英国安格兰的经验之路：GAC——臭氧水处理工艺

GAC－Ozong ：the choice of experience

　　英国安格兰自来水公司负责英国安格兰地区的供水工作，该地区的源水几乎是一半地下水，一半地表水。总源水量的40%为水库水。10%来自河水。50年代起，地面水的处理就采用传统的工艺即：先预加氯、加铁盐混凝剂，进入澄清池，在此处水中有机物及其它颗粒被絮体层截留，起初滤作用，然后水流入快砂滤池，停留时间约7.5分钟经过砂滤降低了水的浊度并去除了更小的颗粒，最后清水在进入配水管网前加氯或氯胺消毒。
　　然后，这种传统的处理工艺经过若干年后，便明显地曝露出了一些缺点，产生各种各样的水质问题。

　　臭味控制：
　　安格兰地区地势低且农田集中，日照时间较英国其它地区长，故地表水极易形成富营养化促使藻类生长，出现藻华。用户不时反映饮用水中的嗅味问题。尤其是战后，农业使用的化肥猛增，更加剧不水源水质的恶化。
　　为了解决富营养化导致的嗅味问题，在82年代中期，安格兰水司把重力滤池的滤料改换成了颗粒活性炭。的优点是除了具有砂滤料的机械筛滤作用外，还具有吸附有机化合物的化学作用，从而有效地减少了水中嗅味。

　　农药和三卤甲烷问题：
　　由于英国1980年引用了欧共体（EU）的水质指令，新标准规定饮用水中，单种农药浓度不超过0.1ug/L,各种农药的总浓度的最大限量为0.5ug/L。由于安格兰地区农田密集，农药对地表水污染严重，尤其是河水水源，单种农药的含量高达2 ug/L，水库水也能达0.8 ug/L.一般农药总含量均大大超过EU0.5 ug/L的限定标准。
　　至于三卤甲烷或称为THMs，例如氯仿，EU（欧洲）规定平均指数为200 ug/L，但安格兰现已提高到100 ug/L而在某些水源中有时在100 ug/L以上。而令人头痛的是在水处理的预加氯阶段恰好又促进了THMs的形成。
重新设计处理工艺：
　　面对这些挑战，安格兰水司决定重新彻底设计其水处理工艺。新工艺始于预臭氧取代了预氯工艺，从而减少了的含量。在这一阶段的处理中有助于絮体的形成和某此农药的去除。在藻华期，往预臭氧处理后的水中，间断性地投加硫酸以便调节值，同时用硫酸亚铁作为混凝剂。在后续处理阶段即，沉淀或浮选去除絮体，进行澄清处理。

　　ASG（煤、砂、石）滤池：
　　水从澄清池出来，经过三层滤料过滤，顶层滤料为无烟煤，中层为石英砂底层是石榴石，这就是所谓的ASG滤池。这种三层滤料的优点是各自的密度不一样。煤滤料的粒经最大、石英砂居中、石头最小，这样大颗粒杂质截留在顶层，而较细的颗粒杂质被截留在底部。形成理想的滤池布置。滤池也可有效地去除水中浮游生物，而浮游生物又是非病原菌的食物源。

　　ASG滤池的反冲洗：
　　ASG滤池反冲洗的特殊难点是，为了高效发挥滤池功效，一方面要定时彻底清洗，另一方面还要考虑到池内三种滤料的混合情况。在这方面，安格兰水司做了大量的研究工作，在保持滤料分层状况良好的同时，找出了高效反冲洗的最佳条件，其中涉及到进行各种试验，例如，反冲喷水的配水强度、流量及加气冲洗的应用等。这些问题解决后，反冲系统不但有效地清洗了滤料而且保证了三层滤料适当的落在各自的滤层面上，从而充分发挥滤池功效。

