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东太湖水源臭氧-活性炭工艺消毒副产物的生成规律与控制
更新时间:2016-10-05 来源:《给水排水》 作者:曹雯蓉,于水利,李攀,漆晴

摘要:对以东太湖水为水源的臭氧—活性炭处理工艺和常规处理工艺净水厂的消毒副产物生成情况进行了一年的检测,研究了臭氧—活性炭和常规处理工艺各处理单元对消毒副产物生成势的作用情况。结果表明,臭氧—活性炭和常规处理工艺的出厂水中均含有三卤甲烷、卤乙酸、卤乙腈等消毒副产物;与常规处理工艺相比,臭氧—活性炭处理工艺出水中的消毒副产物种类少、总量低,但三溴甲烷、二溴乙酸的生成量高;臭氧氧化能使消毒副产物生成势提高,砂滤工艺对消毒副产物生成势的去除效果稳定,混凝—沉淀工艺比其他工艺单元对消毒副产物生成势的去除效果好,活性炭工艺在夏季对消毒副产物生成势的处理效果比其他季节好。

0 引言

自从20世纪70年代Rooks发现三卤甲烷以来[1],氯代消毒副产物一直受到人们的关注。目前超过700多种氯代消毒副产物已经被确认,其中三卤甲烷和卤乙酸是最常见且在世界范围内一直被监测的两种消毒副产物[2~4],随着对消毒副产物研究的深入,卤乙腈、三氯硝基甲烷、卤代酮、NDMA 等新兴消毒副产物也先后被检测出。近年来,由于我国饮用水水源水质的恶化,以及饮用水卫生标准的提高,臭氧—活性炭处理工艺在饮用水处理中的应用越来越广泛,但目前关于该工艺消毒副产物的研究较少。本文针对以东太湖水为水源的常规处理工艺和臭氧—活性炭处理工艺净水厂的消毒副产物生成情况,以及各处理单元对消毒副产物生成势的处理情况进行研究,以期为同类水厂的消毒副产物控制提供依据。

1 试验条件与方法

1.1 消毒副产物检测方法

三卤甲烷的测量采用吹扫捕集-GC-MS方法检测[7],三卤甲烷(Cl3CH、Br3CH、Br2ClCH、BrCl2CH)标准物质购自百灵威,采用安捷伦生产的带5977AMSD质谱检测器的GC-7890B气相色谱,外标法定量,这四种物质的检出限均高于1μg/L,直线拟合回归系数均大于99%。卤乙酸采用液体进样-GC-ECD方法检测[6],卤乙酸(Cl2CHCOOH、Cl3CCOOH、Br2CHCOOH)及内标(1,2-二溴丙烷)标准物质购自百灵威,采用安捷伦生产的带ECD检测器的GC-7890B气相色谱,样品前处理方法和气相相关参数设定方法参照EPA552.3,内标法定量,这三种物质的检出限均高于1μg/L,直线拟合回归系数均大于99%。

1.2 消毒副产物生成势的检测方法

采用消毒副产物的生成势反映消毒副产物前体物的含量。消毒副产物生成势DBPFP(disinfectionby-products formation potential)是指高氯投加量和长时间反应条件下生成的消毒副产物的量,可间接表示消毒副产物前体物的量。消毒副产物生成势样品的前处理参照美国标准方法APHA-5710B[5],取一定量水样,加入足量氯,在25℃避光保存7天后测定消毒副产物的生成量。

1.3 水厂的处理工艺及运行参数

本研究依托吴江华衍水务公司的以东太湖作为水源的常规处理水厂(一厂)和深度处理水厂(二厂),开展臭氧—活性炭和常规处理工艺消毒副产物的生成规律与控制技术研究。一厂和二厂的处理工艺流程如图1所示。

2014年试验期间东太湖原水浊度为43~75NTU,总有机碳(TOC)为3.5~4.5mg/L,高锰酸盐指数为3~4mg/L,氨氮为0.18~0.31mg/L,藻类计数为49万~83万个/L,溴离子的浓度为173.0~207.0μg/L,水温为5~28℃。

一厂的前加氯投加量为0.3±0.1mg/L,氯消毒投加量为1.8±0.3mg/L;二厂的前臭氧投加量为0.8±0.2mg/L,后臭氧投加量为1.3±0.2mg/L,氯消毒投加量为2±0.5mg/L。

1.4 水样采集

试验水样从吴江华衍水务公司的一厂和二厂各个工艺环节中取得。

(1)2014年1~12月每隔2个月取一厂和二厂的出厂水进行消毒副产物检测。

(2)2014 年1~12 月每隔2 个月用500mLSMAX蓝盖瓶从二厂取水样,检测消毒副产物生成势。取样点:原水、预臭氧接触池出水、混凝沉淀池出水、砂滤池出水、臭氧接触池出水、活性炭池出水和二泵房出水。

2 结果与讨论

2.1出厂水中消毒副产物的种类与生成量对深度处理与常规处理工艺水厂的消毒副产物进行了一年的分析检测,重点分析了三卤甲烷、卤乙酸、卤乙腈、卤代酮和三氯硝基甲烷这几种典型消毒副产物的生成情况。结果如图2所示。

由图2可见:①一厂和二厂出厂水中的三溴甲烷和二溴一氯甲烷的生成量均较高,三种卤乙酸中二溴乙酸的生成量也较高,这可能是由于一厂、二厂原水中Br- 浓度较高(173.0~207.0μg/L),在进行氯化消毒时,HOCl易与Br- 反应转化为HOBr,HOBr与有机物反应生成溴代消毒副产物;②与一厂相比,二厂出水消毒副产物种类少、生成总量低,但三溴甲烷、二溴乙酸生成量高于一厂。

版权、出处:《给水排水》

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