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%89%a9活性炭工艺颗粒物分布及微生物安全性研究


生物活I性炭工艺颗;I;立物分布及微生物交全性研究
祝玲1 刘文君1 袁永钦2 林浩添2
(1清华大学环境科学与r.程系,北京100084;2广州市自来水公司,广州510600)

摘要在臭氧一生物活性炭深度处理技术的应用研究中发现,随着活性炭层中生物颗粒和非生 物颗粒的积累,出水中的细茵数增多,并多与细小的活性炭颗粒一起流出,因此生物活性

炭技术的应 用也在一定程度上影响了饮用水的微生物安全性。针对--l-胄lg存在的微生物安全性问题,通过生产性 试验从浊度、颗粒数、颗粒物粒径分布以及细菌学指标等方面进行了系统分析。 关键词饮用水

臭氧一生物活性炭颗粒物异养茵平板计数

Study

on

the particle distribution and biological safety of BAC process
Zhu Lin91,Liu

Wenj

unl,Yuan Yongqin2,Lin Haotian2

(j.Department of Envirownental Science and Engineering,"Isinghua University,BeOing 100084,China;
2.Guangzhou

Water

Supply Company,Guangzhou 510600,China)

Abstract:The study bio—particles and
out
non

on

the application 0f ozone---BAC shows that:with the accumulation of increase and most of them will flow
to

bio—pariticles,the germs in the effluent

by adsorbing

on

the activated carbon,SO the application of BAC will do harm
at

the drinking

water safety in some degree.Aiming

the probably existing biological safety problems,systematic
are

analysis
carried

on

the turbidity,particles number,particle distribution and bacteriological indicators by production
tests. count

out

Keywords:Drinking water;Ozone--BAC;Particles;Heterotrophic plate

0引言 臭氧一生物活性炭深度处理技术,集臭氧氧化、 活性炭吸附、生物降解、臭氧消毒于一体,以去除污 染的独特高效性而成为当今世界各国饮用水深度处 理技术的主流丁艺,在美国、日本等发达国家已经得 到广泛的应用。 随着臭氧一生物活性炭工艺在国内外研究和应 用的不断发展,生物活性炭滤池出水中的颗粒物问 题以及由此带来的微生物风险等问题开始引起人们 的关注。水中的悬浮物和胶体颗粒对自来水的生产 和配水系统以及人类的健康都有严重危害,因此准 确检测水中悬浮固体(SS)颗粒的大小及其含量等, 已经越来越受到人们的重视。对于给水处理行业,
国家高技术研究发展计划(863)项目(2006AA062301)。

通过颗粒计数的方法可灵敏、详细地获得水中含有 的悬浮物和胶体杂质颗粒数目、大小和特征的信息, 比单纯采用浊度指标更具体、科学,且可根据颗粒的 去除情况及时调整处理流程。此外,由于水中病原 体的尺寸基本上在混凝处理SS颗粒的大小范围内 (单细胞原生动物贾第虫为7~ll肚m,贾第虫孢囊 为1~5 p.m;隐孢子虫为4~7肚m[1]),故颗粒分布 的测定,对预测净水工艺各个单元中病原体的流出

状况,及时调整混凝剂投加量、过滤速度等运行参数
具有重要的意义。 1试验装置和方法 1.1试验装置 试验在南方某水厂的生产系统上(100万m3/d) 进行,包括预臭氧、混凝、沉淀、砂滤、主臭氧、生物活 性炭过滤等单元。生物活性炭滤池采用V型滤池,
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23

万方数据

滤料为煤质柱状活性炭,炭层厚度2 ITI,石英砂厚度
0.5

酵母浸出物0.5 g,蛋白胨0.5 g,酸水解干酪 素0.5 g,葡萄糖0.5 g,可溶性淀粉0.5 g,K2HPO。
0.3 g,MgS04?7H20 0.05 15

m;正常滤速为8.8 m/h,采用气水反冲洗,反冲
d。

洗周期为8

g,丙酮酸钠0.3 g,琼脂

试验时间为2008年1~9月。 1.2试验仪器及方法 1.2.1试验仪器
1.2.1.1

g,超纯水l

000

mI。。将除琼脂以外的其他成分

加热溶解,再用K:HP04或KH2P04调节pH至7.2, 然后加入琼脂煮沸至溶,分装后121℃灭菌15 min。 1.2.3试验方法 1-2.3.1颗粒物分析 采用EyeTech激光粒度粒形仪对该水厂各工 艺单元出水中颗粒物进行粒度粒形分析。
1.2.3.2

EyeTech激光粒度粒形仪

本试验选用荷兰安米德有限公司生产的Eye— Tech激光粒度粒形仪。主要部件包括激光通道
(O.1~3 600肛m)、视频通道(1~3 600肛m)、WCIS

颗粒粒度测量分析软件、WShape颗粒粒形分析软 件等。 EyeTech系统结合了两种分析方法,激光通道 和视频通道。激光通道进行粒度分析,系统使用时 间转换理论直接测量颗粒的大小,测量使用的是波长 为632.8 nm的He—Ne激光束,通过旋转的楔形棱 镜对样品区域进行圆形扫描,当颗粒遮挡住旋转中的 激光束时,就会引起PIN光电二极管拾取的激光束信 号强度的一个降低,此时刻为te,当激光束扫过颗粒

