紫外臭氧協同生物活性炭凈水處理技術的研究

莫韋

摘 要：本文介紹了傳統的凈水處理技術和紫外線水質處理器在凈水處理中的運用，在此基礎上設計出了紫外臭氧協同生物活性炭的凈水處理技術，并通過進行實驗和結果分析，得出這一技術是可行的，以期通過此技術提高凈水處理的效果。

關鍵詞：凈水處理；臭氧；紫外線；生物活性炭

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.026

1 凈水處理技術簡介

隨著我國水源污染情況的不斷加劇，凈水處理技術日趨復雜。本文的目的是為了能夠在保證出水水質的標準的同時，在傳統的凈水處理技術上不斷融入新的技術，以助于提供凈水處理效率。

1.1 臭氧-生物活性炭

臭氧-生物活性炭技術是指在生物活性炭處理水質前，先預臭氧化。此法可以使水中一些原來不容易生物降解的有機物變成可生物降解的有機物，臭氧化的同時還可提高水中溶解氧的含量，使活性炭保持好氧狀態，在炭粒表面生長著大量的好氧微生物，充分發揮它們對有機物的分解作用，從而顯著地提高凈水處理能力，保證出水水質，并延長了活性炭的使用周期[1]。

1.2 紫外線水質處理器

隨著社會的發展和生活品質提高，相比較傳統的二氧化氯、次氯酸鈉等消毒方式，人們迫切的需要一種高效且無副作用的殺菌消毒技術來提高現代給水消毒的質量，而紫外線給水就在這一時代背景下應運而生。紫外線水質處理器集光學、微生物學、化學、電子、流體力學等綜合科學于一體，采用特殊設計的高效率、高強度和長壽命的紫外線殺菌裝置產生的強紫外線照射水流，能使細菌病毒喪失自我復制的能力，既而使水質得到殺菌、消毒和凈化的目的。

2 紫外臭氧協同生物活性炭凈水處理技術工藝設計

2.1 紫外線的選用

在凈水處理中所用的紫外線水質處理器發出的就是UVC短波紫外線，一般分為185 nm和254 nm兩種。

UVC波段，波長100～280nm，又稱為短波滅菌紫外線。它的穿透能力最弱，波長短能量大，具有殺菌作用，能分解分子的結合。對固體表面和水中污染物的光處理來說，只有UVC具有強的作用效果[2]。

2.2 反應機理

（1）紫外線對生物活性炭影響。生物活性炭通常能夠去除水中的余氯，但缺點在于它需要不斷再生，而且經常遇到細菌滋生的問題。而紫外線對于殺菌有著明顯的作用，因為即使是在微量的紫外線投射劑量下，也可以破壞一個細胞的生命核心—DNA，因此阻止細胞再生，喪失再生能力使細菌變得無害，從而達到滅菌的效果。因此紫外線能使生物活性炭使用不受細菌滋生影響，凈化的水質中余氯含量很小。

（2）紫外線對臭氧影響。紫外線對臭氧的影響是由Garrison等人在治理含復雜鐵氰鹽廢水中開發出來，他們發現該法對處理難氧化的物質十分有效，試驗表明，將紫外光線輻射與臭氧相結合，能使氧化速度提高10～104倍。

3 實驗分析

3.1 實驗裝置

本次試驗利用上海管道純凈水股份有限公司在杭州的某小區凈水處理項目，根據設計的紫外協同生物活性炭凈水處理技術工藝，在現場搭建完成一套10T/h的凈水處理設備。

3.2 數據記錄

實驗中，我們設置了4個水樣采取點：

（1）原水：市政自來水。

（2）水樣1：自來水為原水，不開啟臭氧發生器和紫外線水質處理器的情況下，最后的凈水水箱出水。

（3）水樣2：自來水為原水，開啟臭氧發生器，但不開啟紫外線水質處理器的情況下，最后的凈水水箱出水。

（4）水樣3：自來水為原水，同時開啟臭氧發生器和紫外線水質處理器的情況下，最后的凈水水箱出水。

實驗數據記錄如下：

3.3 結果分析

從上述表格的水樣檢測結果，可以看出：

（1）三種凈水處理技術都能對原水進行一定的處理，使得最后的水質得到提高，但從強到弱為：紫外臭氧協同生物活性炭>臭氧-生物活性炭>生物活性。

（2）臭氧-生物活性炭技術相比傳統的生物活性炭技術，在水質處理效果上有一定的提高，尤其是PH能提升為弱堿性，耗氧量去除率接近40%，但是研究發現， 臭氧處理會提升水中AOC含量，即使后續有生物活性炭降解，當效果也不理想，這表明經臭氧處理后的水中有一部分生物不可降解的有機物被轉變成為生物可降解物質。

（3）紫外臭氧協同生物活性炭技術能使水中色度、濁度能進一步被去除，而耗氧量的去除率超過50%，更能降解因為臭氧而升高的AOC，亞硝酸鹽和余氯的指標也遠低于標準要求。對于水中PH值稍有影響，當仍處于中性到弱堿的區間內。

4 總結

通過對現行的凈水處理技術研究，提出紫外臭氧協同生物活性炭技術的可行性，進行設計、實驗和數據分析，得出的結論是可行的，且比單一的臭氧-生物活性炭技術處理能力更強，水質更好。

（1）紫外臭氧協同生物活性炭能進一步提高水中的物理指標，如色度、濁度、PH值等。

（2）紫外臭氧協同生物活性炭由于紫外的殺菌功能，能抑制細菌滋生，在更全面地對水質進行殺菌同時，使得活性炭提高余氯的去除率。

（3）紫外臭氧協同生物活性炭能催化臭氧在水中的分解，提高水中溶解氧含量，有助于活性炭去除有機物。

參考文獻：

[1]李來勝，祝萬鵬等.催化臭氧化—一種有前景的水處理高級氧化技術[J].給水排水，2001（27）：26-29.