饮用水净化过程中有机物分子量分布特征及其对氯化消毒的影响

摘要

目前饮用水水源污染状况日益严重，水质分析技术的不断发展，水中能够检测出来的微量有机物种类也不断增多，加之饮用水水质标准不断提高，常规水处理工艺已经难以应对当前严重的水体微污染问题。活性炭技术以其显著的优势已经成为世界范围内去除有机污染物最有效的深度净化技术之一。 本试验以水厂实际生产为依托，基于活性炭深度处理技术，研究饮用水净化过程中不同分子量区间有机物的转化规律，分析有机物分子量区间对三卤甲烷生成势的影响。 本试验研究了四种不同挂膜方式下活性炭柱净水效能的异同。试验发现自然挂膜方式和人工挂膜方式在稳定后，对有机物等的去除率大致相同，活性炭柱上生物量也在一个数量级上。 反冲洗方式是保证活性炭工艺能否继续正常运行的一个重要因素。本试验以反冲洗废水浊度、浊污比、反冲洗前后活性炭柱上各层生物量、生物活性的变化为评价指标，分析了不同反冲洗方式对有机物的去除效果。结果表明：(1)膨胀度对反冲洗效果影响大；(2)气水混合反冲洗方式比较适合活性炭柱试验。 活性炭主要依靠炭的吸附和生物膜的降解作用去除水中有机物，空床接触时间影响活性炭的去除效能。研究发现，延长空床接触时间意味着延长基质和生物膜的接触时间，有利于基质的生物降解；此外，接触时间的延长也有利于污染物的物化吸附去除。 水源水中有毒污染物和饮用水净化消毒副产物均与水中溶解性有机物密切相关。本试验采用超滤膜法分析了长江下游段水源水经常规工艺及活性炭深度处理后出水中溶解性有机物(DOC)的分子量(MV)分布，考察了各工艺单元对不同分子量有机物的去除效应。结果表明：长江水源水以小分子量的有机物为主(小于10k Dalton的有机物占64.40％)；常规工艺对大分子量有机物去除率很高，尤其对MV为10kDalton以上的有机物去除率达67％以上，但对小分子量有机物去除率很低，甚至表现为部分增加。经活性炭处理后，小分子量有机物，特别是MV小于1KDalton的有机物得到有效去除，去除率达84％。 为了有效控制消毒副产物的形成和去除水处理过程中形成消毒副产物的前驱物质，本试验在研究饮用水净化过程中有机物转化规律的基础上，研究长江原水、水厂砂滤池出水、活性炭柱出水经过次氯酸钠消毒后的水样中各分子量区间THMFP含量，研究结果发现：在各分子量区间有机物中，小分子量有机物是主要的三卤甲烷前驱物质(MV小于0.5kDalton的有机物生成的THMFP占总THMFP的50％)，并且随着相对分子量的增大，三卤甲烷生成量相应下降。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1本研究的目的和意义

1.1.1问题的提出

1.1.2活性炭工艺的优缺点

1.1.3本研究的目的和意义

1.2活性炭水处理技术研究进展

1.2.1活性炭水处理技术研究的发展概况

1.2.2活性炭技术净水基本原理

1.2.3活性炭技术安全性评价

1.2.4饮用水卫生指标评价

1.3本研究的主要内容

第2章 活性炭工况条件及净水效能分析

2.1试验方案与分析方法

2.1.1试验装置及前期准备2.1.1.1水厂工艺及试验装置

2.1.2进水水质

2.2检测指标与检测方法

2.2.1常规指标

2.2.2非常规指标

2.3不同挂膜方式净水效能比较

2.3.1对有机物去除效果的比较

2.3.2 DO利用率的比较

2.3.3对浊度去除效果的比较

2.3.4对亚硝氮去除效果的比较

2.3.5活性炭上微生物生长情况比较

2.4空床接触时间对活性炭净水效能比较

2.4.1对浊度去除效果的影响

2.4.2对DO利用率的影响

2.4.3对有机物去除率的影响

2.4.4对亚硝氮去除率的影响

2.5反冲洗技术对有机物去除效果的影响

2.5.1试验条件及方法

2.5.2以反冲洗废水浊度、浊污比为评价指标

2.5.3以反冲洗前后滤柱各层生物量、生物活性作为评价指标

2.5.4不同反冲洗方式对有机物的去除效果

2.6本章小结

第3章 饮用水处理中有机物分子量分布规律研究

3.1活性炭对不同分子量有机物去除特性的研究进展

3.1.1活性炭对水中不同分子量有机物的去除特性

3.1.2活性炭去除有机污染物效果的影响因素

3.2试验方法

3.2.1测定方法及检测手段

3.2.2试验水质

3.3结果与讨论

3.3.1水源水中有机物分子量分布

3.3.2对溶解性有机物的去除效果

3.3.3各工艺单元对不同分子量区间DOC的去除效能

3.3.4各工艺单元对不同分子量区间UV254的去除效能

3.3.5各工艺单元出水SUVA值的变化

3.4本章小结

第4章 不同分子量有机物对氯化消毒副产物的影响

4.1水中有机物分子量分布对安全性的影响

4.1.1对生物稳定性的影响

4.1.2对化学安全性的影响

4.2试验方法

4.2.1测定方法及检测手段

4.2.2试验水质

4.3研究结果与讨论

4.3.1水样分析

4.3.2不同相对分子质量有机物形成THMFP的量

4.3.3不同相对分子质量对THMFP形成的贡献

4.4本章小结

第5章 结论与建议

5.1结论

5.2建议

参考文献

攻读学位期间公开发表的论文与参加的科研工作情况

致谢