HPC计数

将所取水样稀释合适倍数,采用涂布法进行细 菌总数平板计数和异养菌平板计数;将添加解吸溶

液、超声振荡后的水样稀释合适倍数,采用涂布法进
行异养菌平板计数。采用R2A培养基,培养温度为 22℃,时间为168
hc 5f。美国环保局(USEPA)颁布

的美国饮用水水质标准中规定以HPC—R2A为指 标的异养菌总数不得超过500 CFU/mL。 本研究分别对原水、沉后水、砂滤后水、炭滤后 水、水厂出水五处进行水样采集。对于砂滤池和炭 滤池,在反冲洗后运行稳定时期取样。水样保存在 4℃冰箱内,送回实验室后立即进行颗粒物分析和 HPC计数。 2试验结果与讨论 2.1净水-T艺各单元出水颗粒物 分析比较原水、沉后水、砂滤池出水及生物活性 炭滤池出水的颗粒物数量变化和粒径分布见图l, 由图1可以看出,粒径在2 l上m以上的颗粒变化明 显,基本呈现数量级递减的趋势。1月水样中混凝 沉淀和砂滤使该粒径范围的颗粒物从20 042个/ mI。降至1 000个/mI。,去除率高达95%,4月和9

后,会引起PIN光电二极管拾取的激光束信号强度的 一个增加,此时刻为tD。激光束的旋转线速度可是恒
定的,因此颗粒的大/l'l!ll可计算m来。视频通道通过 抓取运动颗粒的图像并使用图像分析软件进行形状 分析。本研究着重考察不同粒径范围的颗粒物对生 物活性炭深度处理工艺出水微生物安全性的影响, 因此仅对激光通道所测的粒径数据进行了分析。 1.2.1.2超声波清洗器 KQ一500B型超声波清洗器由昆山市超声仪器 有限公司生产,振荡频率40 kHz,超卢功率40 W。 1.2.2试验试剂 1.2.2.1解吸混合溶液-2J 水中悬浮颗粒的表面及缝隙内往往吸附大量细 菌f3“],颗粒物吸附细菌的机理非常复杂,包括表面 电荷吸附、细菌胞外聚合物粘连以及较大体积菌胶

月水样对该粒径范围的颗粒物的去除率也分别达到
93%和89%;另外比较降幅的快慢发现,絮凝沉淀 可使2“m以上的颗粒减少80%~90%,砂滤池出水 仅比沉后水下降25%,生物活性炭滤池出水在砂滤池 出水的基础上不仅没有降低,反而有66%的增加。粒

团包埋颗粒等。本研究采用了添加解吸混合液及超
声波振荡联合的方式使细菌从颗粒物上脱附下来。 解析溶液的配方为:Zwittergent3—12 10一mol/I。,Pep—
tone

径在2脚以下的颗粒物数量变化相对较小,在砂
滤池出水中2“m以下的颗粒物数量最少,但此时

0.01%,EGTA 10~mol/I,,Tris缓冲溶液 mol/I。(pH 7.0),4℃保存,使用前先灭菌。 R2A培养基
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0.01

去除率最大也只有77%,生物活性炭滤池出水中该
粒径范围内的颗粒物数量约是砂滤池出水的2倍,

1.2.2.2

24给水排水V01.35

万方数据

100


日原水 口沉后水 囱砂滤后水

80

匿 丑40 ,Iuv牛舀l,妊霉龋 加”如”加”m,O
20 0 2~5

莲60

■炭滤后水

.k.k.。.一
5-7 7~10 10—15 15~50

颧粒物粒径/Inn

图2净水工艺各单兀出水颗粒物粒径分布



的颗粒物去除有限,出水中所占比例变化不大。 由图2可以看出,随着粒径增大,各粒径范围颗

艮旧坦脉


V^艮一 且一 艮黼
岬岬同H二=I嵫
水样 2008年4月

粒物数量的变化趋势基本相当。沉淀和过滤均会使 5~10“m范同内的颗粒所占比例有较大幅度降低, 即这两个工艺单元对此范围的颗粒物均可有效去除; 大于10 tan的颗粒在原水中所占比例很小,经过絮凝 沉淀后就已基本去除。经过混凝沉淀和砂滤、炭滤, 对贾第虫尺寸(5~10 tan)的颗粒物约有2 log的去 除,炭滤对此粒径范围的颗粒物有0.08 log的去除; 整个T艺流程对隐孢子虫尺寸(2~5扯m)的颗粒物 约有0.85 log的去除,炭滤对此粒径范围的颗粒物

i牛co一、蟊翟肇

的舯”如乃加b

不仅没有去除效果,反而有0.12 log的增加。 2.2生物活性炭滤池进出水颗粒物变化规律

m,0

原水

沉后水砂滤后水发漉后水 水样


由图3可见,生物活性炭滤池出水中颗粒物水 平(均值24 250个/mL)比砂滤池出水(均值12
800

2008年9月

图1不同季节净水工艺各单兀出水颗粒效

个/mL)有所提高,其中粒径大于2 tLm的颗粒物数 量达2 985个/mL,其值远高于美国现行颗粒物控 制标准。试验结果表明,生物活性炭单元对颗粒物 的去除效能较差,而且由于炭层中大量生物颗粒和非 生物颗粒的积累,这些颗粒物随炭滤池出水一起流 出,导致出水中颗粒物水平提高。已有研究[3一证明, 与砂滤工艺相比,生物活性炭技术对隐孢子虫卵的 去除效果较差,炭床出水有“两虫”数量增多现象。 美国对水中“两虫”与颗粒物数量相关关系研究表 明,当水中粒径>2肛m的颗粒数超过100个/mI,时 水中存在“两虫”的概率很大[6]。试验结果证明,采 用生物活性炭深度处理技术由于其对颗粒物去除效 能较差,而难以过滤截留“两虫”类致病原生动物。 利用颗粒计数方法可以得到更详细的颗粒物数 据,有助于从更深层次上了解和分析水处理工艺的 状态。从图4可以看出,浊度合格的炭滤池出水中
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这可能是由于生物活性炭滤池中细小的炭颗粒及炭 床中生长的微生物脱落随出水一起流出的缘故。 图2为各工艺单元出水中大于2肚m的颗粒物 的粒径分布情况,数据显示2~5“m粒径范围的颗

