臭氧活性炭深度處理清源水庫(kù)水的效果及氯消毒副產(chǎn)物的控制研究.pdf

1、本文以山東省商河縣清源水庫(kù)原水為研究對(duì)象，探究臭氧和粉末活性炭(PAC)與混凝沉淀組合聯(lián)用，對(duì)溶解性有機(jī)物(DOM)的深度處理效能以及出水消毒副產(chǎn)物的生成控制情況。以出水UV254和溶解性有機(jī)碳(DOC)去除率為參考，優(yōu)選出最佳混凝劑聚合氯化鋁(PACl)投加量、臭氧氧化時(shí)間、PAC投加量以及最佳組合方式。用三維熒光檢測(cè)分析出水有機(jī)物官能團(tuán)組成及含量的變化。在氯消毒研究中，首先系統(tǒng)分析了氯消毒條件（消毒時(shí)間和消毒劑量）對(duì)含C-類消毒副產(chǎn)

2、物(C-DBPs)和含N-類消毒副產(chǎn)物(N-DBPs)生成的影響。然后對(duì)混凝(CT)、混凝-粉末活性炭吸附(CT-C)、臭氧-混凝-粉末活性炭吸附(O3-CT-C)、混凝-臭氧-粉末活性炭吸附（CT-O3-C）四種不同工藝組合出水進(jìn)行氯消毒實(shí)驗(yàn)。研究不同組合工藝出水中有機(jī)物C-DBPs和N-DBPs的生成濃度、種類分布、三鹵甲烷(THMs)的生成勢(shì)、生成動(dòng)力學(xué)以及溴結(jié)合因子(BIF)的變化情況。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴混凝對(duì)清

3、源水庫(kù)原水DOM有一定的去除作用，但去除能力有限，在PACl投加量從0mg/L增加到12 mg/L的過程中，DOC去除率緩慢增加，但最高DOC去除率低于50％。PAC對(duì)有機(jī)物有較好吸附去除效果，在PAC投加量為1.0 g/L時(shí)，吸附達(dá)到平衡。CT-C可以將DOC的去除率提高到80％以上。臭氧可以有效氧化有機(jī)物分子中的雙鍵和芳香結(jié)構(gòu)，降低出水有機(jī)物的UV254值，且臭氧化時(shí)間和UV254的去除呈正相關(guān)性。在CT-C過程中加入臭氧可以進(jìn)一步

4、提高10％的有機(jī)物去除率。在四種組合工藝中，CT-O3-C對(duì)有機(jī)物的去除效果最好。⑵氯消毒實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明延長(zhǎng)消毒時(shí)間會(huì)增加大部分C-DBPs和N-DBPs生成。三氯甲烷(TCM)和二氯乙腈(DCAN)分別是含量最豐富的C-DBP和N-DBP。隨著消毒時(shí)間的增加，溴代三鹵甲烷(Br-THMs)生成濃度增加，而TCAN是不穩(wěn)定的N-DBP，隨消毒時(shí)間延長(zhǎng)會(huì)水解，濃度降低。因此TCM占總C-DBPs的比例隨消毒時(shí)間延長(zhǎng)而逐漸降低。氯投加劑量的增

5、加會(huì)提高C-DBPs中氯代消毒副產(chǎn)物(Cl-DBPs)濃度，降低溴代消毒副產(chǎn)物(Br-DBPs)濃度。N-DBPs含量隨氯投加量的改變沒有明顯的變化。⑶單獨(dú)混凝可以去除10.5％的THMs前驅(qū)物和45％的鹵代乙腈(HANs)前驅(qū)物。CT-C對(duì)二者前驅(qū)物的去除率分別為70％和93％。說明PAC對(duì)THMs前驅(qū)物和HANs前驅(qū)物有較好的吸附性能。在CT-C前加入預(yù)臭氧可以降低THMs的總生成濃度，加快HANs的水解速率，但同時(shí)提高了有機(jī)物的三

6、鹵甲烷生成勢(shì)(THMFP)，增加出水有機(jī)物Br-THMs的生成濃度。在混凝和臭氧、PAC吸附聯(lián)用后，出水有機(jī)物溴結(jié)合因子(BIF)變大，說明臭氧的氧化增強(qiáng)了有機(jī)物與溴的結(jié)合能力。⑷THMs生成動(dòng)力學(xué)研究表明，清源水庫(kù)原水中25.6％的THMs前驅(qū)物是可以在短時(shí)間內(nèi)與氯反應(yīng)生成消毒副產(chǎn)物，屬于快速反應(yīng)組分DOM。傳統(tǒng)混凝和PAC吸附都可以有效去除這些快反應(yīng)組分。CT-C出水有最小的THMs收益率，說明CT-C對(duì)那些優(yōu)先與氯結(jié)合的有機(jī)物有較