饮用水深度处理技术：2014全国设计师给水排水考点精析

2023-08-30 理论教育版权反馈

【摘要】：饮用水源的持续污染使得饮用水除污染问题越来越引起人们的关注。臭氧氧化技术和活性炭吸附是最常采用的两种饮用水深度处理技术。臭氧发生装置的产量应满足最大臭氧投加量的要求，并应考虑备用能力。臭氧尾气消除装置的设计气量应与臭氧发生装置的最大设计气量一致。活性炭吸附池的进水浊度应小于1NTU。

饮用水源的持续污染使得饮用水除污染问题越来越引起人们的关注。常规饮用水处理工艺难以满足人们对于水质的要求，国内外的研究与生产实践表明，受污染水源水经过混凝、沉淀、过滤、消毒工艺只能去除水中有机物的20%～30%，且由于溶解性有机物的存在，不利于破坏胶体的稳定性而使常规处理工艺对原水浊度的去除效果也明显下降，因此饮用水深度处理技术的研究成为人们研究的热点。臭氧氧化技术和活性炭吸附是最常采用的两种饮用水深度处理技术。

1.臭氧氧化技术

（1）一般规定臭氧净水设施的设计应包括气源装置、臭氧发生装置、臭氧气体输送管道、臭氧接触池以及臭氧尾气消除装置。

臭氧投加位置应根据净水工艺不同的目的确定：

1）以去除溶解性铁、锰、色度、藻类，改善臭味以及混凝条件，减少三氯甲烷前驱物为目的的臭氧预氧化，宜设置在混凝沉淀之前。

2）以氧化分解稳定性有机物、灭活病毒和消毒或与后续生物氧化处理设施相结合为目的的臭氧氧化过程，宜设置在过滤之前或过滤之后。

臭氧投加量应根据待处理水的水质状况并结合试验结果确定，也可参照相似水质条件下的经验选用。臭氧净水系统中必须设置尾气消除装置，所有与臭氧气体或溶解有臭氧的水体接触的材料必须耐臭氧腐蚀。

（2）气源装置臭氧发生装置的气源可采用空气或氧气。所供气体的露点应低于-60℃，其中的碳氧化合物、颗粒物、氮以及氩等物质的含量不能超过臭氧发生装置所要求的规定。气源装置的供气量及供气压力应满足臭氧发生装置最大发生量时的要求，供应空气的气源装置中的主要设备应有备用。供应氧气的气源装置可采用液氧储罐或制氧机，液氧储罐供氧装置的液氧贮存量应根据场地条件和当地的液氧供应条件综合考虑确定，一般不宜少于最大日供氧量的3d用量。制氧机供氧装置应设有备用液氧储罐，其备用液氧的贮存量应满足制氧设备停运维护或故障检修时的氧气供应量，且不应少于2d的用量。气源品种及气源装置的形式应根据气源成本、臭氧的发生量、场地条件以及臭氧发生的综合单位成本等因素，经技术经济比较确定。供应空气的气源装置应尽可能靠近臭氧发生装置，供应氧气的气源装置应紧邻臭氧发生装置，其设置位置及输送氧气管道的敷设必须满足现行国家标准《氧气站设计规范》（GB 50030—2007）的有关规定。以空气或制氧机为气源的气源装置应设在室内，以液氧储罐为气源的气源装置宜设置在露天，但对产生噪声的设备应有降噪措施。

（3）臭氧发生装置臭氧发生装置包括臭氧发生器、供电及控制设备、冷却设备以及臭氧和氧气泄漏探测及报警设备。臭氧发生装置的产量应满足最大臭氧投加量的要求，并应考虑备用能力。臭氧发生装置应尽可能设置在离臭氧接触池较近的位置，当净水工艺中同时设置有预臭氧和后臭氧接触池时，其位置宜靠近用气量较大的臭氧接触池。

臭氧发生装置必须设置在室内，设备的布置应考虑有足够的维护空间。室内应设置必要的通风设备或空调设备，满足臭氧发生装置对室内环境温度的要求。在设有臭氧发生器的建筑内，用电设备必须采用防爆型的。

（4）臭氧气体输送管道输送臭氧气体的管道直径应满足最大输气量的要求，管材应采用不锈钢。埋地的臭氧气体输送管道应设置在专用的管沟内，管沟上应设活动盖板。在气候炎热地区，设置在室外的臭氧气体管道宜外包隔热材料。

