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砂滤前置或后置对消毒副产物生成潜能的影响
作者:管理员    发布于:2016-04-06 10:02:26    文字:【】【】【

  1发现加氯消毒过程中产生有毒副产物三卤甲烷起,饮用水中消毒副产物的形成和控制越来越引起人们的广泛重视。传统的氯化消毒副产物为三卤甲烷类(THMs)和卤乙酸(HAAs)类,占总卤代DBPs的252.这两类物质均属于“三致”性有机物,会对人体的健康构成严重基金项目国家科技重大专项基金资助项目(NO.2008ZX07421-通讯作者高乃云,教授,E-nail:的威胁M.二甲基亚硝胺(NDMA)作为一种新兴的含氮类氯胺消毒副产物,由于其高毒性和强致癌性,成为近年来的研究热点。研究表明,NDMA产生的慢性毒性作用可引起肝癌、肺癌及神经系统的损伤,其致癌风险性(单位致癌风险对应的浓度为0.7ng/L)要远高于三氯甲烷等卤代消毒副产物(三卤甲烷的单位致癌风险对应浓度为6g/L)。因此,在饮用水处理过程中控制消毒副产物的生成对保障出厂水的安全性具有重要的意义。

  本文针对东太湖原水采用常规-亮度处理工艺,通过改变砂滤位置,考察砂滤前置和后置对各工艺出水效果的影响。其中有机物的去除效果以CODMn李晓华,陆庆元,关永年,等。

  砂滤前置或后置对消毒副产物生成潜能的影响和UV254表征,消毒副产物的去除效果以二甲基亚硝胺生成潜能(NDMAFP)、三卤甲烷生成潜能(THMFP)和卤乙酸生成潜能(HAAFP)表征,从而为今后自来水厂净水工艺的设计和优化提供可靠的1试验装置与方法1.1中试工艺流程中试基地的水处理工艺共有A、B两组如下所示。

  A:原水―机械搅拌池―斜管沉淀池―砂滤柱―臭氧接触柱―生物活性炭柱―紫外消毒水箱;B:原水―机械搅拌池―斜管沉淀池―臭氧接触柱―生物活性炭柱―砂滤柱―紫外消毒水箱。

  A、B两组工艺采用同一根进水管,取东太湖原水,进水流量为1m3/h.两组装置有相同的工艺参数:斜管沉淀池尺寸为1.砂滤柱直径为0.3m,滤料层厚1.2m,上升流速为14.15m/h;臭氧接触柱容积15L,接触时间为9min;活性炭柱直径为0.3m,炭滤层厚为1.5m,上升流速为14.15m/h.A和B的区别在于砂滤柱和臭氧活性炭工艺的先后顺序,其中A组工艺将砂滤柱设于臭氧接触柱前,简称为砂滤前置工艺,B组工艺将砂滤柱设于生物活性炭柱后,简称为砂滤后置工艺。

  1.2测定方法纤维膜过滤后,在500mL水样中加入一定体积经标定后的次氯酸钠,使加氯量为50mg /L(以2计);采用10mmol/L的磷酸盐缓冲液将pH控制在7.0±0.1,然后将样品放置于黑暗环境的培养箱内,控制温度为25°C,反应7d后,投加硫代硫酸钠以去除残余的自由氯,在当天对样品进行固相萃取,再测定其生成的NDMA的值,即为NDMA生成潜能。NDMA采用液质联用仪测定10,1.纤维膜过滤后,在500mL水样中加入一定体积经标定后的次氯酸钠,使氯量为20mg/L(以2计);采用10mmol/L的磷酸盐缓冲液将pH控制在7.0±0.1,然后将样品放置于黑暗环境的培养箱内,控制温度为25C,反应7d后,投加硫代硫酸钠以去除残余的自由氯,并对其进行液液萃取,再测定其生成的THMs的值,即为THMs生成潜能。THMs采用气相色谱法测定M.卤乙酸生成潜能(HAAFP)的测定方法:水样经0.45pm的醋酸纤维膜过滤后,在500mL水样中加入一定体积经标定后的次氯酸钠,使氯量为20mg /L(以2计);采用10mmol/L的磷酸盐缓冲液将pH控制在7. 0±0.1,然后将样品放置于黑暗环境的培养箱内,控制温度为25C,反应7d后,投加硫代硫酸钠以去除残余的自由氯,并对其进行液液萃取,再测定其生成的HAAs的值,即为HAAs生成潜能。HAAs采用气相色谱法测定M. 2结果讨论2.1有机物去除效果UV254可以作为总有机碳(TOC)、溶解性有机碳(DOC)以及THMFP等指标的替代参数,可用来表征消毒过程THMs的生成量。经过A、B两组净水工艺流程各单元出水的CODMnPUV254变化如所示。

