饮用水臭氧—生物活性炭处理工艺中溴酸盐控制研究

摘要

臭氧化副产物溴酸盐已成为臭氧化工艺推广的阻力之一,虽然目前已有大量的控制技术研究,但工程实践中仍缺乏综合性的溴酸盐控制技术指导。本文在中试基础上，开展了全流程工艺中的事前、事中及事后溴酸盐控制技术研究,通过技术、经济分析,提出原水溴离子浓度划分等级,以及不同等级下的溴酸盐控制技术选择体系。
　　溴酸盐全流程的事前控制研究结果表明,常规工艺的混凝沉淀对溴离子有去除作用。小试实验结果表明,混凝剂投加量为6mg/L时,对溴离子去除率为10％;pH值为6时,混凝沉淀对溴离子去除率为9.6%;不同快速混凝搅拌速率对溴离子无去除。中试试验结果表明,原水溴离子浓度越大混凝沉淀后溴离子去除越多,去除率为13%。实际生产线结果表明,混凝沉淀对溴离子的去除率为20%左右。预氧化对主臭氧优化的小试实验结果表明,高锰酸钾预氧化和臭氧预氧化对主臭氧的初始臭氧消耗浓度(IOD)均有影响。
　　溴酸盐全流程的事中及事后控制研究结果表明,在对溴酸盐的事中控制的研究中同等消毒效率下,通过臭氧接触池模拟优化,溴酸盐生成减少20%,臭氧投加量降低30%;降低一个单位pH值和加0.2mg/L的氨,溴酸盐生成减少50%以上;高锰酸钾臭氧复合氧化,溴酸盐生成减少23%;臭氧过氧化氢高级氧化,溴酸盐生成减少36%,同时对UV254去除率较高。在对溴酸盐的事后控制研究中生物活性炭(BAC)初期对溴酸盐去除率为50%以上，随着BAC上生物生长成熟后对溴酸盐去除逐渐降低至30%左右。
　　通过对溴酸盐的事前、事中及事后控制的技术、经济综合分析,提出不同水质下技术控制的选择方法。水中溴离子为低浓度时,选择臭氧接触池优化即可,在达到同等消毒效率下,降低臭氧的投加量同时溴酸盐生成降低20%。水中溴离子为中浓度时,优先选择臭氧接触池优化;其次在低碱度水体选择降低pH值和加氨可以降低50%,在高碱度水体选择加氨控制。水中溴离子为高浓度时,优先选择臭氧接触池优化;其次为降低pH值、加氨联合控制;若原水为微污染水体,则选择O3/H2O2高级氧化,去除污染物的同时控制BrO3-。水中溴离子为超高浓度时,考虑处理成本,使用控制方法难以达到出水标准,建议选择其他处理工艺。

目录

饮用水臭氧-生物活性炭处理工艺中溴酸盐控制研究

Bromate Control for Ozone-BAC Process in Drinking Water Treatment

摘 要

Abstract

第1章 绪 论

1.1 课题背景及意义

1.2 臭氧生物活性炭工艺的发展和应用

1.3 臭氧生物活性炭工艺原理

1.4 水中溴酸盐的生成控制

1.4.1 对溴酸盐的事前控制

1.4.2 对溴酸盐的事中控制

1.4.3 对溴酸盐的事后控制

1.5 课题研究目的、内容和技术路线

1.5.1 研究目的

1.5.2 研究内容

1.5.3 技术路线

第2章 实验材料和方法

2.1 实验装置及材料

2.1.1实验装置的工艺流程

2.1.2设计及运行参数

2.1.3实验的主要仪器

2.1.4实验的主要试剂

2.2实验的测定方法

第3章 常规工艺对副产物的影响

3.1 常规工艺去除效果

3.1.1 浊度

3.1.2 UV254

3.2 混凝沉淀对副产物的去除效果

3.2.1 混凝剂投加量

3.2.2 pH值

3.2.3 不同搅拌速率

3.2.4 中试混凝沉淀对Br-的去除

3.2.5 中试pH值对Br-的去除

3.2.6 实际生产中混凝沉淀对Br-的去除

3.3 砂滤对副产物的去除效果

3.4 预氧化与主臭氧的优化

3.4.1 KMnO4预氧化/O3与单独O3处理效果

3.4.2 O3预氧化/O3与单独O3的处理效果

3.5 本章小结

第4章 深度处理对副产物的影响

4.1 臭氧接触池优化的作用

4.2 降低pH值、加氨的影响

4.2.1 降低pH值

4.2.2 加氨

4.2.3 降低pH值和加氨联合

4.3 KMnO4/O3的影响

4.4 O3/H2O2的影响

4.4.1 对溴酸盐的影响

4.4.2 对UV254的影响

4.5 BAC的影响

4.5.1 对溴酸盐的影响

4.5.2 对UV254的影响

4.6 本章小结

第5章 臭氧化副产物控制选择方法

5.1 溴酸盐控制方法的技术经济比较

5.1.1 溴酸盐控制方法的技术比较

5.1.2 经济成本分析

5.2 控制技术适用条件

5.3 溴酸盐综合控制方法

5.3.1 浓度分类

5.3.2 溴酸盐控制方法

5.4 本章小结

结 论

参考文献

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致 谢