水厂常见深度处理工艺探讨与选择
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摘要：深度处理是在目前常规工艺的基础上，提高饮用水水质，对引用水中大分子有机物进行处理的工艺；常用工艺有臭氧-活性炭、膜分离、生物活性炭等工艺，本文就水厂常见的深度处理工艺进行分析。
关键词：
深度处理、臭氧氧化、活性炭吸附、膜分离
中图分类号： TV 文献标识码： A
一、深度处理工艺概述
（1）活性炭吸附
在各种改善水质处理效果的深度处理技术中，活性炭吸附是去除水中有机污染物较为有效的方法之一。活性炭吸附能有效地去除饮用水中的色度、嗅味、有机物、杀虫剂、除草剂、酚、铁、汞等多种污染物。活性炭对有机物的去除主要靠其巨大的比表面积和发达的空隙吸附。活性炭分粉末炭和颗粒炭两种，粉末炭一般和混凝剂一起连续地投加于原水中，经混合吸附水中有机和无机杂质后，粘附在絮体上的炭粒大部分在沉淀池中成为污泥后排除，常应用于季节性水质恶化时的间歇处理。颗粒活性炭可以铺在快滤池的砂层上或在快滤池之后单独建造活性炭池，以去除水中有机物，当炭的吸附能力饱和后，需要再生后重复使用。
（2）膜处理
膜分离是利用天然或人工制备的、具有选择透过性能的薄膜对双组分或多组分液体或气体进行分离、分级、提纯、或富集。膜技术可适用于从无机物到有机物，从病毒、细菌到微粒甚至特殊溶液体系的广泛分离，确保出水水质，同时其处理效果不受原水水质、运行条件等因素的影响，但其对小分子溶解性的有机物去除能力有限。
（3）臭氧－生物活性炭吸附
臭氧－生物活性炭吸附深度处理技术，集臭氧氧化、活性炭吸附、生物降解、臭氧消毒于一体，水中有机物经臭氧氧化，生物可降解性增加，而臭氧化出水中丰富的溶解氧使活性炭的生物作用显著增强，去除有机物的寿命大大延长。这两种技术的有机结合能够有效去除水中有机物和氨氮等微污染物质以及加氯消毒副产物前体物，提高水质的生物稳定性，并使处理后水的致突变性呈现阴性；同时能够显著去除水中藻类和藻毒素，以及水中含有的隐孢子虫等致病微生物和内分泌干扰物。
二、深度处理工艺选择
颗粒活性炭吸附、臭氧―生物活性炭吸附、超滤膜处理三种深度处理工艺的优缺点对比如下表所示。
表1：不同深度处理工艺优缺点对比
比较内容 颗粒活性炭吸附 臭氧―生物活性炭 超滤膜处理
处理效果 出水水质较好，对高分子有机物去除率欠佳，活性炭较易饱和，用炭量大。 更有效去除微量有机物，氨氮，脱色和除臭。 能几乎将细菌、病毒、两虫、藻类及水生生物全部去除，去浊能力强；应对有机污染和臭味等能力较差；自用水量大。
基建投资 基建投资最小，占地面积适中。 基建投资较活性炭吸附工艺高，占地面积最大。 基建投资最大，占地面积小。
运行费用 动力费用较低，但炭再生费用及换炭费用高，总的运行费用适中 运行费用最小 运行费用最高
管理维护 管理维护最方便 管理维护难度适中，有丰富的运行经验。 管理维护要求最高，国内缺少大规模膜处理水厂运行经验。
通过上表看出，三种深度处理工艺各有优缺点。
超滤膜工艺主要缺点在于难以去除水中小分子量有机物、氨氮、嗅味。膜处理还会产生一定量的生产废水，加大厂区尾水处理负荷，酸洗和碱洗产生的废液也需单独收集，特殊处理。另外，该工艺存在投资及运行费用高，维护要求高，国内缺少大规模水厂运行经验等缺点，因此较少采用。
颗粒活性炭吸附工艺主要以吸附为主，生物作用较弱，虽然基建投资较少，但炭容易饱和，需要定期更换，给生产运行管理带来难度，因此也较少采用。
目前水处理工艺中使用广泛及技术经济合理的深度处理工艺为在水厂现有常规水处理工艺基础上增设臭氧-活性炭深度处理工艺。该工艺的主要优势有：
（1）针对性强。
从历年来原水水质及现有水厂水处理效果分析，目前水厂常规水处理工艺对于有机物的去除效果明显，目前原水中溶解性有机物主要是由小分子有机物构成，其中小于1k的有机物占48%，所占比例较高，这些小分子有机物多以亲水物质存在，常规处理工艺和超滤膜技术都较难去除，而臭氧－活性炭工艺最大优势恰恰是去除该段范围内小分子有机物，该工艺具有很强针对性。
（2）水质保障能力强。
突发性污染物根据上游分布企业调查主要为化学品等，这些溶解性的有机物是臭氧―生物活性炭的去除对象。在预投加粉炭及高锰酸钾等应急措施之后，增加臭氧――生物活性炭可有效保水厂的供水安全。
（3）技术成熟。该工艺是目前使用最广泛，技术相对成熟的工艺，且运行稳定，管理经验丰富。活性炭容易吸附的有机物见下表：
表2：活性炭易吸附物质一览表
容易吸附的有机物 容易吸附的无机物
芳香族溶剂类
苯、甲苯、硝基苯等
氯化芳香烃
多氯联苯、氯苯、氯萘
酚与氯酚类
多核芳香烃类
苊、苯比芘等除虫剂和除莠剂等农药
DDT、艾氏剂、氯丹、六六六、七氯等
氯化非芳香烃类
四氯化碳、氯烷基醚、六氯丁二烯等
高分子量烃类
染料、汽油、胺类、腐殖质等 重金属离子及其化合物
余氯
氰化物
放射性物质
氨氮
由此可见，臭氧-活性炭处理工艺是目前比较适合水厂深度处理的工艺。