　　后臭氧处理：
　　ASG滤池出水流入后臭氧处理单元地行处理。臭氧的分子结构含三个氧原子。故此，臭氧是一种强氧化剂，能降解复杂的有机分子，包括农药。安格兰臭氧处理工艺分两级。一级处理时，臭氧不仅和农药肥应，还和水中全部有机物相互作用。由于大量的有机物被澄清池和ASG滤池所去除，所以当水流入二级臭氧处理时，只剩下小部分有机物再与臭氧反应而大部分臭氧则集中与农药反应。把臭氧处理分两级进行费用也经济。
　　一般在后臭氧处理时，加入过氧化物，其与臭氧反应生成羟基，它可有效地降解三氧杂苯类的降草剂。此种除草剂过去常用于非农业用药剂，如铁路沿线的除草剂等。但由于1993年英国禁止非农业使用此药，故这类污染减少了，所以安格兰水司虽然有条件投加过氧化氢，但目前没有使用此种氧化剂。

　　臭氧处理模型
　　在臭氧处理方面，安格兰水司为臭氧接触池研究出一种独特的三维、电脑操作的液动态模型。用它可以了解溴酸盐的生成和臭氧处理效果两个有关的难题。溴酸盐是溴化物经氧化作用而形成的。一般是在接近处理结束时水中大部分有机物已被耗掉，这时臭氧便开始与各种形式的溴化物反应而形成溴酸盐。WHO（世界卫生组织）已提出要更加严格溴酸盐的标准，欧洲(EU)目前也考虑到了这方面的问题。但不管怎样，臭氧处理的效果越好，生成的溴酸盐就越少。安格兰水司的的模型能优化臭氧处理工艺的设计，对每个接触池的臭氧剂量以及影响水流通过接触池的有关物理设计等方面的环节如，臭氧喷气咀的高度、隔板的选位和尺寸等，榀查出一些重要因素并给予调节，这样就避免了诸如臭氧气流的短流现象的接触池机能故障，确保臭氧有充分的时间与有机生接触，提高处理效果。

　　生物GAC滤池处理
　　水经后臭氧处理后流入GAC（颗粒活性炭）滤池处理GAC有个特性就是细菌作用．在GAC上游的处理工序中，水中有机物，包括农药，被分解后，便形成某些其它物质．而这些物质则是细菌的食物源．这些物质必须从处理水中去除，否则它们在配水管中就会滋生细菌。为了解决这个问题，可在GAC滤池中使炭粒保持存活非致病菌，当降解的有机物经过滤池时，利用这些非病原菌消耗掉那些能滋生细菌的物质，处理水在GAC滤池中停留15~30分钟，最后清水用氯或氯胺进行消毒。

　　GAC服务
　　安格兰水司的专业技术人员经过数年的研究、实践、对该公司水处理工艺积累了丰富的管理和运行经验。尤其在滤池管理方面能提供咨询服务。根据计算机模拟的滤池工况和对炭料柱的快速测试的各种情况，优化出炭再生的最大间隔，这样可以大幅度节约处理费用。
　　滤池的运行人员可以把实际的原水水样，或者是他们的分析结果，输入安格兰公司的计算机模型，然后就可以向他们推荐最合适的炭料。串联还是并联等均可评价。安格兰水司不仅提供咨询，还可以到现场提供滤池的运行管理服务，包括炭的再生。用安格兰的实际经验结合计算机的模拟技术，可满足现有设施和新建水厂的设计需要。
　　安格兰水司的GAC——臭氧技术在世界各地得到了应用。大部分用户是由于他们的原水受到了藻类污染，色度高，尤其是腐殖质和农药浓度高的地区，安格兰水司在解决自已上述的一些水质问题的同时，作为一个提供水处理技术的服务单位，不仅能使用户满意，而且还得到了英国政府及欧共体的水质标准。

刘万福　　译　　　　王淑芳　　校　　

本文载自《科技情报》第96-6期
　　　　天津市自来水公司科学技术情报站
　　　　　　　　　　　　　1996年11月