Resumen
El estudio piloto sobre el tratamiento profundo del agua cruda del río Huangpu con tecnología O32BAC muestra que O32BAC puede mantener la eliminación de materia orgánica en el agua durante mucho tiempo y es eficaz para La tasa de eliminación promedio de CODMn es 2715. La tasa de eliminación promedio de TOC es 3417; la tasa de eliminación promedio de UV254 es 57. El proceso también elimina el manganeso y el color del agua y convierte el agua positiva de la prueba de Ames en agua negativa de la prueba de Ames.
Prueba piloto de carbón activado biológico con ozono; agua cruda contaminada
Dado que una gran cantidad de aguas residuales industriales y domésticas pueden desviarse de los tramos superiores del río Huangpu sin el tratamiento adecuado, la El agua cruda se toma del curso inferior del río Huangpu y se descarga en cuerpos de agua cercanos, lo que provoca una grave contaminación de las fuentes de agua potable en muchos lugares, amenaza con la contaminación de las aguas residuales de las grandes plantas siderúrgicas cercanas y provoca una mala calidad del agua cruda. Higiene y seguridad del agua. Ante graves problemas de contaminación del agua, la fábrica de Shanghai fue equipada con equipos de generación de ozono para hacer frente a la calidad del agua cruda contaminada. Por un lado, la ciudad ha invertido mucho en la construcción de proyectos de desvío de agua en el tramo superior del río Huangpu y ha encontrado otra manera; El flujo del proceso de purificación de agua de la planta de agua de Zhoujiadu se muestra en la Figura 1. Por un lado, también estamos explorando formas de fortalecer el proceso de tratamiento del agua cruda contaminada. A principios de la década de 1980, la antigua Shanghai Water Supply Company también realizó pequeñas pruebas del proceso O32BAC [1 ~ 2]. Este artículo se basa en un experimento a pequeña escala para estudiar la viabilidad del proceso O32BAC para el tratamiento profundo de agua cruda contaminada en el tramo inferior del río Huangpu. El experimento se completó en la Planta de Agua de Shanghai Zhoujiadu, No. 1996.
1 Condiciones y equipos de prueba 111 Descripción general de la planta de agua de Zhoujiadu. La planta de agua de Zhoujiadu está ubicada en la orilla del río Huangpu en el distrito de Zhoujiadu, Pudong, Shanghai, con una capacidad de tratamiento de aproximadamente 20.000 m3/d
Tabla 2 Comparación de los efectos y beneficios del uso de coagulantes
Coste del coagulante
Después de 20 minutos de precipitación
Dosis óptima de coagulante
Turbidez de la capa clarificante/NTU
/yuan /metro cúbico
p>2215 mg/L PAC
21103
01018 0
1210 mg/L PFS
10120
01004 2
1 mg/L PAC 011 mg/L PAM-A
1150
01002 0
1 mg/L PFS 011 mg/L PAM-A
1120
01001 6
Nota: PFS 350 yuanes/tonelada, PAC 800 yuanes/tonelada, PAM -a 12.000 yuanes/tonelada.
PAM-A, o la combinación de PFS y PAM-A, puede reducir rápidamente la turbidez del agua de Xijiang de cientos de N TU a menos de 2 N TU en un corto período de tiempo, a un costo de solo una inversión separada en la planta de agua. El costo de agregar PAC es de aproximadamente 65,438 00 (la cantidad de PAC agregada por la planta de agua sola suele ser de 65,438 02 ~ 25 mg/L). Además, al utilizar el método de adición compuesta de coagulantes, la sedimentación de flóculos es rápida y puede reducirse.
3 Conclusión
Para la sedimentación por coagulación en Xijiang, el efecto de agregar hierro polimérico y poliacrilamida aniónica es mejor que el de agregar aluminio polimérico y poliacrilamida aniónica. Sin embargo, la velocidad de coagulación y precipitación de los dos métodos de adición combinados es varias veces más rápida que la del uso de aluminio polimerizado y polihierro solos, y el costo de procesamiento es entre un 50 y un 92 % menor que el del método original. Al mejorar el método de dosificación del coagulante, se puede reducir el contenido de sales de aluminio y monómeros de poliacrilamida en el agua, reduciendo así el daño a la salud humana.