  原水沉后滤后炭后砂滤前置工艺出水UV254的变化由和可知在常规工艺后,UV254的去除率约为15,砂滤前置工艺活性炭单元出水的因此,UV254和砂滤后置工艺砂滤单元出水的UV254都稳定在0.01~0.015,去除率为75.0~80.2.通过对比发现UV254大部分在活性炭单元被去除,说明无论是砂滤前置工艺还是砂滤后置工艺去除uv254有效单元为活性炭单元。当水经过活性炭单元再经过砂滤单元时uv254不降反而有可能升高。

  由和可知在常规工艺后,COD的去除率约为25,砂滤前置工艺活性炭单元出水的CODMn稳定在0.8mg/L左右,砂滤后置工艺砂滤单元出水的CODMn稳定在0.4mg/L左右,砂滤后置工艺的去除率较砂滤前置工艺高。同样通过对比发现COD大部分在活性炭单元被去除,说明无论是砂滤前置工艺还是砂滤后置工艺去除COD有效单元为活性炭单元。

  2.2消毒副产物生成潜能净水厂用氯或氯胺进行消毒,由于水中含有多种溶解性有机物(DOM),其中溶解性有机碳类(DOC)和溶解性有机氮类(DON)是水体中DOM的重要组成部分,在氯化(自由氯和化合氯)消毒过程中是产生卤代消毒副产物(THMs和HAAs)和含氮消毒副产物(如NDMA)的主要前体物通过研究净水过程中NDMA生成潜能、THMs生成潜能和HAAs生成潜能的变化规律,从而有效控制消毒副产物的生成,以期为水厂的实际生产提供技术指导。

  2.2.1NDMA生成潜能经过A、B两组净水工艺流程各单元出水的NDMAFP变化如、所示。

  °原水沉后炭后滤后砂滤后置工艺出水NDMAFP的变化由和可知在常规工艺后,NDMAFP仅降低约10.在加氯消毒中,砂滤前置工艺活性炭单元出水的NDMAFP范围为41~44ng/L,砂滤后置工艺砂滤单元出水的NDMAFP范围为40 ~42ng/L,去除率为35~41,两工艺对NDMAFP的控制效果没有明显差别。通过对比发现,虽然臭氧活性炭工艺不能将NDMAFP完全去除,但是可以去除一部分以减少NDMA的生成,而砂滤单元对于NDMAFP也有一定去除作用,这也是其前体物本身性质决定的。

  2.2.2THMs生成潜能经过A、B两组净水工艺流程各单元出水的THMFP变化如、所示。

  由和可知在常规工艺后,THMFP的去除率小于10.在加氯消毒中,砂滤前置工艺活性炭单元出水的THMFP降低约31. 0~37.4,砂滤后置工艺砂滤单元出水的THMFP降低约28.2~李晓华,陆庆元,关永年,等。

  砂滤前置或后置对消毒副产物生成潜能的影响砂滤前置工艺出水THMFP的变化砂滤后置工艺出水THMFP的变化35.3.通过对比发现,砂滤单元对THMFP也有一定去除作用,由于THMFP是可溶性有机物,常规工艺和活性炭吸附对其去除能力有限,只有在活性炭挂膜成功后形成生物降解作用,才能对THMFP有定的去除作用。砂滤前置的工艺对THMFP去除能力比砂滤后置工艺的能力稍强。

  3HAAs生成潜能经过A、B两组净水工艺流程各单元出水的HAAFP变化如、0所示。

  由和0可知在常规工艺后,HAAFP仅降低约5.在加氯消毒中,砂滤前置工艺活性炭单元出水HAAFP降低20.0~24.6,砂滤后置滤后炭后砂滤前置各工艺出水HAAFP的变化工艺砂滤单元出水HAAFP降低16. 3~23.2.通过对比发现,无论是砂滤前置工艺还是砂滤后置工艺,对出水THMFP的控制效果均优于HAAFP,且砂滤前置的工艺对HAAFP去除能力比砂滤后置工艺的能力稍强。

  3结论经过生物挂膜后,两组臭氧-生物活性炭工艺对有机物都有着良好的去除效果,是整套处理工艺中去除有机物的主要作用单元。经常规-深度处理后出水的COD和UV254的去除率稳定在74.2~87.两套工艺对NDMAFP的控制效果没有明显差别,砂滤前置工艺活性炭单元出水和砂滤后置工艺砂滤单元出水NDMAFP降低35 ~41,而砂滤前置工艺对THMFP和HAAFP的去除能力较砂滤后置工艺强,THMFP和HAAFP去除率分别高约2.5和2.6,表明针对东太湖原水,混凝-冗淀-砂滤-臭氧-生物活性炭工艺对消毒副产物的生产潜能具有更好的控制效果。

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