粒物在给水处理T艺各单元出水中都占了绝大多数
(>60%);同时可以明显看出5~10“m粒径范围 的颗粒物在处理过程中比其他粒径范围的变化大; 由于粒径大于15”m的颗粒物只占颗粒物总数的 不到1%,因此在本研究中不做讨论。混凝沉淀和

砂滤对较大的颗粒物去除率较高,但是这两个单元
使2~5,um粒径范围的颗粒物数量占大于2,um颗 粒物数量的比例逐渐增加,从原水中的60%上升到 沉淀后的89%,砂滤池出水已达到94%,生物活性 炭滤池出水又有了较小程度的提高,为96%。这个 结果表明,砂滤池和生物活性炭滤池对此粒径范围

25

万方数据

一 E






籍 _IE、牛色I/蟊捌晕 氍

J‘,

∞"如笛加峙m;O
年爿

a砂皖和炭滤出水颗粒物数量变化 图4炭滤池出水浊度与颗粒数

分别达1 746个/mI。和3 224个/mL,与贾第虫尺寸 相当的5~10肚m颗粒数达222个/mL和136个/ mI。;更大的絮凝体颗粒中也可能附着有隐孢子虫和 贾第虫。这表明,不论隐孢子虫还是贾第虫,穿透炭 滤池的可能性是完全存在的。可见,采用颗粒计数
粒径/gm


2008年1月砂滤和度滤出水不同粒径颗粒物变化

方法对滤后水中颗粒的尺寸和含量进行监测和控 制,应该比用浊度值监测更为有效。 生物活性炭滤池进出水颗粒物随水温变化规律 图3a和图5反映了生物活性炭滤池运行期间 进出水的颗粒物随水温的变化情况。由图可见,生 物活性炭滤池的进出水颗粒物随季节温度的变化明 显,水温高时颗粒数较高,而随着水温降低,进水中 的颗粒数也随之下降,但颗粒数量变化也存在一定

35 30
-J

2.3

量25

喜20
螽15

墓10
5 0

粒f圣/“m


惯性,并不随温度降低而突然减少。这是因为在温 度较高的环境下,生物活性炭上的生物活性较高,这
35 .30

2008K:4Pl砂滤和炭滤出水不同粒径颗粒物变化

30 25 J

口砂滤后水 _炭德后水

乓20




鱼15
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.广圈.
2~5
5~,

O ,~10

粒径/gm


水温/℃ a颗粒物粒径‘2
4 5 p.m

2008年9月砂滤和炭滤出水不同粒径颗丰直物变化 图3砂滤和炭滤出水颗粒物数量变化
4 0 3 5 3 0 2 5 O 5

仍含有相当数量的颗粒物。在2008年1月水样中, 炭滤池出水浊度为0.12 NTU,但采用颗粒计数仪 进行检测时,发现仍含有1 968个/mL粒径大于 2“m的颗粒物;2008年4月水样中,炭滤池出水浊 度为0.09 NTU,而其中粒径大于2"m的颗粒数达 到了3 360个/mI。;在两次所取生物活性炭滤池出 水水样中,与隐孢子虫尺寸相当的2~5弘m颗粒数
26给水排水V01.35
No.3 2009 一E、牛£oI,箱2蓦

O 2,●0 5 0

水温/℃ b颗粒物粒径>2 I.tm

图5生物活性炭滤池进出水颗粒数随水温的变化

万方数据

些生物以分解和降解水中的有机底物而不断生长和 繁殖,在水流的剪切力作用下,一部分细菌会从滤料 上脱落进入水体随出水流出;也可能会附着在微小 的炭粒上随水流出。而细菌的生长存在平衡期,不 会由于温度的降低而骤然衰亡。长期观测来看,生 物活性炭滤池出水颗粒物数量基本上均高于进水, 而进出水浊度相差并不明显。 试验结果也说明仅仅以浊度作为出水控制指标 并不能完全保障安全性,而应辅以颗粒物检测,以最 大程度降低出水“两虫”及其他物质的风险,保障饮 用水供水安全。 对2008年4月水温为20℃的生物活性炭滤池 进出水水样进行的HPC检测见图6。
加 。■解吸后 M 他


