基于微纳米气泡臭氧曝气的饮用水厂有机物强化处理技术研究

来源：环境工程技术学报杂志2024年第4期北京时间：

作者：马艳, 吴俊, 周维

摘要：为提升饮用水厂原水混凝及前/后臭氧处理等重要工艺段的有机物去除率，对比研究了微纳米气泡（MNBs）与普通曝气盘2种曝气方式下的臭氧传质效率，开展了MNBs对水厂原水混凝效果影响小试，并对2种曝气方式下前/后臭氧处理工艺段有机物及藻类等的去除率进行研究。结果表明：1）本研究中的微气泡发生器产生纳米气泡数量为1.2×108个/mL，中值粒径显著低于100 μm，有利于MNBs臭氧（MNBs-O3）在水中停留较长时间；在水厂原水中加入12.5%（体积比）的MNBs水时，MNBs吸附疏水性有机物及产生羟基自由基的特征可以显著提高混凝沉淀效果，使UV254下降幅度达到15%。2）在前臭氧处理过程中，原水经MNBs-O3处理后，出水110 kDa峰消失而小于1 Da部分出现新峰，五日生化需氧量（BOD5）的去除率约为15%（远低于普通曝气盘的50%）且总有机碳与UV254未发生显著变化；在后臭氧处理过程中，MNBs-O3处理后BOD5上升了40%，TOC上升了36%，UV254则先上升后下降。该结果说明MNBs-O3在前臭氧处理过程中可以将芳香族有机物分解为含氧类链状有机物，MNBs-O3较长的停留时间使其更易将大分子有机物转换为小分子有机物，而后臭氧处理过程中MNBs-O3可以进一步提高对水中残留的难降解有机物的去除率。3）MNBs-O3对藻类的去除率可达25%，且MNBs-O3处理不会增加水中溴酸盐浓度，后续可借助MNBs的气浮功能进一步提升其效率。尽管MNBs替代普通曝气盘使电能消耗上升约30%，但MNBs会大幅缩短进气时间，减少O3使用量。本研究结果为MNBs在原水混凝及前/后臭氧处理过程中的应用建立了理论基础。

关键词：微纳米气泡（MNBs）, 臭氧, 有机物, 饮用水, 传质效率