自来水的处理（一）

2.4自来水的处理

2.4.1 为什么要进行饮用水的深度处理?

饮用水净化技术与工程设施是保证人们饮水卫生和安全的重要措施。随着水海染的加重，我国自来水厂的水源或多或少地遭受污染，原水中有机物增加，水体育营养化导致藻类污染。传统的饮用水净化工艺能有效去除水中的悬浮物、胶体和病细菌，对水体中种类繁杂的有机物、重金属等去除能力相对不足，不能有效去除以溶解状态存在的微量污染物，从而使一些有害物质包括“三致”物等微量有机物残留水中，经氯消毒后，其危险性明显增加，且使出水感官指标难尽人意。

除此以外，随着城市化进程的加快，高层建筑迅速增加，一般高层建筑需要进行二次供水。通常二次供水设施包括高、低位水箱，水泵，输水管道等。自来水先进入低位水箱，后通过水泵输送到高位水箱，再通过重力作用供给高层各住户。在二次供水过程中易出现多种原因的供水污染，如:水设备内表面涂层渗出有害物质;储水设备的容积设计出现偏差，使水在设备中的停留时间过长，影响饮用水水质;储水设备的结构设计不合理，出现死水区;泄水管与下水管连接不合理，溢水管、泄水管与雨水管线或下水直接连通;水设备的位置选择不合理，周围环境脏乱、差;储水设备配套不完善，如通气孔无防污措施，人孔盖板密封不严，埋地部分无防渗漏措施，溢水管、泄水管出口无网罩等;二次供水管理不严格，未定期进行水质监测、清洗和消毒，使水池的水面上漂浮杂质，水池内壁长青苔，池底出现淤泥，使水质趋于恶化。而城市管网老化失修，使得渗漏现象、输水能力降低等情况不断出现，造成饮用水污染。因此饮用水深度处理是目前保证饮水安全的必要措施。

2.4.2 饮用水深度处理技术有哪几种?

饮用水深度处理是在常规处理后，采用适当的处理方法将常规处理不能有效去除的污染物或消毒副产物的前体物加以去除。常采用的有活性炭吸附、臭氧-生物活性炭技术及膜分离技术等。

2.4.3 为什么在以自来水为原水的软化及脱盐系统前需去除余氯?采用什么方法?

自来水中残留的余氯是造成软化及脱盐系统中的离子交换树脂、离子交换膜和芳香聚酰胺复合膜性质劣化的主要原因。离子交换树脂被氧化后，外观表现为颜色变淡、透明度增加、树脂体积增大并破裂，可引起树脂体积交换容量减少。由于树脂破碎，使树脂层压力损失增大以及出水纯度降低，阳离子交换树脂碎屑及溶出物还可污染强碱阴离子交换树脂。电渗析中的离子交换膜被氧化后会山现与树脂类似的情况，离子交换膜老化变脆，因此要求电渗析进水中的余氣<0.2mg/L，高分子膜材料因余氯氧化发生主链断裂，断裂易发生在键能较低的N-N、C-N等键上，这说明具有N-N键的芳香聚酰胺膜的抗氧化性不如醋酸纤维素膜。芳香聚酰胺复合膜被氧化后，膜的颜色加深、发硬变脆，因而反渗透进水要求余氣<0.1mg/L.

去除自来水中的余氯可采用添加还原剂和活性炭吸附的方法。当水中的余氧浓度为1mg/L时，加人2mg/L亚硫酸氢钠即可完全去除。用活性炭吸附余氯比加还原剂经济，因处理水量约为活性炭量的10万倍，活性炭大约可用一年左右，且可将除余氯与除有机物结合使用，除余氯达100%。

2. 4. 4活性炭有哪几种型态? 各有什么使用特点?

活性炭通常按形态分为粉末炭(PAC)、颗粒炭(GAC)以及活性炭纤维(ACF)。

(1)粉末炭(PAC)活性炭的粒径小于0.074mm(200目)为粉末炭。由于其粒径小，比表面积大，在水中具有优良的扩散度，可与吸附质充分接触，因而吸附速度快，吸附效果好，且投加使用简便灵活，对水中的臭味、色度和难以降解有机物有较好去除效果，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，大部分在沉淀池中成为污泥后排除，用于季节性水质恶化时水污染突发事件的应急处理和微污染水源水的净化处理。另外还可与分离膜技术联用如粉炭-超滤(或微滤)(PAC-UFP)，此工艺即可有效发挥粉末炭的吸附作用将溶解有机物去除，降低膜污染，又可通过膜将粉炭分离。

(2)颗粒炭(GAC)有无规则颗粒和柱状(木屑加黏土烧制)两种。用目或mm标注。形成滤池中的滤料吸附床，饱和后可再生。颗粒活性炭是应用最为广泛的品种。

(3)活性炭纤维(ACF)是一种新型吸附材料。是活化后的有机碳纤维，加工成毡。具有发达的微孔结构，纤维间的孔隙有大孔作用，便于吸附剂与吸附物质接触。另外纤维的微孔几乎在表面，容易吸附，吸附容量比颗粒炭大。对芳香族化合物的吸附系数是粒状炭的5~10倍。

2.4.5 表征活性炭吸附性能的参数是什么?