粒物的影响较大,进水颗粒数较大程度决定了出水 的颗粒数。分析认为,进水颗粒物为活性炭层中的 微生物提供了营养,颗粒物越多,微生物生长繁殖得 越多,生物活性炭滤池出水中携带的细菌及其代谢 残体也越多,从而导致出水中颗粒数升高。另外,由 于温度影响微生物的活性和繁殖速度,进而影响被 水流冲刷而随炭滤池出水流出的细菌量,因此温度 变化也会带来生物活性炭滤池出水中颗粒物数量的 变化。 3结语 (1)包含混凝沉淀、砂滤和炭滤的给水处理流 程对贾第虫尺寸(5~10肚m)的颗粒物大约有2 log 的去除,对隐孢子虫尺寸(2~5 l上m)的颗粒物大约 有0.85 log的去除,这其中绝大部分的去除是通过 混凝沉淀实现的。 (2)生物活性炭滤池出水浊度的变化不如颗粒 物数量变化敏感,且二者变化的相关性差,以浊度作 为监控参数难以实现对颗粒物的有效控制。同时生 物活性炭滤池m水中颗粒物数量水平显著提高,且 出水中的细菌多与细小颗粒物一起流出,影响饮用 水的安全。 (3)生物活性炭滤池出水颗粒数高于砂滤池出 水,这在不同季节、不同水温情况下基本一致。而且 生物活性炭滤池的进m水颗粒数随季节温度的变化 明显,水温高时颗粒数较高,而随着水温降低,进水 中的颗粒数也随之下降,但颗粒数变化也存在一定 惯性,并不随温度降低而突然减少。 (4)由于活性炭具有巨大的比表面积以及独特 的表面特征,利于微生物的附着,所以生物活性炭滤 池中滋生了大量细菌,在水流的剪切力作用下,一部 分细菌会从滤料上脱落进入水体,随出水流出;也可 能会附着在微小的炭粒上随水流出,使生物活性炭 滤池m水中的细菌数远远高于进水(砂滤池出水), 对饮用水的微生物安全性产生潜在威胁。

一E、j山Ufol,2|{



4 300

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53 70



.卜
水样

砂滤后水

炭维后水


300

图6生物活性炭滤池进出水HPC计数

从图6可以看出: (1)生物活性炭滤池出水的悬浮细菌数量(4 说明炭滤后水的确有微生物“泄漏”事件发生。 (2)砂滤池出水添加解吸液后测得的异养菌数 目与原水样直接测得的异养菌数目相当,而生物活 性炭滤池出水添加解吸液后测得的异养菌数目是原 水样直接测得的异养菌数目的4.4倍。这说明除了 悬浮细菌外,标准检测未能检出的吸附细菌数量要 远多于悬浮细菌。生物活性炭滤池出水的颗粒数较 进水时颗粒数增加很多,同时颗粒组成有很大变化, 出水中的颗粒大多数应该是冲刷下来的活性炭细 粒,活性炭细粒上携带的细菌量远大于进水中颗粒 上携带的细菌量,一方面是由于活性炭的吸附能力 比较强,另一方面是由于细菌在活性炭颗粒上生长。 2.4生物活性炭出水颗粒数的影响因素分析 生物活性炭滤池出水中颗粒数受多种因素影 响。砂滤池出水颗粒数对生物活性炭滤池出水中颗 CFU/mL)高于进水的悬浮细菌数量(53 CFU/mL),

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给水排水VoL35

No.3

2009

27

万方数据

嘉兴市贯泾港水厂工艺运行介绍
朱海涛 徐


沈莉萍

孙海平

马志平

查人光

(嘉兴市嘉源给排水有限公司,嘉兴314000)

摘要近年来,因受水源条件限制,嘉兴地区给水厂普遍采用生物预处理一加强常规处理一臭
氧一生物活性炭滤池组合工艺,使出厂水水质有了明显的改善和提高。嘉兴市贯泾港水厂在此基础 上又进行了新的探索,引入臭氧催化氧化一上向流生物活性炭一后置微絮凝强化砂滤新型组合工 艺,有效降低了出水消毒副产物和微生物泄漏风险,出厂水水质达到了《生活饮用水卫生标准》
(GB

5749--2006)以及浙江省现代化水厂的出水水质标准要求。
关键词
生物预处理

中置式高密度沉淀池臭氧催化氧化上向流生物活性炭滤池生物泄漏
表1
序号




贯泾港水厂及其出水水质目标 嘉兴市贯泾港水厂位于市区正南,设计总规模

浙江省现代化水厂出厂水优质标准
限值 ≤5


检测项目 色度/度 臭和味/级 浊度/NTU 铁/mg/L 锰/mg/L
pH

备注 不得有异色 口感好

为45万m3/d,分三期建设,一期工程供水能力为 15万m3/d,于2007年6月28日建成投入试运行。 贯泾港水厂的出厂水水质目标是全面达到《浙江省 城市供水现代化水厂评价标准》中的优质水水质标 准(见表1)。为此,将“确保水质安全多级屏障”的 理念贯穿于选址、设计、T程建设全过程,并用于指 导生产运行。 2工艺选择及运行效果 2.1水源情况 原水水质为Ⅳ~V类,属于微污染水源。原水 主要特性: (1)铁锰超标,铁0.5~2.5 mg/I。,锰0.2~O.8
mg/L。






40.1 40.2 40.05
7.O~8.5






CODM./rng/l。 菌落总数/CFU/mL i氯甲烷/mg/L 总三卤甲烷/mg/L 总有机碳/mg/L 亚硝酸盐/mg/I,

42.0 ≤30 40.030 40.030 ≤4.0 40.1

当水源水≥6.0 mg/L 时,≤3.0 mg/I,

8 9
10

或各单项比值之和d0.8

11 12

(2)色度超标,检测值通常为20,--,50度,50度 以上占17%。

注:其余检测项日与《生活饮用水卫生标准》(GB 相同。

5749

2006)

带带带肿球永水钟水水水水钟,神啊。智。口B譬。譬6它6它6它6它6胄。弋。崎。勺。它6气e宙e勺6它e口o’6勺。督。它。督。譬。它。督已督。督。譬。窜。譬。它o


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K Attachment and fate of carbon fines in
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control

non—chlorinated

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28给水排水voL35

No.3

2009

万方数据

生物活性炭工艺颗粒物分布及微生物安全性研究
作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 引用次数: 祝玲, 刘文君, 袁永钦, 林浩添, Zhu Ling, Liu Wenjun, Yuan Yongqin, Lin Haotian 祝玲,刘文君,Zhu Ling,Liu Wenjun(清华大学环境科学与工程系,北京,100084), 袁永钦 ,林浩添,Yuan Yongqin,Lin Haotian(广州市自来水公司,广州,510600) 给水排水 WATER & WASTEWATER ENGINEERING 2009,35(3) 0次

