浅谈臭氧―生物活性炭技术

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[摘 要] 本文介绍了臭氧-生物活性炭技术的工作原理及其在国内外的发展现状，指出该技术在应用中体现的优越性，并根据目前的试验结果提出了应对臭氧-生物活性炭技术进行继续研究的一些问题。

[关键词] 臭氧-生物活性炭技术；原理；注意事项；继续研究

[中图分类号] TQ424 [文献标识码] A

随着人们生活水平的不断提高，人们对饮用水水质的要求也逐渐提高。大量实例表明，传统的水处理工艺（“混凝沉淀砂滤投氯消毒”）已不能适应现有的水源和水质标准。为改变这种现状，国内外研究了多项技术，其中臭氧-生物活性炭技术因其能够高效地去除水中的溶解性有机物和致突变物[1]，得到广泛的关注。

1 臭氧-生物活性炭净水的基本原理

1.1 臭氧预氧化

臭氧能够初步氧化分解水中的一些简单的大分子有机物，同时将难以生物降解的有机物氧化成小分子有机物，提高其可生化性，并且使其更容易被活性炭吸附。此外，臭氧能分解成氧气，为生物活性炭滤池中的好氧微生物提供氧气，促进生物的氧化和硝化作用，提高活性炭的使用寿命。

1.2 生物活性炭

活性炭具有比表面积大、高孔隙度的特性，能够迅速吸附水中的溶解性有机物，也能聚集水中大量的微生物。因此，活性炭表面聚集的微生物能以这些溶解性有机物为营养源，同时炭床中生长繁殖的大量好氧微生物吸附降解小分子有机物。这样便在活性炭表面形成了一层又有生物吸附和氧化降解双重作用的生物膜，由此称其为生物活性炭。微生物和活性炭两者之间相互促进，形成相对平衡态，显著延长了活性炭的再生周期。

2 臭氧-生物活性炭技术发展及应用现状

臭氧―生物活性炭工艺始于20世纪70年代，最早用于德国的杜塞尔多夫水厂[2]。但是实验结果表明，滤后水中的平皿菌落数没有增高，而活性炭滤池内仍有活性微生物。因此，国内外许多研究学者对臭氧生物活性炭技术进行了更为深入的研究。

2.1 国外应用现状

1978年，德国慕尼黑多奈水厂采用臭氧-生物活性炭技术改造了水处理的流程（见图1）。

实践证明，应用这套工艺流程后，出水中的溶解性有机碳相较从前减少了50%，而且用预臭氧化代替预氯化工艺，不会产生有机氯化物。此外，出水中氨氮含量显著减少。

2.2 国内应用现状

臭氧-生物活性炭工艺在20世纪70年代传入我国，并从80年代开始应用该项技术。中国石油前郭石化分公司水厂、大庆石化总厂、上海周家渡水厂等均采用了该工艺进行水处理。实践证明，处理后的水质指标均达到国家现行饮用水标准，特别是化学耗氧量CODMn值达到国际饮用水水质标准。

这些成功的实例，都从一定的角度说明臭氧-生物活性炭技术有其发展优势[3-4]，具体表现在以下几个方面：

2.2.1 提高了出水水质，水中溶解性有机物的去除效率得到提高。

2.2.2 臭氧提高了生物活性炭的吸附能力，延长了活性炭的使用寿命，减少了系统的运行费用。

2.2.3 水中的微生物氨可以将氨氮转化为硝酸盐，因此降低了后氯化的投氯量，减少了三卤甲烷等致癌物的生成量。

2.2.4 臭氧总投量比单独使用时少，比单一使用臭氧或活性炭费用低且效果好。

3 臭氧-生物活性炭技术的研究前景

3.1 根据贺道红对经过生物预处理后的黄浦江上游原水进行的“常规处理+微曝气一生物活性炭”和“常规处理+臭氧一生物活性炭”两套工艺的对比研究可知：臭氧活性炭工艺能够有效提高出水水质，对砂滤出水CODMn的平均去除率高于微曝气一生物活性炭；微曝气一生物活性炭对小分子有机物具有良好的去除效果，而臭氧-生物活性炭组合工艺能够较好的互补去除不同分子量分布的有机物。

3.2 根据刘辉等对中试全流程生物氧化系统的实验结果[5]可知：对试验中的原水而言，臭氧生物活性炭工艺与生物活性炭工艺有着基本相同的处理结果。在某些时间内生物活性炭的处理效果还稍优异一些，因此建议不投加臭氧，只采用生物活性炭工艺即可。

由以上两种不同的实验结果可知，臭氧氧化预处理是否是生物活性炭的必要条件，能否省略投加臭氧这一程序，这应当根据原水水质综合考虑，是一个值得探讨又有经济价值的问题。但该法还存在一定缺陷，所以如何使该法趋于完善，还需进行更深入的研究。

参考文献：

[1]于秀娟，张熙琳，等.臭氧-生物活性炭工艺去除水中有机微污染物[J].环境污染与防治，2000，22（4）：1-3.

[2]张丽萍，习晋。特殊水质处理技术[M].北京：化学工业出版社，2006，1（4）：25-26.

[3]祁鲁梁，李永存.水处理工艺与运行管理实用手册[M].北京：中国石化出版社，2002.

[4]田禹，曾祥荣，周定。臭氧生物活性炭联用技术发展状况[J].哈尔滨工业大学学报，1998（4）：30-2

[5]刘辉.全流程生物氧化技术处理微污染原水[M].水环境微生物，北京：化学工业出版社，2003，4（l）：18-19，163-184

作者简介：宝青娜（1989.4-），女，新疆和硕县人，长安大学硕士研究生，研究方向：水处理及长距离输水管道工程。