吸附性能是衡量活性炭吸附能力，体现运行效果的重要因素。反映吸附性能的指标参数主要有碘值、亚甲蓝值、丁烷值、四氯化碳值、糖蜜值和单宁酸值。碘值可反映活性炭对小分子物质的吸附能力，也是孔隙结构的相对示性值，用于佶算福

性炭的比表面积;丁烷值可表征出活性炭样品微孔容积;四氯化碳值用来表征活炭的活化程度，且与丁烷值存在很好的相关性，可表征活性炭对小分子量、非极有机物的去除能力;亚甲蓝值能反映出活性炭的脱色能力;糖蜜值能代表活性炭对大分子有机物的去除能力;单宁酸值用于表征活性炭对天然有机物(NOM)的叨附能力。这儿项吸附指标参数分别对应活性炭对不同分子量吸附质的吸附效果，从而反映出活性炭孔隙结构和分布情况。

2.4.6 活性炭对哪些有机物容易吸附?活性炭具有良好的吸附性能，有效去除水的臭味、天然和合成溶解有机物、微污染物质(有机物分子、芳香族化合物、卤代烃、腐殖质等)，可降低总有机碳TOC，总有机卤化物TOX和总三卤甲烷TTHM等指标。活性炭容易吸附和难吸附的有机物见表2.4.6.

2.4.7 活性炭吸附池有何设计要求?

《颗粒活性炭吸附池水处理设计规程》(CECS124:2001)要求:

① 被处理水与活性炭床的接触时间应不少于 7.5min。

②) 炭层厚度 1.0~2.5m。

③ 空床流速 8~20m/h。

④ 炭层最终水头损失 0.4~0.6m。

⑤ 常温下经常性冲洗时，冲洗强度为 11~13L/(㎡'·s)，历时 8~12min膨胀率为15%~20%;定期大流量冲洗时，冲洗强度为15~18L/(m°·s)，历时8~12min，膨胀率为25%~35%

⑥ 经常性冲洗周期 3~6d.

⑦ 冲洗水可采用炭吸附池出水或滤池出水。

⑧炭吸附池宜采用小阻力配水系统，配水孔眼面积与炭吸附池面积之比可果用1%~1.5%。

⑨承托层宜采用分层级配。以五层承托层为例，其粒径级配排列由下至上为8~16mm厚50mm;4~8mm厚50mm;2~4mm摩50mm;4~8mm摩50mm;8~16mm厚50mm。

⑩当采用升流式炭吸附池时，应设置防止二次污染设施。炭吸附池的钢筋混凝土池壁与炭接触部位应采取防电化学腐蚀措施。

2.4.8 活性炭再生方法有哪些?

活性炭再生是将吸附在活性炭上的污染物从孔隙中除去，而且尽量不破坏活性炭本身结构，使其恢复吸附性能，达到重新使用的目的。活性炭再生的方法主要有以下几种。

(1)热再生法利用水蒸气、惰性气体、CO，及其他可燃烧气体作为活化气体，在600~900℃下脱附解析。水处理使用的活性炭饱和失效后通常采用该方法再生。此法的优点是对吸附质无选择性，再生效率较高;缺点是炭耗大，当再生炭量多于250~500kg/d时，才有经济价值。

(2)化学药剂再生法采用各种溶剂(丙酮、甲醇、异丙醇等)、强酸、强碱溶液，使吸附质脱附解析。此法优点是在常温下进行，设备和操作都比较简单;缺点是再生效率较低，只适合小规模再生。以有机溶剂再生应考虑循环使用，再生价格昂贵。

(3)化学氧化再生法利用化剂、空气、臭氧、氯、高锰酸钾、H,O,对活性炭氧化。湿式空气氧化法对难脱附、毒性高的有机物去除效果好。

(4)牛物再生法利用微生物的作用，将吸附在活性炭上的有机物进行氧化分解的方法。此法简单易行，运行成本低，受到广泛重视。

2.4.9 什么是生物活性炭?

生物活性炭(BAC)是给水深度处理方法之一，目的是去除原水有机污染物，避免消毒副产物出现。牛物活性炭指由〇和活性炭吸附相结合的水处理方法。0:预氧化有机物，使大分子变成易被微生物吸收的小分子，成为活性炭上生长的微生物的营养源提高有机物的可牛化性;〇,自行分解成，增加水中的溶解氧，为好氧生物提供生长条件;微生物使活性炭吸附的有机物分解，对炭起再生作用，延长活性炭的工作周期形成生物活性炭的前提是避免预氯化，否则氯化后无法使微生物在炭床上生长。

2.4.10 为什么活性炭易出现生物挂膜现象?

微生物在活性炭表面生长固定是由于其本身的特点，如:活性炭表面的粗糙形状便于微生物附着;活性炭的多孔结构便于细菌附着在粒状炭的缝隙及大孔隙内活性炭的吸附性能可调节水中的有机物浓度，为附着的微生物提供食物。另外活性碳的机械强度较高，耐磨性能好，能够经受长时间的水流作用，可以为微生物提供良好的栖息场所。