参考文献(6条) 1.Shaughnessy P T O.Barsott M G.Foy J W Evaluating particle counters 1997(12) 2.LeChevallier M W.Hassenauer T S.Camper A K Disinfection of bacteria attached to granular activated carbon 1984(5) 3.Morin P.Camper A K Attachment and fate of carbon fines in simulated drinking water distribution system biofilms 1997(3) 4.Camper A K.LcChevallier M W.Broadaway S C Evaluation of procedures to desorb bacteria from granular activated carbon 1985 5.Uhl W.Schaule G Establishment of HPC(R2A) for re.growth control in non-chlorinated distribution systems 2004 6.LeChevallier M W.Norton W D Examining relationships between particle counts and giardia,cryptosporidium,and turbidity 1992(12)

相似文献(10条) 1.期刊论文 王磊.李靖平.张岩.蒋林时.张洪林.Wang Lei.Li Jingping.Zhang Yan.Jiang Linshi.Zhang Honglin 臭氧-生物活性炭-纳滤膜深度处理饮用水试验研究 -给水排水2009,35(8)
采用臭氧-生物活性炭-纳滤工艺去除城市管网供水中的污染物,使其达到饮用净水水质标准.研究表明:在臭氧投加量为3~4 mg/L,接触时间8~10 min,生物活性炭罐滤速3~4 m/s的运行条件下,臭氧-生物活性炭预处理能够大量去除原水中的污染物,保证纳滤工艺的正常运行;纳滤膜在操作压力 0.7~0.8 MPa,膜通量为27.3 L/(m2·h)的条件下,既能去除无机污染物,又能够保证一些对人体有益的离子不被完全截留;且能够有效去除原水中的TOC、 AOC、CODMMn、色度、浊度及细菌等,确保饮用水的安全性和生物稳定性.

2.学位论文 陈志真 臭氧生物活性炭工艺对饮用水微生物安全性的影响研究 2005
随着水源的污染,饮用水的微生物安全日益得到了人们的重视。本文针对南方地区的水源水,从臭氧生物活性炭(O3-BAC)工艺自身存在的问题和该 工艺对微污染水源水微生物安全的保障两个方面出发,主要考察以下四部分内容:一、对生物活性炭(BAC)上附着的优势菌种进行鉴定;二、研究BAC出 水的异养菌数量(HPC)及其变化规律;三、分析该工艺对以隐孢子虫和贾第鞭毛虫为代表的病原微生物的去除作用和机理;四、研究BAC对饮用水浊度、 颗粒物指标的控制效果。 在BAC上附着大量的异养菌,它们主要发挥降解有机物的作用。通过对活性炭滤料的检测发现,其上附着的优势菌种主要 为:产吲哚黄杆菌、短芽孢杆菌和施氏假单胞菌。致病性分析显示这些异养菌多数为非致病菌。在BAC上发现蜡样芽孢杆菌的存在,其主要通过食品传播 疾病。同时对生物量的研究发现,生物量水平受季节水温影响较大;反冲洗对BAC上层和中层的生物量影响较大,对下层的影响较小。 HPC是致病 菌的指示性指标。利用R2A培养基对BAC出水的HPC进行研究,结果表明,BAC出水的HPC一般在103数量级;在反冲洗后初滤水中HPC较高,并且与 2~3μm颗粒物数量呈一定的线性相关性;当进入过滤稳定期后,出水HPC随着生物量的增长而逐渐升高。尽管如此,消毒实验证明BAC出水的异氧菌是容 易被含氯消毒剂在短时间内灭活的。 实验结果表明,混凝、沉淀和砂滤工艺对隐孢子虫卵囊和贾第虫孢囊有2.0~3.0-log(以10为底的对数去除率 )的去除,而经过O3-BAC工艺后可以达到4-log的去除率,从而有效地保障了出水水质安全。同时,生产性实验证明,原水中隐孢子虫和贾第鞭毛虫处于 低浓度水平时(低于10个/10L),应用O3-BAC后水厂对其去除率为1.0~2.0-1og,可以保证出厂水两虫的浓度均在0.1个/10L以下。 浊度和颗粒数被 作为衡量病原微生物的指示性指标。在线浊度仪的测定结果表明,在反冲洗后,BAC滤池达到过滤成熟期需要2~3h,而通过颗粒计数仪的在线监测得到 结果为3~5h。试验中进水浊度较低(小于0.15NTU),BAC过滤仍然可以保证对浊度有进一步的去除,去除率一般在10~30%范围内。

3.期刊论文 邱凌峰.黄志心.庞胜华.Qiu Ling-feng.Huang Zhi-xin.Pang Sheng-hua 臭氧-生物活性炭深度处理饮 用水 -水处理技术2006,32(4)
采用臭氧-生物活性炭对福州市某自来水厂现有工艺滤后水进行深度处理,试验规模为1m3/h.结果表明,该工艺对滤后水的NH3-N、C0DMn、UV254及 TOC都有较好的去除效果,可以有效提高该水厂的出厂水水质.

