一、臭氧－生物活性炭深度水處理工藝（O3-BAC）概述?

臭氧-生物活性炭深度水處理技術(shù)被稱為飲用水凈化的第二代凈水技術(shù)，臭氧-生物活性炭技術(shù)采用臭氧氧化和生物活性炭濾池聯(lián)用的方法，將臭氧化學(xué)氧化、臭氧滅菌消毒、活性炭物理化學(xué)吸附和生物氧化降解四種技術(shù)合為一體。其主要目的是在常規(guī)處理之后進(jìn)一步去除水中有機(jī)污染物、氯消毒副產(chǎn)物的前體物以及氨氮，降低出水中的COD和BOD，保證凈水工藝出水的化學(xué)穩(wěn)定性和生物穩(wěn)定性。

臭氧是氧的同素異性體，分子式為O3，常態(tài)呈氣體，淡藍(lán)色，有特殊氣味；臭氧是自然界最強(qiáng)的氧化劑之一，具有廣譜殺微生物作用，其殺菌速度高于氯氣。臭氧投加在水中以后，主要有三個作用，一方面直接降解有機(jī)物，減少進(jìn)入活性炭池中的有機(jī)負(fù)荷；一方面把大分子有機(jī)物降解為小分子有機(jī)物，改變水中有機(jī)物的分子量分布，提高水中有機(jī)物的可生化性，從而有利于強(qiáng)化后續(xù)活性炭工藝對于中小分子量有機(jī)物的吸附降解；最后一個作用就是為后續(xù)活性炭工藝充氧，有利于活性炭好氧微生物的生長。

活性炭幾乎可以用含有碳的任何物質(zhì)做原材料來制造，這包括木材、鋸末、煤、泥炭、果殼、果核、蔗渣、骨、石油腳、皮革廢物、紙廠廢物等等，近來有的國家傾向于用天然煤和焦炭制造粒狀活性炭。活性炭的主要特征是比表面積大和帶孔隙的構(gòu)造，因而顯示出良好的吸附性能?；钚蕴糠址勰┗钚蕴亢皖w?；钚蕴績煞N，兩者不同之處是顆粒大小不同，其吸附性能沒有本質(zhì)上的區(qū)別?；钚蕴孔鳛橐环N多孔物質(zhì)，能夠吸附水中濃度較低、其它方法難以去除的物質(zhì)，同時，還可以去除水中的濁度、嗅味、色度，改善水的口感，而且能夠有效地吸附合成洗滌劑、陰離子表面活性劑等活性物質(zhì)；活性炭還具有催化作用，催化氧化臭氧為羥基自由基，最終生成氧氣，增加水中的溶解氧（DO）的濃度。活性炭空隙多，比表面積大，能夠迅速吸附水中的溶解性有機(jī)物，同時也能富集水中的微生物。粒狀活性炭吸附水中溶解性有機(jī)物，但對一些揮發(fā)性較低，難以生物降解，分子量在10000以上的高分子有機(jī)物不易吸附去除，而且吸附性能還受有機(jī)物所帶官能團(tuán)及分子結(jié)構(gòu)的影響。利用臭氧電位高的特點，易將許多不易生物降解的有機(jī)物分解成許多更易生物降解的較小的或含氧較多的低分子有機(jī)物，從而改變了有機(jī)物的結(jié)構(gòu)形態(tài)和性質(zhì)，使其易被活性炭吸附去除，而被吸附的溶解性有機(jī)物也為維持炭床中微生物的生命活動提供營養(yǎng)源。同時，由于臭氧供氧充分，炭床中大量生長繁殖好氧菌，有足夠時間來生物降解所吸附的低分子有機(jī)物，使其在炭床中形成生物膜。該生物膜具有生物氧化降解和生物吸附的雙重作用，而活性炭孔隙中的有機(jī)物被分解后，經(jīng)過反沖洗，活性炭孔隙騰出吸附位置，恢復(fù)了對有機(jī)物與溶解氧的吸附能力。活性炭對水中有機(jī)物的吸附和微生物的氧化分解是相繼發(fā)生的，微生物的氧化分解作用，使活性炭的吸附能力得到恢復(fù)，而活性炭的吸附作用又使微生物獲得豐富的養(yǎng)料和氧氣，兩者相互促進(jìn)，形成相對穩(wěn)狀態(tài)，得到穩(wěn)定的處理效果，從而大大地延長了活性炭的再生周期。活性炭附著的硝化菌還可以轉(zhuǎn)化水中的氨氮化合物，降低水中NH3-N的濃度。

