. 51. 6142. 4370. 5011. 27557. 047. 7

从图4可见, 破碎炭对锰的去除效果要略好于

柱状炭。在运行中还发现, 活性炭去除锰的效果受气温影响非常大。2004年底气温非常低(水温

④　对色度、浊度的去除效果

经过活性炭处理后, 出水水质在感官上有了很

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度的影响比较大。

④　活性炭能有效去除水中小分子有机物。

⑤　从实际运行情况来看, 破碎炭的处理效果略好于柱状炭。参考文献:

[1]　王占生, 刘文君. 微污染水源饮用水处理[M ]. 北京:

中国建筑工业出版社, 1999.

[2]　张金松, 赫俊国. 臭氧化—生物活性炭技术试验研究

[J ]. 给水排水, 2002, 28(3):29-31.

[3]　周云, 何义亮. 微污染水源净化技术及工程实例[M ].

北京:化学工业出版社, 2003. 电话:(0573) 8233170(传真) E -ma il :haier w lfzxp @126. com 收稿日期:2006-08-22

　　从表6可以看到, 破碎炭对有机物的去除效果明显好于柱状炭。生物活性炭对有机物平均去除率

>45%;而对分子质量50%。由此可见, 对于小分子有机物占主体的原水水质而言, 臭氧活性炭工艺有较强的去除效果。3　存在的问题

①　活性炭能有效地去除小分子有机物, 而对大分子有机物则达不到有效的去除效果。

②　活性炭使用周期较短, 成本较高。4　结语

①　若延长水与活性炭的接触时间, 活性炭的去除效果会有所提高。

②　活性炭能有效去除水中有机物、锰、氨氮、浊度等, 对改善水质有一定的功效。

③　活性炭去除水中有机物、锰等的效果受温

技术交流

城市污水处理厂污泥处理新技术(二)

　　1　污泥热解制油技术

目前, 一项新的热能利用技术———污泥热解制油工艺正在开发中, 该技术是在300～500℃、常压(或高

压) 和缺氧条件下, 借助污泥中所含硅酸铝和重金属(尤其是铜) 的催化作用将污泥中的脂类和蛋白质转变成碳氢化合物, 其最终产物为油、碳、非冷凝气体和反应水。

热解制油技术的环境效益和资源化效益均很可观, 主要表现为:①能有效控制重金属的排放, 特别是对污泥中的重金属H g 、T i 起到钝化作用; ②可回收易利用、易储藏的液体燃油, 回收的液体燃油可提供700k W /t的净能量; ③可破坏有机氯化物的生成, 反应器中燃烧温度应尽量控制在800℃以下, 可减少蒸汽中金属的排放量, 气体净化过程简单且经济; 占地面积小, 运行成本较低。

此外, 还有污泥直接油化和微波高压油化技术。直接油化技术是污泥不经过干燥处理, 在250～350℃、5～15MPa 和催化剂(通常是Na 2CO 3) 的作用下, 将污泥中大部分有机物转化成低分子油状物。但此项工艺存在对设备要求高、产品分离困难、加工过程中会产生异味等难以解决的问题。微波高压油化是利用微波在压力为5. 0MPa 或更高的条件下对污泥进行加热处理使其脱水, 该法可获得较高的油品回收率, 但目前尚处于试验阶段。

2　污泥熔化技术

针对污泥焚烧过程中存在的二次污染, 科研人员开发出了污泥熔化技术。该技术使污泥于焚烧灰熔点温度(通常为1300～1800℃)之上燃烧, 不仅可完全分解污泥中的有机物、杀灭病菌, 同时所形成熔渣的密度是焚烧灰的1. 6倍, 达到了灰渣大幅度减容的目的。污泥中的重金属因被固定在玻璃态的熔渣中而不具有熔出的活性, 所以污泥熔化后的熔渣可用作建材。尽管该技术有诸多优点, 但其操作温度高、一次性投资大且运行成本高于焚烧法, 故该技术发展受到一定的限制。

(张伦秋　霍玉丰　李　琳　廉达宇)

第23卷　第6期中国给水排水V o. l 23No. 6

2007年3月CH I NA W ATER ＆WA STE WA TER M ar . 2007

运行与管理

果园桥水厂活性炭滤池的运行效果

翁利丰, 　夏　玮, 　朱　慧, 　沈　亮

(桐乡市水务集团有限公司, 浙江桐乡314500)