4.期刊论文 李伟光.丁驰.段蕾.马小娜.何文杰.韩宏大.LI Wei-guang.DING Chi.DUAN Lei.MA Xiao-na.HE Wenjie.HAN Hong-da 臭氧/生物活性炭工艺的运行稳定性研究 -中国给水排水2005,21(12)
针对水厂因使用不同水质的原水,造成水厂的常规工艺处理出水水质不稳定或无法达到饮用水安全标准的问题,在中试的基础上进行了饮用水深度处 理工艺(臭氧/生物活性炭)运行稳定性的研究.原水为黄河水和滦河水时,出水CODMn<3 mg/L标准的合格率分别为93.3%、99.0%,对CODMn的去除率分别为 41.5%、50.2%;对TOC的去除率分别为42.5%、50.9%;对UV254的去除率分别为57.8%、77.6%.以黄河水为原水时有机物去除率低的原因主要是受水中有机物

种类不同的影响.各项综合指标显示,臭氧/生物活性炭工艺可去除水中50%左右的有机物,提高了出水水质的安全性.在出水TOC<3 mg/L、SUVA254<2 L/(mgDOC·m)时,消毒后形成的四氯甲烷量和三卤甲烷量较少,均远低于规定限值.可以采用此方法对消毒产生的四氯甲烷量和三卤甲烷量进行间接的监测 .

5.学位论文 李新伟 臭氧生物活性炭技术处理自来水的致突变性研究 2006
根据资料报道,在世界各水体中已检出有机化合物2221种,饮用水中检出765种,其中117种被认为或被怀疑为致癌物。饮用水中的有机化合物主要 有三个来源:水源中天然存在的有机物;由于人为污染进入水体的人工合成有机物;饮用水在净化消毒过程中形成的消毒副产物。 氯化消毒目前 仍然是我国城市供水的主要消毒方法。通常用余氯的浓度作为饮水消毒生物学评价的指标。随着水污染的日益加重,消毒过程中使用的消毒剂的量也越 来越大,与此同时也产生相应更多的氯化消毒副产物(CBPs)。自1974年Rook发现氯化消毒可以形成氯仿等致癌物以来,已经发现的饮用水消毒副产物大 约有500种左右。 臭氧生物活性炭工艺(O<,3>-BAC)是将臭氧化学氧化、活性炭物理化学吸附、生物氧化降解技术合为一体的新兴工艺。许多研究 发现,该方法能够显著改善COD<,MN>、MN、浊度、氨氮等一般指标以及三卤甲烷、氯乙酸、葸、挥发酚等毒理学指标。但关于该饮用水深度处理工艺对 有机物的综合致突变能力的去除及其长期安全性的评价却很少有报道。 优质饮用水的生产和消费是目前国内外民众关注的焦点。由于水中有机物 种类繁多,并且含量较低,传统的理化分析难以满足长期安全性检测和监测的需要。饮用水中的微量有毒、有害物对机体危害的流行病学资料非常难以 得到,因此,选择遗传毒理学方法评价饮用水的潜在危险性非常重要。本文选择覆盖不同遗传终点的体外诱变试验及p53 ELISA试验,对O<,3>-BAC处理 的管道饮用水进行遗传毒性评价,获得剂量.反应关系,探讨其诱变性及潜在致癌危险性的可能机制及变化规律,为制定饮用水卫生标准及优化制水工 艺提供科学依据。材料与方法 水样采集:水样来自于某自来水水厂处理工艺过程中的6个点。1号原水,2号前接触水,3号沙滤水,4号后接触水,5号 生物活性炭处理水和6号出厂水。每点用25公斤塑料桶采集四桶共100公斤。 吸附与挥发:沉淀后,采用美国产Amberlite XAD<,-2>表面积 366m<'2>/g,孔积率0.41mL/mL大孔树脂作吸附剂,以每分钟100~120mL的流速对水样进行吸附富集,然后用丙酮,二氯甲烷洗脱;收集的洗脱液过滤 除菌;39℃,56℃挥发,加入二甲基亚砜(DMSO)转换成一定体积用于各项试验。 Ames试验:用沙门氏组胺酸营养缺陷型TA98和TA100二菌株,加和不加 体外活化系统,检测直接和间接致突变物。设3.00、1.50、0.75和0.38L/皿4个剂量组。受试物0.1ml/皿进行试验。每个样品平行做3皿,计算平均值 和离均值,根据MR值判断是否具有诱变性。若MR>2,并且有剂量-反应关系则判断为阳性。 双微核试验:取抗凝血0.4mL于4.5mL1640培养液中 (80%1640,20%小牛血清,青霉素、链霉素各100μg/mL),再加入植物血凝素(PHA)0.1mL,于37℃培养箱培养44小时,加入O.1 mL细胞松弛素(CytoB)(总体积5m1),继续培养4小时后染毒,每瓶加样10μl。设3.00、1.50、0.75和0.38L/0.1ml 4个剂量组,阴性对照用DMSO,阳性对照用丝裂霉素 (MMC,终浓度0.1μg/mL),染毒24小时后收获细胞。固定,离心,Giemsa染色,凉干后镜检。每个剂量组计数1000个细胞,并计算细胞微核率。 单细 胞凝胶电泳(彗星)试验:选用健康男性成年人外周血,经梯度离心分离得到外周单个核细胞(PMNC),设3.00、1.50、0.75和0.38L/0.1ml4个剂量组。 DMSO(O.1m1)为阴性对照,4-NQO(4硝基喹啉氧化物,100μmol/L)为阳性对照。PMNC(0.4ml PMNC,4.5ml1640,受试物100μl,总体积5ml)加PHA后 37℃培养20小时,染毒30分钟后凝胶制片、细胞融解、解旋、电泳、中和、染色、镜检。镜检采用Olympus荧光显微镜及其分析软件。每个样本观察 100个细胞,计算细胞尾长,采用SPSS软件对数据进行LSD检验。 人胚肺成纤维细胞(KMB17)p53 ELISA:细胞培养,1×10<'4>个细胞,接种 变化 规律,为制定饮用水卫生标准及优化制水工艺提供科学依据。 水样采集:水样来自于某自来水水厂处理工艺过程中的6个点。1号原水,2号前接触 水,3号沙滤水,4号后接触水,5号生物活性炭处理水和6号出厂水。每点用25公斤塑料桶采集四桶共100公斤。 吸附与挥发:沉淀后,采用美国产 Amberlite XAD<,-2>表面积366m<'2>/g,孔积率0.41mL/mL大孔树脂作吸附剂,以每分钟100~120mL的流速对水样进行吸附富集,然后用丙酮,二氯甲 烷洗脱;收集的洗脱液过滤除菌;39℃,56℃挥发,加入二甲基亚砜(DMSO)转换成一定体积用于各项试验。 Ames试验:用沙门氏组胺酸营养缺陷 型TA98和YA100二菌株,加和不加体外活化系统,检测直接和间接致突变物。设3.00、1.50、0.7本文选择饮用水深度处理过程中的各水样,能够比较好 的代表整个过程中有机物的致突变性动态的变化规律。本研究采用覆盖不同遗传终点的短期诱变试验,包括Ames试验、人外周血淋巴细胞微核试验和人 淋巴细胞凝胶电泳试验,并对人胚肺成纤维细胞突变型p53蛋白进行了检测。Ames试验是细菌试验,主要检测基因突变。单细胞凝胶电泳和微核试验采用 人的外周血淋巴细胞,分别检测DNA损伤和染色体损伤。虽然体外试验不能直接外推到体内,动物试验的结果也不能简单地外推到人,但本研究发现在 3.0L/0.1ml剂量时,原水、前接触水、沙滤水、后接触水3种致突变试验阳性;沙滤水、出厂水均检测出p53表达的增加,应当引起注意。尤其是单细胞 凝胶电泳、微核试验和ELISA试验,用的是人外周淋巴细胞和人胚肺细胞,意义更大。几个试验结果显示臭氧活性炭对饮用水的深度处理能够降低其诱变 性。本研究采样均为现场采样,其结果可为评价深度处理水的潜在健康风险及其安全性、制定饮用水卫生标准及优化制水工艺提供科学依据。水源水一 旦污染,要改变水质污染危机最保守需要30年,因此应该加强水质保护,减少污染。 对三个诱变试验结果比较发现,三个诱变试验结果有较好的 一致性。单细胞凝胶电泳试验的检出限最低,在较低剂量0.75L/0.1ml即可检出阳性,灵敏度较高;Ames试验和微核试验都在3.0L/0.1ml的剂量检出阳 性;微核试验样品用量较少;但Ames试验的线性关系最好,有较好的剂量一反应关系。 结论 (1)自来水深度处理能够显著降低水的诱变性 ;(2)沙滤水在试验剂量内能够诱导人胚肺细胞p53蛋白的高表达,经深度(O<,3>-BAC)处理后其表达降低;(3)三个诱变试验有较好的一致性。

