臭氧活性炭?jī)羲^程溴酸鹽的控制與去除技術(shù)研究.pdf

1、臭氧活性炭工藝是我國目前最常用的飲用水深度處理工藝，溴酸鹽是臭氧與原水中的溴離子反應(yīng)時(shí)生成的對(duì)動(dòng)物具有致癌作用的副產(chǎn)物。美國環(huán)境保護(hù)署（USEPA）的一項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)表明，對(duì)于一個(gè)體重70kg，每天飲用2L含溴酸鹽5μg/L的水的成年人而言，其有生之年因攝入溴酸鹽而引發(fā)癌癥的可能性是10-4。世界衛(wèi)生組織在1992年建議將飲用水中溴酸鹽濃度的最大值控制為25μg/L，歐盟和美國允許的最大值為10μg/L。我國以往的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)溴酸鹽都沒有規(guī)定

2、，直到2005年6月，新頒布的《城市供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(CJ/T206-2005)首次限定了溴酸鹽最大濃度為10μg/L。對(duì)于溴酸鹽的控制與去除，歐美國家較早已有大量研究，但國內(nèi)在該領(lǐng)域的系統(tǒng)研究到目前為止仍未見報(bào)導(dǎo)。
　　由于溴離子是生成溴酸鹽的最基本因素，對(duì)于一個(gè)確定的臭氧化深度處理工藝而言，將直接關(guān)系到溴酸鹽生成量的大小，因此，水源溴離子濃度可以作為判定臭氧化工藝適用性的依據(jù)之一。珠三角地區(qū)臭氧化工藝應(yīng)用最多，且水源受咸潮影響較

3、大，課題首先在珠三角地區(qū)開展溴離子調(diào)查。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)地表水源溴離子濃度差異較大，深圳市水源平均約為20μg/L，珠海市約為60μg/L。中山市飲用水源受咸潮影響較為嚴(yán)重，咸潮出現(xiàn)時(shí)，水源溴離子與氯離子濃度有良好的線性關(guān)系。盡管深圳市溴酸鹽超標(biāo)的可能性較小，但珠海和中山等城市受咸潮影響時(shí)，溴酸鹽容易超標(biāo)。
　　在臭氧化凈水過程中，溴離子濃度并不是影響溴酸鹽生成量的唯一因素，其它因素還包括臭氧投加量、臭氧化接觸時(shí)間、有機(jī)物、氨氮、

4、pH和溫度等水質(zhì)參數(shù)和工藝參數(shù)。本課題依據(jù)深圳水源，通過小試和中試，模擬臭氧化工藝過程，研究了不同參數(shù)條件下溴酸鹽的生成量，通過回歸分析，得到了預(yù)測(cè)溴酸鹽生成量的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀Ｒ詫?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行的模型驗(yàn)證表明，對(duì)于溴酸鹽生成量低于30μg/L的情況，該預(yù)測(cè)模型有較高的準(zhǔn)確率。
　　為控制溴酸鹽生成量，并保持臭氧化工藝深度處理的目標(biāo)，有必要對(duì)臭氧化工藝進(jìn)行優(yōu)化。本課題選擇了臭氧接觸柱內(nèi)氣水接觸方式和臭氧投加方式為優(yōu)化對(duì)象，通過自行設(shè)計(jì)的臭氧

5、水投加裝置，精確控制臭氧投加量，分別研究了優(yōu)化對(duì)象對(duì)溴酸鹽生成量的影響。結(jié)果表明，氣水逆流或順流接觸對(duì)溴酸鹽生成量沒有顯著影響，但臭氧投加方式對(duì)溴酸鹽生成量影響較大。與單點(diǎn)瞬時(shí)投加臭氧相比，沿水流方向分兩點(diǎn)投加臭氧可使溴酸鹽生成量降低1/3，分三點(diǎn)投加可降低40％；連續(xù)投加，即投加點(diǎn)數(shù)量無限多時(shí)，最多可降低約70%的溴酸鹽生成量。
　　高錳酸鉀因其較強(qiáng)的氧化性而常常在飲用水預(yù)處理中用做殺藻劑，因其中間產(chǎn)物具有催化性而可以和臭氧組成

6、催化臭氧化新工藝。考慮到高錳酸鉀成本低，使用方便，尤其高錳酸鉀對(duì)有機(jī)物的預(yù)氧化，有助于提高后續(xù)臭氧化工藝的凈水效果，本課題研究了預(yù)投加高錳酸鉀對(duì)后續(xù)臭氧化過程溴酸鹽生成量的影響。通過對(duì)高錳酸鉀的氧化性、催化性和中間產(chǎn)物錳價(jià)態(tài)的多樣性分析，提出了預(yù)投高錳酸鉀影響溴酸鹽生成量的理論假設(shè)。通過小試，研究了高錳酸鉀和臭氧的不同投加量組合對(duì)溴酸鹽生成量的影響。通過對(duì)比投加硫酸錳和高錳酸鉀，以及水中有機(jī)物存在與否時(shí)，對(duì)溴酸鹽生成量的不同影響，證明了

7、高錳酸鉀對(duì)溴酸鹽生成量具有多重性影響。研究表明，臭氧投加量<4mg/L時(shí)，預(yù)投0.2mg/L高錳酸鉀可降低溴酸鹽生成量?？刂七m宜的預(yù)投高錳酸鉀濃度，可以同步起到降低溴酸鹽生成量和提高有機(jī)物去除率的雙重作用。
　　盡管溴酸鹽生成量可以通過工藝優(yōu)化等途徑得到一定程度的控制，但完全避免是不現(xiàn)實(shí)的。考慮到溴酸鹽不能通過常規(guī)凈水工藝去除，以及溴酸鹽本身具有一定的氧化性，本課題率先提出了利用硫酸亞鐵與活性炭過濾聯(lián)用還原去除溴酸鹽的新工藝。通過

8、小試研究了FeSO4投加量、接觸時(shí)間、pH值和DO等參數(shù)對(duì)去除效果的影響。研究表明，在pH＝8，反應(yīng)時(shí)間為30min時(shí)，投加20mg/L的FeSO4可以將40μg/L的溴酸鹽去除60%?？紤]到臭氧化出水的DO一般較高，而較高的DO不利于溴酸鹽的去除，研究認(rèn)為硫酸亞鐵不宜直接在臭氧化出水中投加，建議將GAC濾柱分成兩級(jí)，硫酸亞鐵投加在第二級(jí)濾柱的進(jìn)水口。
　　課題通過小試和中試，研究了國產(chǎn)活性炭去除溴酸鹽和溴離子的效能。結(jié)果表明，“