臭氧活性炭深度處理清源水庫水的效果及氯消毒副產物的控制研究.pdf

1、本文以山東省商河縣清源水庫原水為研究對象，探究臭氧和粉末活性炭(PAC)與混凝沉淀組合聯(lián)用，對溶解性有機物(DOM)的深度處理效能以及出水消毒副產物的生成控制情況。以出水UV254和溶解性有機碳(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、臭氧氧化時間、PAC投加量以及最佳組合方式。用三維熒光檢測分析出水有機物官能團組成及含量的變化。在氯消毒研究中，首先系統(tǒng)分析了氯消毒條件（消毒時間和消毒劑量）對含C-類消毒副產

2、物(C-DBPs)和含N-類消毒副產物(N-DBPs)生成的影響。然后對混凝(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行氯消毒實驗。研究不同組合工藝出水中有機物C-DBPs和N-DBPs的生成濃度、種類分布、三鹵甲烷(THMs)的生成勢、生成動力學以及溴結合因子(BIF)的變化情況。
　　本研究主要內容包括：⑴混凝對清

3、源水庫原水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對有機物有較好吸附去除效果，在PAC投加量為1.0 g/L時，吸附達到平衡。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物分子中的雙鍵和芳香結構，降低出水有機物的UV254值，且臭氧化時間和UV254的去除呈正相關性。在CT-C過程中加入臭氧可以進一步

4、提高10％的有機物去除率。在四種組合工藝中，CT-O3-C對有機物的去除效果最好。⑵氯消毒實驗結果表明延長消毒時間會增加大部分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，隨消毒時間延長會水解，濃度降低。因此TCM占總C-DBPs的比例隨消毒時間延長而逐漸降低。氯投加劑量的增

5、加會提高C-DBPs中氯代消毒副產物(Cl-DBPs)濃度，降低溴代消毒副產物(Br-DBPs)濃度。N-DBPs含量隨氯投加量的改變沒有明顯的變化。⑶單獨混凝可以去除10.5％的THMs前驅物和45％的鹵代乙腈(HANs)前驅物。CT-C對二者前驅物的去除率分別為70％和93％。說明PAC對THMs前驅物和HANs前驅物有較好的吸附性能。在CT-C前加入預臭氧可以降低THMs的總生成濃度，加快HANs的水解速率，但同時提高了有機物的三

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