6.期刊论文 于万波 臭氧-生物活性炭技术在微污染饮用水处理中的应用 -环境技术2003,21(2)
通过研究国内外臭氧-生物活性炭工艺的发展现状和应用实践,指出了该项技术在应用中体现出的优越性,并提出了此项技术在应用中存在的问题,部 分地介绍了提高此项技术应用水平的措施.研究表明,臭氧-生物活性炭工艺在处理微污染饮用水将会受到重视和广泛地推广应用,同时也对今后的研究方 向提出了相应的观点.

7.学位论文 张绍梅 臭氧-生物活性炭工艺深度处理饮用水研究 2007
随着我国水源水污染越来越严重,目前广泛采用的传统给水处理工艺对有机物,尤其是微污染有机物和氨氮的去除效果较差,出水水质达不到要求 。为了研究利用臭氧-生物活性炭(O<,3>-BAC)深度处理工艺生产优质饮用水,采用三种类型活性炭ZJ、PJ 和 PK平行运行试验装置,在北京市A水厂进行 了现场试验。研究结果表明: O<,3>-BAC深度处理工艺可有效去除水中氨氮及有机污染物,提高水质生物稳定性。采用ZJ炭的O<,3>-BAC 工艺对耗 氧量(COD<,Mn>)、紫外吸光度(UV<,254>)和总有机碳(TOC)的平均去除率分别为46.1%、70.7%和46.8%,分别高于单纯活性炭(GAC)工艺15%、 17.4%和 16.2%。O<,3>-BAC 工艺对可生物降解溶解性有机碳(BDOC)的去除量是GAC工艺的4倍。O<,3>-BAC 工艺对氨氮(NH<,4><'+>-N)的去除总量大于 GAC工艺,BAC炭柱单元平均去除率达到46%,是GAC炭柱的5倍。O<,3>-BAC出水的氨氮和亚硝酸盐氮含量低于GAC出水,对硝酸盐氮(NO<,3><'->-N)的去 除效果略低于GAC工艺,但出水中三氮含量均低于内控标准。由此可见,在活性炭前投加臭氧,可以强化活性炭对有机物的去除作用,增强活性炭滤池的 生物降解能力。 不同类型活性炭在O<,3>-BAC工艺中的去除效果不同,试验中选用ZJ、PJ和PK三种活性炭进行比较。系统稳定运行期间,采用PJ炭 时O<,3>-BAC工艺对 COD<,Mn>、UV<,254>和TOC的平均去除率分别高于 ZJ 炭9.3%、7.4%、4.9%,高于PK炭12.4%、12.2%、8.2%。PJ炭对BDQC的炭 滤去除率分别比ZJ和PK高出12.7%和19.4%。O<,3>-BAC 工艺对三氮有很好的去除效果,各炭柱出水中三氮含量均低于内控标准,其中ZJ炭出水硝酸盐 氮含量最低。综上所述,PJ炭可以优化O<,3>-BAC工艺的运行效果。 在原水中致嗅物质 2-甲基异茨醇(2-MIB)、土臭素(Geosmin)的浓度分别为 205ng/L和164ng/L条件下,GAC 工艺出水中2-MIB、Geosmin浓度分别为22ng/L、22ng/L,出水超出嗅阈值(嗅阈值:10ng/L)。O<,3>-BAC 工艺对水中2MIB、Geosmin的去除效果优良,出水中 2-MIB、Geosmin 浓度分别为 9.5ng/L 和 Ong/L,均低于嗅阈值。在O<,3>-BAC工艺对致嗅物质的去除作用中 ,O<,3>氧化直接去除约50%,活性炭吸附去除约30%,活性炭生物降解去除约20%。