臭氧－生物活性炭深度水處理工藝（O3-BAC）是指臭氧和活性炭吸附結(jié)合在一起的水處理方法，采取先臭氧化后活性炭吸附，并利用活性炭表面生長微生物的生物降解作用，完成對水中有機(jī)污染物的有效去除，它集臭氧氧化、殺菌消毒、活性炭物理吸附和微生物生物氧化作用為一體，充分發(fā)揮各自特長，互相促進(jìn)，取得了去除有機(jī)污染物的多重效應(yīng)，從而達(dá)到水質(zhì)深度凈化的目的。臭氧-生物活性炭濾池聯(lián)合工藝能有效降解和去除水中的有機(jī)物、農(nóng)藥、藻類，去除異臭、異味、色度，去除部分重金屬、氰化物、放射性物質(zhì)、氨氮等。

二、臭氧－生物活性炭深度水處理工藝的優(yōu)缺點

優(yōu)點：

臭氧－生物活性炭濾池工藝是將活性炭物理化學(xué)吸附、臭氧化學(xué)氧化、生物氧化降解及臭氧滅菌消毒四種技術(shù)合為一體，與傳統(tǒng)水處理工藝相比，具有明顯的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在：?

①常規(guī)加氯工藝處理的自來水的Ames致突變試驗結(jié)果多為陽性，而臭氧-生物活性炭工藝處理后為陰性；

②臭氧－活性炭工藝對有機(jī)污染物的去除率為50％以上，比常規(guī)處理提高15～20個百分點；

③提高色度和嗅味的去除率，改善感官性指標(biāo)；

④提高對鐵、錳的去除率；

⑤可以去除氨氮到90％左右，水中的氨氮和亞硝酸鹽可被生物氧化為硝酸鹽，從而減少了后氯化的投氯量，降低了三鹵甲烷等消毒副產(chǎn)物的生成；

⑥有效去除AOC、蛋白氨氮，提高處理水的生物穩(wěn)定性，提高管網(wǎng)水質(zhì)。另外臭氧和活性炭聯(lián)合使用，還可以延長活性炭的運行壽命，減少運行費用。

缺點：

盡管臭氧－生物活性炭濾池深度處理技術(shù)對于控制飲用水質(zhì)污染和改善水質(zhì)發(fā)揮了較好的作用，但也存在局限性。主要表現(xiàn)在：

①臭氧氧化處理飲用水存在臭氧利用率低、氧化能力不足等缺陷；

②臭氧可以有效降解含有不飽和鍵或者部分芳香類有機(jī)污染物，而對于部分的穩(wěn)定性有機(jī)污染物（如農(nóng)藥、鹵代有機(jī)物和硝基化合物等）難以氧化降解。臭氧對一些有機(jī)物的降解僅僅局限與母體化合物結(jié)構(gòu)上的變化，可能會生成毒性更大且不易被生物活性炭降解的中間氧化產(chǎn)物；

③臭氧可以將大分子有機(jī)物氧化成小分子有機(jī)物，而有研究表明，活性炭吸附對分子質(zhì)量為500～3000Da的有機(jī)有較好的去除效果，而對大分子和小分子的有機(jī)物去除效果較差。臭氧氧化后有機(jī)物的分子質(zhì)量變小，將不利于活性炭的吸附；

④當(dāng)水中含有溴化物（Br-）時，臭氧氧化將會生成溴酸根（BrO3-）及溴代三鹵甲烷（Br-THM）等有害副產(chǎn)物，對人體健康有很大的影響。

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