　　关键词:　微污染原水; 　深度处理; 　臭氧—活性炭; 　活性炭滤池; 　运行效果

中图分类号:TU991　　文献标识码:C 　　文章编号:1000-4602(2007) 06-0087-04

O peration E ffi ciency of A cti vated Carbon F ilter i n G uoyuanq i ao

W ater w orks

W ENG Li -feng , 　X I A W ei , 　ZHU Hu i , 　S HEN Liang

(Tongx i a ng City W ater Supply Group Co. Ltd. , Tongxiang 314500, China )

表1　2004年源水水质T ab . 1　Source w ater quality i n 2004

项目最大最小COD Mn /总铁/锰/色度/氨氮/

-1-1-1

倍(m g L (mg L (mg L (mg L -1301423

3. 820. 201. 36

4. 870. 423. 43

0. 620. 330. 51

8. 735. 036. 90

项目最大最小+

预处理和深度处理工艺(臭氧+活性炭)。

表2　2005年源水水质Tab . 2　Sou rce wa t e r qua lit y in 2005

C OD M n /总铁/锰/色度/氨氮/

-1-1-1

倍(mg L (mg L ) (mg L (mg L -1) 291723

3. 470. 181. 49

4. 960. 863. 27

0. 85

0. 200. 41

8. 23

4. 946. 60

1　深度处理系统运行概况

　　在这种情况下, 自来水厂原有的传统工艺已不

能满足需要。为此, 果园桥水厂于2003年对水处理工艺进行了改造, 在原有常规工艺的基础上增加了

第23卷　第6期　　　　　　　　　　　　　　中国给水排水　　　　　　　　　　　　www. w a t e rgashea. t com

　　2003年—2005年两种活性炭对COD M n

和UV 254的去除率变化见图1、2。从图1、2可知, 刚投入运

[2]

mm 组成]和活性炭层(采用1. 5mm 柱状炭和8×30目破碎炭两种活性炭, 厚度为1. 8m ) 组成。活

性炭滤池滤速为8m /h, 接触时间为13. 5m in , 采用砂滤水进行冲洗。1. 1　活性炭的主要参数

采用的破碎炭和柱状炭的主要参数见表3。

表3　两种活性炭的主要技术指标

T ab . 3　M ain t echnica l indexe s of t wo ac tivated ca rbons 水分碘值/灰分亚甲基兰值强度

/%(m g g -1) /%/(mg g -1) /%

8×30目0. 781066. 69. 6549496. 51. 5mm 0. 3910257. 7844695. 2项目

规格

1. 2　运行条件

两种活性炭的运行条件基本一致。破碎炭冲洗

强度为10. 5L /(m s ), 冲洗时间为6m i n , 膨胀率为26. 4%;柱状炭冲洗强度为13. 4L /(m s ), 冲洗时间为6m i n , 膨胀率为30. 4%。臭氧投量为1～

2　活性炭滤池的运行效果

①　对有机物的去除效果

活性炭刚投入使用时, 对有机物的去除效果非常明显, 结果见表4。

表4　活性炭滤池运行初期对COD M n 的去除效果

(2003年5月—10月)

Tab . 4　Remova l eff ec t of CO D M n in initial pe riod

o fA CF ope ra ti on m g L -1

时间

M n

破碎炭活性炭

段出水柱状炭

5月

2. 080. 690. 79

6月2. 361. 321. 41

7月2. 861. 771. 85

8月2. 241. 441. 84

9月2. 371. 741. 92

10月2. 241. 781

. 89

[1]

图1　对COD M n 的去除率变化F ig . 1　R e m oval ra t e o f COD M n

图2　对UV 254的去除率变化F ig . 2　R e m ova l ra te o f UV 254

从图1、2还可以看到, 破碎炭对COD M n 的去除效果与柱状炭没有明显的差异; 但破碎炭对UV 254的

去除效果略好于柱状炭, 活性炭的参数指标也正说明了这一点。

②　对氨氮的去除效果

活性炭在运行初期对氨氮的去除效果比较明显, 结果见表5。

从表5可见, 刚投入使用时破碎炭对氨氮的去除效果略好于柱状炭, 近3年的数据统计结果也证明了这一点(见图3)。这是因为破碎炭具有不规则

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表5　活性炭滤池运行初期对氨氮的去除效果

(2003年5月—10月)

T ab . 5　R e m ova l e ffec t o f NH 4+-N in initia l

pe ri od of ACF operati on

m g L -1

时间

5月

6月7月

8月9月10月

臭氧段出水NH 4+-N 0. 300. 360. 240. 230. 210.

