饮用水中微量有机污染物去除技术与特性研究

摘要

由于现行水厂出水生物稳定性降低，原水中检测出的微量有机物种类增加，消毒副产物的危害日益严重，长江南京段的水源水已呈现微污染特征。对呈现微污染状态的水源水进行强化或深度处理就显得尤为重要和紧迫。基于此，本文以长江南京段原水为研究对象，以提高出水生物稳定性及降低消毒副产物和微量有机物为目标，考察了常规工艺、生物强化滤池工艺、预臭氧-常规处理-生物活性炭滤池、常规处理-后臭氧-生物活性炭滤池工艺这四种工艺去除水中污染物的机理和效能。本文的主要研究内容和结果如下：
　　 通过不同臭氧投加量与臭氧接触时间的试验研究，确定预臭氧最佳臭氧投加量为3mg/L、臭氧停留时间为10min；后臭氧最佳投加量为2mg/L、臭氧停留时间为10min。研究不同滤速下生物活性炭滤池对DOC、BDOC、CODMn及UV254的去除效果，确定生物活性炭滤池在滤速为1.9m/h时对四类污染物的去除效果达到最佳。
　　 在各处理单元适宜工况的基础上，长期考察各组合工艺对微量有机污染物的去除情况。发现常规工艺对1，2，4-三氯苯、DMP、DBP、DEMP及多环芳烃类总去除率分别为15.5％、9.3％、11.1％、14.2％、39.8％；生物强化活性滤池工艺对上述污染物的去除率分别为27.1％、38.6％、44.8％、48.2％、53.67％；预臭氧-常规处理-生物活性炭滤池工艺对上述污染物的去除率分别为70.5％、73.3％、69.1％、73.5％、79.3％；常规工艺-后臭氧-生物强化滤池工艺对上述污染物的去除率分别为66.4％、73.4％、67.4％、70％、69.2％。常规工艺及生物活性炭工艺检出一氯代苯，但含量较低，浓度随着工艺流程逐次下降，而经过臭氧处理后，一氯代苯含量有较大幅度上升，尤以预臭氧最为明显。
　　 对几种工艺各单元出水进行加氯实验，分别检测其中消毒副产物的产生量。两次实验对原水中消毒副产物的检出量相差不大。两种臭氧生物活性炭工艺对消毒副产物前体物的去除效果要优于常规工艺和生物强化滤池工艺。其中预臭氧工艺中臭氧单元对三卤甲烷和卤乙酸前体物去除效果较好，均在30％以上，后臭氧工艺臭氧单元对消毒副产物前体物去除效果低于20％。而混凝沉淀和生物活性炭单元对卤乙酸前体物的去除效果要略高于三卤甲烷前体物。几种工艺对四氯化碳前体物去除效果均较差。
　　 原水中检出微量有机物65种，检出物质中以烷类有机物、脂类有机物、苯环类有机物、酮类有机物及酚类有机物为主，五类有机物质的总量约占总的微量有机物的90％以上。原水检出峰总面积为1.31×1010，预臭氧出峰总面积比原水增高了20.39％，生物活性炭滤池出水峰面积比预臭氧出水降低了62.1％。后臭氧生物活性炭工艺中，砂滤出水检出峰总面积比原水降低了27.2％，后臭氧出水出峰总面积增加了12.1％，生物活性炭滤池出水出峰总面积比后臭氧降低了32.5％。
　　 综合考虑四种工艺对污染物的去除效果及出水生物稳定性，认为预臭氧-生物活性炭工艺更适合处理南京长江段原水。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 水源水的微污染

1.1.2 微污染水源的水质特点及其危害

1.1.3 饮用水中微量有机污染物研究进展

1.1.4 微污染水源饮用水处理技术

1.2 研究目的与意义

1.2.1 课题的提出

1.2.2 研究目的与意义

1.3 研究内容

第二章 试验设计与研究方法

2.1 试验装置设计

2.1.1 原水水质

2.1.2 净水工艺的选择

2.1.3 处理工艺流程

2.1.4 试验整体工艺流程

2.1.5 试验装置设计

2.2 分析方法

2.2.1 微量有机物检测方法

2.2.2 消毒副产物前体物分析方法及步骤

2.2.3 GC-MS检测方法

2.2.4 BDOC测定方法

第三章 预臭氧工艺与后臭氧工艺最佳工况的确定

3.1 研究方法

3.1.1 试验装置与流程

3.1.2 分析项目与方法

3.1.3 装置运行参数

3.2 预臭氧氧化工艺参数优化研究

3.2.1 臭氧投加量对有机物去除影响

3.2.2 臭氧接触时间对有机物去除影响

3.2.3 生物活性炭柱滤速对有机物去除影响

3.2.4 臭氧投加条件对后续单元处理效果的影响

3.3 后臭氧氧化工艺参数优化研究

3.3.1 臭氧投加量对有机物影响

3.3.2 臭氧接触时间对有机物影响

3.3.3 臭氧投加条件对后续深度处理的影响

3.4 本章小结

第四章 臭氧生物活性炭工艺对持久性微量有机物的去除规律研究

4.1 研究方法及试验期间原水水质

4.2 预臭氧生物活性炭工艺对微量有机物的去除研究

4.2.1 阿特拉津

4.2.2 氯代苯化合物

4.2.3 邻苯二甲酸酯类化合物

4.2.4 多环芳烃类化合物

4.3 后臭氧生物活性炭工艺对微量有机物的去除研究

4.3.1 氯代苯类化合物

4.3.2 邻苯二甲酸酯类化合物

4.3.3 多环芳烃类化合物

4.4 本章小结

第五章 消毒副产物生成势及有机物总量分析

5.1 研究方法及试验期间原水水质

5.2 预臭氧生物活性炭工艺对消毒副产物生成势的影响研究

5.2.1 三卤甲烷和四氯化碳前体物

5.2.2 卤乙酸前体物

5.3 后臭氧生物活性炭工艺对消毒副产物生成势的影响研究

5.3.1 三卤甲烷和四氯化碳前体物

5.3.2 卤乙酸前体物

5.4 GC-MS检测及有机物总量分析

5.4.1 预臭氧生物活性炭工艺各单元检测结果

5.4.2 后臭氧生物活性炭工艺各单元检测结果

5.5 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致 谢

参考文献