El agua entrante se elevó directamente a la cámara de contacto con el ozono de esta prueba a través de una bomba de tubería. ¡La cámara de exposición al ozono lo es! 400, tubería de acero inoxidable de 4 m de altura, tiempo de contacto con el ozono 765438 ± 05 min, el agua de la cámara de contacto con el ozono ingresa a la columna de carbón activado. ¡La columna de carbón activado es! Cilindro de acero inoxidable 800, 315 m de altura, hecho de carbón activado granular Taiyuan ZJ-15, altura de llenado 2 m, tasa de filtración de columna vacía 8 ~ 9 m/h, EBCT 13 ~ 15 min. El proceso de prueba se muestra en la Figura 2.
Figura 2 Proceso de prueba del proceso O32BAC
2 Resultados de la prueba
El experimento se divide principalmente en dos etapas, una es la etapa de adsorción de carbón activado y la otra. es la etapa del proceso O32BAC. Durante el experimento, no se reemplazó el carbón activado en la reserva de carbón activado. La división de las dos etapas se basa principalmente en si se agrega ozono y en el avance de la adsorción de carbón activado. En la etapa posterior de la adsorción de carbón activado, desde la perspectiva de la degradación de NH3-N, hay actividad microbiana en la capa de carbón, pero el oxígeno disuelto en el agua filtrada es solo de aproximadamente 2 mg/L, por lo que se estima que la influencia de microorganismos no es obvio. 211 Etapa de Adsorción de Carbón Activado
El 21 de marzo de 1996, la columna de carbón activado se puso en operación de adsorción sin agregar ozono. Para mejorar el efecto de coagulación, se añade una pequeña cantidad de cloro en la entrada del tanque de reacción convencional de la planta de agua. Después de filtrar la reacción 2 y la precipitación 2, no hay cloro residual en el agua que ingresa al proceso O32BAC. Esta etapa monitorea principalmente la cromaticidad, CODMn, UV254 y NH3-N del agua de entrada y salida de la columna de carbón activado, y determina el punto de penetración de la columna de carbón activado y el crecimiento de microorganismos en la columna en función de los datos de medición. . Las curvas de cambio de CODMn, UV254 y NH3-N en esta etapa se muestran en las Figuras 3 a 5 respectivamente.
Como se puede ver en las Figuras 3 y 4, la tasa de eliminación de CODMn y UV254 por el carbón activado es muy alta en la etapa inicial de la adsorción. A medida que los sitios de adsorción se saturan gradualmente, la tasa de eliminación ha disminuido. un evidente proceso de declive finalmente se estabiliza en un rango de valores más bajo. El punto final del proceso de descenso es entre 35 y 40 días después de la cirugía. Se puede ver en la curva de nitrógeno amoniacal que la columna de carbón activado comienza a eliminar el nitrógeno amoniacal del agua después de 30 días de funcionamiento, lo que indica la presencia de microorganismos en la capa de carbón.
Figura 5 Curva de actividad del NH3-N durante la etapa de adsorción del carbón activado. Cuando la temperatura del agua es baja en marzo y abril, la columna de carbón activado tarda aproximadamente un mes en formar una película de forma natural. A juzgar por la curva anterior, la adsorción de la columna de carbón activado alcanza la saturación después de un funcionamiento continuo durante 40 días. 212 etapa O32BAC
El ozono comenzó a agregarse el 3 de junio y entró en la etapa O32BAC. La dosis de O3 está principalmente entre 210 ~ 310 mg/L, y la cantidad de absorción real está entre 115 ~ 210 mg/L. Durante el experimento, para examinar el impacto de la dosis de O3, la dosis se agregó en un. corto período de tiempo cuando la dosis se aumenta a 4, 5, 6 y 7 mg/L, el aumento de la dosis tiene poco efecto sobre la mejora de la tasa de eliminación de materia orgánica. El experimento también encontró que a medida que aumenta la cantidad de O3, la tasa de absorción disminuye gradualmente desde casi 80 hasta ligeramente por encima de 50.