8.期刊论文 胡志光.昌晶.常爱玲.惠远峰.HU Zhi-guang.CHANG Jing.CHANG Ai-ling.Hui Yuan-feng 臭氧生物活 性炭法在饮用水深度处理中的试验研究 -华北电力大学学报2006,33(1)
利用臭氧氧化与生物活性炭联用技术,在自行设计的试验流程上进行饮用水深度处理可行性试验.用该流程去除水中有机微污染物,CODMn去除率接近 50%,浊度和色度大大降低.试验对比了在不同臭氧投加量时,单纯臭氧氧化法与臭氧生物活性炭法(O3-BAC)在饮用水深度处理中的净化程度,确定出较理想 经济的臭氧投加量:4mg/L.验证了在最佳操作条件下,臭氧生物活性炭法比常规氯氧化消毒法对有机物有更好的去除效果.

9.期刊论文 丁欢.郝翠丽.DING Huan.HAO Cui-li 臭氧-生物活性炭深度处理饮用水的可行性研究 -华北水利水电 学院学报2008,29(5)
在镇江市自来水厂现有处理设施基础上,采用臭氧-生物活性炭深度处理工艺对该厂自来水进行处理,结果使其出厂水质达到可生饮水质标准.同时估 算了该直饮水的经济效益,以评判项目的可行性.

10.学位论文 郭召海 预臭氧与臭氧-生物活性炭工艺处理南方水库水的研究 2005
随着水源污染的加剧和水质标准的提高,针对常规处理工艺的不足,饮用水深度处理工艺及工艺组合优化的研究和应用日益得到重视。臭氧作为一 种氧化能力强、清洁型的氧化剂,可用于有机物去除、脱色、除嗅,在水质改善方面发挥了重要作用。国内很多水厂已经开始关注臭氧的饮用水深度净 化效果。虽然臭氧技术应用于饮用水处理能够有效去除有机污染物并降低氯代消毒副产物形成风险,但对于含有溴离子的水库水进行臭氧处理过程中的 诸多问题,包括适宜臭氧量的选择、有机污染物及消毒副产物前驱物的去除效果以及臭氧副产物形成状况及其控制措施等仍然缺乏系统的研究。本论文 针对含有溴离子的南方某水库源水,采用预臭氧与臭氧-生物活性炭工艺为核心技术的深度处理组合工艺(包括混凝、沉淀和砂滤的常规饮用水处理工艺 ),通过批量实验和两套处理量200L/小时的动态实验装置,对臭氧技术进行了系统研究。 本研究主要内容包括:(1)水库源水水质检测及其特征分 析; (2)结合预臭氧与常规混凝沉淀工艺,以沉淀后出水水质指标为依据,对预臭氧工艺进行系统研究; (3)预臭氧与臭氧-生物活性炭工艺 为核心的组合工艺连续运行效果评价及工艺参数优化; (4)通过反应机理和数据统计方法对预臭氧和混凝沉淀组合工艺进行过程模拟。 本研 究主要结论如下:(1)水库源水具有低浊度、低硬度、高含藻、有机污染和含溴离子的特征; (2)预臭氧工艺在适宜的臭氧反应量(0.5-1.0mg/L范 围内,能够强化混 凝沉淀过程对有机污染物去除效果,并有效减少水体中消毒副产物前驱物(DBPFP); (3)对于南方某含溴(18-35μg/L)水 库原水,臭氧技术的采用只在臭氧-生物活性炭联用工艺阶段存在溴酸超标(10μg/L)的风险,因此,提出具有针对性的两种溴酸控制措施,包括单独采 用预臭氧工艺和限制总臭氧反应量在2.0mg/L以下; (4)初步建立了针对预臭氧和混凝沉淀工艺过程的计算模型,并利用现场连续运行数据进行了 常数的初步确定。 本论文以南方某水库原水为对象,开展了针对预臭氧和臭氧—生物活性炭工艺的系统研究,特别是在国内外研究者涉及较少的 预臭氧研究方面取得了一系列有创新性的成果。在此基础上,针对南方某水库水质特征,在保证有机物和卤代消毒副产物前驱物(DBPFP)得到高效去除的 前提下,提出了具有针对性的臭氧副产物(溴酸)形成的控制措施。论文研究内容及结论为南方地区乃至国内外开展相关研究和应用提供了科学依据。 本论文研究得到了国家高技术研究发展计划(863)项目“南方安全饮用水安全保障技术”(2002AA601120)的资助和大力支持。

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