預(yù)氯化消毒副產(chǎn)物生成特性和消減技術(shù)研究.pdf

1、由于可以有效控制藻類、細(xì)菌等病原微生物，提高飲用水后續(xù)處理效果，且成本低廉，預(yù)氯化工藝在我國廣泛應(yīng)用，并仍有一定的應(yīng)用前景。但是預(yù)氯化過程中，氯與原水中較高濃度的天然有機物(NOM)反應(yīng)，會生成較高濃度的消毒副產(chǎn)物(DBPs)，成為水廠出水中DBPs的主要來源。DBPs主要包括三鹵甲烷(THMs)和鹵乙酸(HAAs)，這兩種DBPs被公認(rèn)為是對人體有害的致癌物質(zhì)。因此，在不改變現(xiàn)有工藝的前提下，消減預(yù)氯化生成的DBPs，從而控制水廠出水

2、中DBPs的總量，對保證我國飲用水的安全具有很重要的理論和現(xiàn)實意義。
　　 本文以天津市原水為研究對象，分別利用XAD吸附樹脂和超濾膜技術(shù)將原水中的NOM進(jìn)行分離，分析不同組分生成DBPs的特性；在此基礎(chǔ)上，對影響預(yù)氯化工藝生成DBPs的多個因素進(jìn)行研究，并采用正交實驗，優(yōu)化預(yù)氯化工藝；在不同條件下對粉末活性炭進(jìn)行改性，以去除DBPs為目的，選擇最佳改性活性炭的種類，并將其應(yīng)用在常規(guī)混凝-氣浮工藝中，強化常規(guī)處理工藝對DBPs的

3、去除，得出了以下主要結(jié)論：
　　 對水中NOM生成DBPs的特性研究發(fā)現(xiàn)：一方面，親水酸性有機物(HPIA)是THMs和HAAs的主要前體物質(zhì)，其三鹵甲烷生成勢(THMFP)和鹵乙酸生成勢(HAAFP)分別占原水的52.4％和44.3%。各組分與氯反應(yīng)生成THMs的能力大小依次為HPIA組分＞轉(zhuǎn)親酸性有機物(TPHA)組分＞疏水酸性有機物(HPOA)組分；各組分與氯反應(yīng)生成HAAs的能力大小依次為HPOA組分＞TPHA組分＞HP

4、IA組分。疏水性有機物與氯反應(yīng)更易生成HAAs。預(yù)氯化導(dǎo)致HPOA和TPHA組分有機物含量減少，HPIA組分有機物含量增加。另一方面，分子量(MW)＜2kDa組分有機物是THMs和HAAs的主要前體物質(zhì)，其THMFP和HAAFP分別占原水的50.2%和38.6%。MW2-6kDa組分有機物與氯反應(yīng)具有最強的THMs生成能力；MW6-10kDa組分有機物與氯反應(yīng)具有最強的HAAs生成能力。預(yù)氯化造成了大分子有機物的斷裂，使NOM的MW分布

5、向小分子遷移。
　　 對預(yù)氯化工藝進(jìn)行優(yōu)化實驗得出：調(diào)節(jié)原水氨氮濃度為0.5mg/L，并在混凝劑慢速絮凝時投加氯1mg/L，反應(yīng)20min后即可達(dá)到有效去除藻類并控制DBPs生成的雙重目的。
　　 對粉末活性炭進(jìn)行改性后發(fā)現(xiàn)：不同種類的改性活性炭對THMs或HAAs的吸附性能差異較大。經(jīng)10%氨水，在25℃下浸泡6h后的改性活性炭，對THMs的去除率最高，為36.1%，比未改性活性炭提高了11.2%;對HAAs的去除率為

6、27.2%，比未改性活性炭提高了4.8%。該改性活性炭對三氯甲烷(THMs的主要組分)和三氯乙酸(HAAs的主要組分)的單質(zhì)吸附均符合Freundlich吸附模型。
　　 通過靜態(tài)混凝-氣浮實驗得出以下結(jié)論：以去除溶解性有機碳(DOC)為目的，應(yīng)選取氯化鐵作為后續(xù)實驗的最佳混凝劑，其最佳投加量為20mg/L，相對應(yīng)的最佳水力條件為：快速混合G值400s-1，反應(yīng)1min;一級絮凝G值70s-1，反應(yīng)5min;二級絮凝G值10s-

7、1，反應(yīng)5min;回流比為10%。在最優(yōu)混凝-氣浮工藝下，確定了改性活性炭的投加量為15mg/L，并與混凝劑同時投加時對DBPs及其前體物質(zhì)的去除效果最好。
　　 對動態(tài)改性活性炭強化混凝-氣浮工藝的凈水效果進(jìn)行討論：改性活性炭強化混凝-氣浮工藝對DOC，THMFP、HAAFP、THMs和HAAs的去除率分別為54.4%、53.6%、80.1%、54.8%和38.3%，比常規(guī)混凝-氣浮工藝提高了24.7%、14.9%、35.6%