Esta etapa duró más de 3 meses desde principios de junio hasta finales de septiembre, durante los cuales se analizaron diversos datos. Los análisis de rutina incluyen turbidez, color, pH, CODMn, UV254, TOC, NH3-N, NO 2-N, NO 3-N y Mn. 21211 Análisis convencional y resultados estadísticos
Los resultados estadísticos del análisis convencional se muestran en la Tabla 1.
Tabla 1 Tabla de estadísticas de datos de análisis de calidad del agua convencional
Nombre del indicador Nombre de la muestra de agua Estadísticas Días/día Tasa de eliminación promedio máxima y mínima del nivel de filtración y nivel de ozono
Turbidez/N TU agua filtrada O3 es agua carbonizada 23 23 23 160 4172 01906 01244 01477 01090 01669 65438.
El agua filtrada Chroma/Chroma O3 es 31 31 31 1 628 1 501 31 31 31 365438 7.
CODMn/mg/L agua filtrada O3 es 31 31 31 61175145418631663165438. 3167 1211 2715 1715
UV254/1/ Cm agua filtrada O3 efluente carbón vegetal 25 25 25 0157 01105 079 01082 0103165438. 5438 0075 01049 3412 57 3417
TOC/mg/L agua filtrada O3 es 28 28 717 716 617 219 21113 5195 365438.
NH3 -N/mg/L agua filtrada O3 es 31 31 31 6143 6154 5150189 106 01006. 0130 -1217 4814 5412
Mn/mg/ L agua filtrada O3 es agua carbonizada 28 28 28 0130 0130 010 012 0111165438.
Se puede ver en los resultados estadísticos de la Tabla 1 que las tasas promedio de eliminación de turbidez, color, CODMn, VU254, TOC, NH3-N y Mn en agua filtrada mediante el proceso O32BAC son 3118, 4714, 2715, 5715. Este resultado es consistente con los resultados de las pruebas a pequeña escala del proceso O32BAC de la fábrica [1]. La tasa de eliminación promedio de CODMn en la etapa O32BAC es relativamente baja. La razón puede ser que la concentración de nitrógeno amoniacal en el agua entrante es alta y la reacción de nitrificación en la piscina de carbón activado consume demasiado oxígeno disuelto, lo que afecta la biodegradación y eliminación de materia orgánica en la piscina de carbón activado. Los valores estadísticos promedio de detección de oxígeno disuelto en las posiciones superior, media e inferior de la piscina de carbón activado se muestran en la Tabla 2.
20 Abastecimiento y Drenaje de Agua, Volumen 126, No. 112, 2000
Tabla 2 Cambios en el valor estadístico promedio de la concentración de oxígeno disuelto a diferentes alturas de la capa de carbono
Alta disolución en tiempos estadísticos Oxígeno/mg/L Oxígeno disuelto medio/mg/L Oxígeno disuelto bajo/mg/L
22 9109 2126 0129
21212 Efecto de eliminación de materia orgánica por proceso O32BAC 2121211 Índice integral orgánico.
En el estudio del tratamiento del agua, el índice de permanganato (CODMn), el valor de extinción ultravioleta (UV254) y el carbono orgánico total (TOC) se utilizan comúnmente para representar los indicadores integrales de la materia orgánica en el agua. Durante el proceso de investigación, se monitorearon los tres indicadores y los resultados se muestran en las Figuras 6 a 8 respectivamente.
Como se puede ver en la Figura 6 a la Figura 8, la tasa de eliminación de UV254 es la más alta y estable entre los tres indicadores. Generalmente se cree que UV254 representa compuestos orgánicos que contienen dobles enlaces insaturados y anillos de benceno, que tienen una fuerte absorción de luz ultravioleta. Debido al fuerte efecto de oxidación del ozono, los dobles enlaces insaturados pueden romperse y el anillo de benceno puede abrirse, lo que provoca que el UV254 caiga rápidamente. La eliminación de CODMn y TOC se ve interferida por muchos factores. Además de la oxidación del ozono, la adsorción del carbón activado y la degradación microbiana también son importantes, por lo que la tasa de eliminación es ligeramente menor y fluctúa mucho. 2121212 Remoción de cloroformo, tetracloruro de carbono, haluros orgánicos totales e hidrocarburos aromáticos policíclicos
Luego de la etapa de adsorción con carbón activado y la madurez del proceso O32BAC, se tomaron dos muestras para analizar el efecto de remoción de materia orgánica. Los resultados se muestran en la Tabla 3.