0. 050. 080. 050. 060. 100. 07破碎炭

NH 4-N 柱状炭0. 080. 110. 100. 150. 140.

大的改善。通过3年的统计数据发现, 在运行正常的情况下出水色度

5。

图5　2003年—2006年对浊度的去除效果F ig . 5　R e m oval effect o f turbidit y fro m 2003to 2006

⑤　对不同分子质量DOC 的去除效果

图3　2003年—2006年对氨氮的去除效果F i g . 3　Remova l effec t of NH 4+-N from 2003t o 2006

[3]

　　在对各工段出水水质检测中发现, 除了生物预处理能使氨氮转化为硝酸盐氮外, 臭氧氧化也能使氨氮转化为硝酸盐氮。

③　对锰的去除效果

活性炭对锰的去除效果非常明显(见图4)。

。有研究显示, 单独使用活性炭过滤工

艺对DOC 的平均去除率仅为31%,而使用臭氧+活性炭工艺对DOC 的平均去除率>45%。果园桥水厂臭氧+活性炭工艺对不同分子质量区间DOC

的去除效果见表6。

表6　对不同分子质量区间DOC 的去除效果T ab . 6　R e m oval e ffec t o f DO C i n se ction w it h differen t

m o l ecular w e i ghts

图4　2003年—2006年对锰的去除效果

F i g . 4　Remova l eff e ct ofM n from 2003t o 2006

MW 为

MW DOC 30ku

30ku

～10-1

. 105(m g L 0. 1070/

/(m g L -10. 0670. 048去除率/%37. 454. 3

-1

. 169/(m g L 0. 1310

/. 112(m g L -10. 0900去除率/%31. 333. 7

MW 为MW 为

MW 10ku 3ku

1ku

～3ku ～1ku 0. 2921. 5122. 3790. 05381. 90. 0810. 04742. 0

0. 5921. 202

60. 949. 51. 6142. 4370. 5011. 27557. 047. 7

从图4可见, 破碎炭对锰的去除效果要略好于

柱状炭。在运行中还发现, 活性炭去除锰的效果受气温影响非常大。2004年底气温非常低(水温

④　对色度、浊度的去除效果

经过活性炭处理后, 出水水质在感官上有了很

第23卷　第6期　　　　　　　　　　　　　　中国给水排水　　　　　　　　　　　　www. w a t e rgashea. t com

度的影响比较大。

④　活性炭能有效去除水中小分子有机物。

⑤　从实际运行情况来看, 破碎炭的处理效果略好于柱状炭。参考文献:

[1]　王占生, 刘文君. 微污染水源饮用水处理[M ]. 北京:

中国建筑工业出版社, 1999.

[2]　张金松, 赫俊国. 臭氧化—生物活性炭技术试验研究

[J ]. 给水排水, 2002, 28(3):29-31.

[3]　周云, 何义亮. 微污染水源净化技术及工程实例[M ].

北京:化学工业出版社, 2003. 电话:(0573) 8233170(传真) E -ma il :haier w lfzxp @126. com 收稿日期:2006-08-22

　　从表6可以看到, 破碎炭对有机物的去除效果明显好于柱状炭。生物活性炭对有机物平均去除率

>45%;而对分子质量50%。由此可见, 对于小分子有机物占主体的原水水质而言, 臭氧活性炭工艺有较强的去除效果。3　存在的问题

①　活性炭能有效地去除小分子有机物, 而对大分子有机物则达不到有效的去除效果。

②　活性炭使用周期较短, 成本较高。4　结语

①　若延长水与活性炭的接触时间, 活性炭的去除效果会有所提高。

②　活性炭能有效去除水中有机物、锰、氨氮、浊度等, 对改善水质有一定的功效。

③　活性炭去除水中有机物、锰等的效果受温

技术交流

城市污水处理厂污泥处理新技术(二)

　　1　污泥热解制油技术

目前, 一项新的热能利用技术———污泥热解制油工艺正在开发中, 该技术是在300～500℃、常压(或高

2　污泥熔化技术

(张伦秋　霍玉丰　李　琳　廉达宇)

果园桥水厂活性炭滤池的运行效果

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