（5）臭氧接触池臭氧接触池的个数或能够单独排空的分格数不宜少于2个。臭氧接触池的接触时间，应根据不同的工艺目的和待处理水的水质情况，通过试验或参照相似条件下的运行经验确定。臭氧接触池必须全封闭，池顶应设置尾气排放管和自动气压释放阀，池内水面与池内顶宜保持0.5～0.7m的距离。臭氧接触池水流宜采用竖向流，可在池内设置一定数量的竖向导流隔板，导流隔板顶部和底部应设置通气孔和流水孔。接触池出水宜采用薄壁堰跌水出流。

设置臭氧接触池宜符合下列要求：

1）接触时间为2～5min。

2）臭氧气体宜通过水射器抽吸后注入设于进水管上的静态混合器，或通过专用的大孔扩散器直接注入接触池内，注入点宜设1个。

3）抽吸臭氧气体水射器的动力水不宜采用原水。

4）接触池设计水深宜采用4～6m。

5）导流隔板间净距不宜小于0.8m。

6）接触池出水端应设置余臭氧监测仪。

后臭氧接触池宜符合下列要求：

1）接触池由二到三段接触室串联而成，由竖向隔板分开。

2）每段接触室由布气区和后续反应区组成，并由竖向导流隔板分开。

3）总接触时间应根据工艺目的确定，宜控制在6～15min之间，其中第一段接触室的接触时间宜为2min左右。

4）臭氧气体宜通过设在布气区底部的微孔曝气盘直接向水中扩散，气体注入点数与接触室的设置段数一致。

5）曝气盘的布置应能保证布气量变化过程中的布气均匀，其中第一段布气区的布气量宜占总布气量的50%左右。

6）接触池的设计水深宜采用5.5～6m，布气区的深度与长度之比宜大于4。

7）导流隔板间净距不宜小于0.8m。

8）接触池出水端必须设置余臭氧监测仪。

（6）臭氧尾气消除装置臭氧尾气消除装置一般应包括尾气输送管、尾气中臭氧浓度监测仪、尾气除湿器、抽气风机、剩余臭氧消除器、排放气体臭氧浓度监测仪及报警设备等。

臭氧尾气消除宜采用电加热分解消除、催化剂接触催化消除或活性炭吸附分解消除等方式，以氧气为气源的臭氧处理设置中的尾气不应采用活性炭消除方式。臭氧尾气消除装置的设计气量应与臭氧发生装置的最大设计气量一致。抽气风机宜设抽气量调节装置，并可根据臭氧发生装置的实际供气量适时调节抽气量。电加热臭氧尾气消除装置可设在臭氧接触池池顶，也可另设它处，装置宜设在室内，室内应有强排风设施，必要时应加设空调设备。催化剂接触催化和活性炭吸附的臭氧尾气消除装置宜直接设在臭氧接触池池顶，且露天设置。

2.活性炭吸附技术

（1）一般规定活性炭吸附宜用于经混凝、沉淀、过滤处理后某些有机、有毒物质含量或色、臭、味等感官指标仍不能满足出水水质要求时的净水处理。活性炭吸附池的进水浊度应小于1NTU。活性炭应具有吸附性能好、机械强度高、化学稳定性好和再生后性能恢复好等特性。活性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）主要设计参数活性炭吸附池的池型应根据处理规模确定。其过流方式应根据吸附池池形、排水要求等因素确定，可采用降流式或升流式。

活性炭吸附池个数及单池面积应根据处理规模和运行管理条件比较后确定，吸附池不宜少于4个。处理水与炭床的空床接触时间宜采用6～20min，空床流速为8～20m/h，炭层厚度为1.0～2.5m，炭层最终压力损失应根据活性炭的粒径、炭层厚度和空床流速确定。

活性炭吸附池经常性的冲洗周期宜采用3～6d。常温下经常性冲洗时，冲洗强度宜采用11～13L/（m²·s），历时8～12min，膨胀率为15%～20%；定期大流量冲洗时，冲洗强度宜采用15～18L/（m²·s），历时8～12min，膨胀率为25%～35%。为提高冲洗效果，可采用气水联合冲洗或增加表面冲洗方式。冲洗水宜采用滤池出水或炭吸附池出水。

活性炭吸附池宜采用中、小阻力配水（气）系统，承托层宜采用砾石分层级配，粒径2～16mm，厚度不小于250mm。

活性炭再生周期应根据出水水质是否超过预定目标确定，并应考虑活性炭剩余吸附能力是否适应水质突变的情况。活性炭吸附池中失效炭的运出和新炭的补充，宜采用水力输送，整池出炭、进炭总时间宜小于24h。水力输炭管内流速应为0.75～1.5m/s，输炭管内炭水体积比宜为1∶4。输炭管的管材应采用不锈钢或硬聚氯乙烯管，输炭管道转弯半径应大于5倍管道直径。

饮用水深度处理技术：2014全国设计师给水排水考点精析

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