Como se puede observar en la Tabla 3, la adsorción con carbón activado tiene un buen efecto de eliminación de diversas materias orgánicas. El proceso O32BAC también tiene un buen efecto de eliminación de TOX, fenantreno, antraceno y fluoranteno. Después del tratamiento con O32BAC, CHCl3 y CCl4 no solo no disminuyeron, sino que aumentaron ligeramente. La razón puede ser que una vez que se forman CHCl3 y CCl4, el O32BAC no se puede descomponer y solo se puede eliminar mediante adsorción con carbón activado. Cuando el carbón activado está saturado, si el nivel de CHCl3 y CCl4 del agua entrante es bajo, el CHCl3 y CCl4 del carbón activado precipitarán, lo que provocará que el CHCl3 y CCl4 efluentes aumenten ligeramente. 21213 Eliminación de croma y manganeso
Durante el proceso de prueba, también se monitoreó durante mucho tiempo el croma y el manganeso en el agua de entrada y salida del proceso O32BAC. Debido a que la planta de agua de Zhoujiadu está ubicada cerca de una planta siderúrgica, el color y el contenido de manganeso del agua cruda son altos, y el color y el manganeso del agua de la fábrica a menudo exceden los estándares. Después del tratamiento con O32BAC, el croma y el manganeso se reducen considerablemente y la calidad del efluente mejora considerablemente. Las curvas de cromaticidad y manganeso se muestran en las Figuras 9 y 10. 21214 Prueba de Ames
El 2 de septiembre de 1996, se recolectaron muestras y se confiaron al Departamento de Salud Ambiental de la Universidad Médica de Shanghai para realizar la prueba de Ames. Las muestras de agua recolectadas son agua cruda, agua filtrada, agua de fábrica y efluente de columna de carbón activado. La diferencia entre el agua de fábrica y el agua filtrada es que el agua de fábrica es agua filtrada, que ha sido tratada con 115 mg/L de cloración, permanece en el depósito de agua limpia durante 30 a 40 minutos y se toma del grifo de muestra de agua exclusivo de la fábrica. El efluente de la columna de carbón activado es el efluente de agua filtrada después del tratamiento del proceso O32BAC.
Se seleccionaron dos cepas, TA100 (mutación por sustitución de bases) y TA98 (mutación por cambio de marco), para la prueba de Ames. Resultados: La prueba de Ames no se detectó en todas las muestras de agua de la cepa TA100.
Tabla 3 Algunos indicadores orgánicos
Nombre de la prueba de la muestra de agua: chc L3/μg/LCL 4/μg/ltox/μg/l; naftofenantropireno, pirobenzo (b) piroantraceno benzo (; k) Piroantraceno benzo (a) Pireno benzo (ghi) pireno indeno (1, 2, 32 cd).
0320 Agua cruda filtrada agua carbonatada 711 717 012 1125 0161 010101 9410 468. 610 1812 1717 lt; 110 litros; 115 litros; 115 litros; 115 litros; 210 litros ;210lt;210lt;110lt;110lt;110lt;110lt;110lt;110lt;215lt;215lt;215 912lt;510lt;510
0715 Agua cruda agua filtrada O3 efluente agua carbonizada 111116412 0123 01165438. 2 9 4810 3016 554 litros; 610 litros; 610 100 6312 5912 516 5438 05 512 218 16 5438 09 19 13 18 110 litros; litros;110lt;115lt;115lt;115lt;115lt;210lt ; 210LT; 210LT; 210LT; >
Nota: A menos que se indique lo contrario, todos los datos de la tabla están en nanogramos/a unidades.
Volumen de suministro y drenaje de agua No. 126 112 2000 21
Figura 11 Resultados de la prueba Ames de la cepa TA98 (S9)
Figura 12 Cepa TA98 (-S9) ) muestra resultados positivos de la prueba de Ames. Los resultados de la detección de la cepa TA98 se muestran en las Figuras 11 y 12.
Se puede ver en las Figuras 11 y 12 que hay una mutación por cambio de marco en el agua cruda de la planta de agua de Zhoujiadu. La mutagenicidad del efluente después del tratamiento convencional aumenta. La mutagenicidad directa (-S9) de. todas las muestras de agua son más fuertes que la mutagenicidad indirecta (S9); después de que el agua filtrada se trata mediante el proceso O32BAC, cambia de mutagénico positivo a mutagénico negativo, lo que obviamente es muy beneficioso para proteger la salud de las personas. Los resultados de la prueba Ames de este experimento son básicamente consistentes con los resultados de la prueba pequeña [1], lo que indica que la conclusión de que el proceso O32BAC cambia las propiedades de la prueba Ames del agua del río Huangpu no es accidental y es repetible. 21215 Eliminación de nitrógeno amoniacal
El proceso O32BAC tiene cierta capacidad para eliminar nitrógeno amoniacal. El efecto de eliminación de nitrógeno amoniacal en este experimento se muestra en la Figura 13.
El estudio encontró que debido a la falta de oxígeno disuelto, la capacidad del proceso O32BAC para eliminar el nitrógeno amoniacal es limitada. Cuando la concentración de nitrógeno amoniacal en el agua entrante es alta, la tasa de eliminación de nitrógeno amoniacal es baja, la oxidación es incompleta y la concentración de nitrógeno nitrito en el efluente aumenta, lo que afecta el efecto de eliminación de materia orgánica. Cuando la concentración de nitrógeno amoniacal en el agua entrante es baja, la tasa de eliminación es alta y la oxidación se completa. Por lo tanto, se recomienda controlar la concentración de nitrógeno amoniacal afluente del proceso de carbón activado biológico O32 por debajo de 2 mg/L
(1) Las investigaciones muestran que el proceso de tratamiento avanzado O32BAC es eficaz.
22 Abastecimiento y Drenaje de Agua, Volumen 126, No. 112, 2000
Remoción de materia orgánica en el agua cruda del río Huangpu. El dispositivo experimental ha estado funcionando durante más de medio año, el carbón activado no ha sido reemplazado ni regenerado y la tasa de eliminación de CODMn se ha mantenido entre 20 y 40. La tasa de eliminación de TOC es de 20 ~ 45; la tasa de eliminación de UV254 es de 40 ~ 70. El análisis de compuestos orgánicos específicos muestra que este proceso puede eliminar parcialmente los hidrocarburos aromáticos policíclicos y los TOX en el agua, pero no puede descomponer ni eliminar los CHCl3 y CCl4 formados, que solo pueden eliminarse mediante adsorción con carbón activado. Cuando la adsorción está saturada, el proceso no tiene capacidad de eliminación de CHCl3 y CCl4.
1 (2) El proceso O32BAC tiene un buen efecto de eliminación de croma y Mn en agua. La cromaticidad promedio cayó de 1313 grados a 7 grados en el experimento. Cuando el Mn del agua entrante excede el estándar, la tasa de eliminación está entre 70 y 100, y la tasa de paso del Mn efluente alcanza 100.
2 (3) El proceso O32BAC puede convertir el agua del río Huangpu con una prueba de Ames positiva en una prueba de Ames negativa, mejorando así la calidad y seguridad del agua potable y protegiendo la salud de las personas.
3 (4) El proceso O32BAC tiene cierta capacidad para eliminar el nitrógeno amoniacal, pero la concentración de nitrógeno amoniacal en el agua entrante debe controlarse por debajo de 2 mg/L.
4 (5) El proceso O32BAC es adecuado para el tratamiento en profundidad del agua cruda contaminada por el río Huangpu.
Referencia
1 Lu Xiwu. Investigación sobre tecnología de purificación de agua con carbón biológicamente activado: [Disertación]. Llevar a la fuerza: Universidad Tongji, 1987.
2 Lu Zaihong. El proceso de carbón activado biológico ozono-2 elimina la materia orgánica del agua. Ciencias Ambientales de Shanghai, 1986, 5 (3): 2 ~ 4