臭氧-活性炭工艺中溴酸盐的生成控制研究

摘要

南水北调东段供水工程对保证山东省内工农业生产、人民安定生活有着重要的意义。随着水质条件的恶化以及人们对水质日益提高的要求，臭氧工艺被越来越多的应用到水厂给水处理中，随之而来的溴酸盐消毒副产物问题也日益严峻。
　　为了探究南水北调东段各蓄水地水厂实际运营时臭氧工艺溴酸盐生成风险的影响，原水水质在此工艺中对溴酸盐生成量的影响，高锰酸钾-氨氮预氧化、臭氧分次投加对溴酸盐生成量的控制作用以及活性炭对溴酸盐的去除作用。本文研究了以下内容：
　　1、将南四湖水样分别与东平湖水样、西城水库水样、双王城水库水样、长江水样等比掺混，通过混凝改善混合水样水质条件，并将混凝前后的水样分别进行臭氧氧化处理。其中混凝剂投加量为24 mg/L，臭氧投加量为0-10mg/L，试验水样体积为2L。经离子色谱法测定可知，混凝前后混合水样溴酸盐生成量达到10μg/L时，臭氧投加量均在8-10mg/L之间。且臭氧投加量相同时，混凝后水样溴酸盐生成量均比未混凝时增多。混合水样经臭氧处理后，大部分水样DOC、氨氮等成分有一定幅度增大，UV254、浊度随臭氧投加量增大而减小。
　　2、以南四湖水样、东营水库水样等南水北调山东段沿线各水源地原水为基础进行臭氧氧化试验，分别调节水样中溴离子浓度、氨氮浓度、有机物浓度、pH、过氧化氢浓度及臭氧氧化处理的预氧化工艺和臭氧投加方式。经测定可知：
　　（1）由于有机物等的作用，原水中臭氧浓度衰减速度明显高于纯水中的衰减速度；
　　（2）臭氧投加量不变，水样中溴离子浓度越高，溴酸盐生成量越大。臭氧投加量设为5mg/L，当溴离子浓度从250μg/L增加到450μg/L时，溴酸盐生成量增加了40％；
　　（3）因臭氧工艺对UV254有着较高的去除率,对DOC的去除效果较差，原水经臭氧氧化后出水的SUVA值降低。进水水样SUVA值越低，溴酸盐生成量越多，当臭氧投加量为5mg/L时，SUVA值降低10%，溴酸盐生成量增加61%。
　　（4）臭氧投加量不变，pH越高，溴酸盐生成量越大。臭氧投加量为5mg/L，当pH从8.5下降到7.5时，溴酸盐生成量减少32%。
　　（5）过氧化氢可以有效抑制溴酸盐的生成。当臭氧投加量为5 mg/L时，在原水中投加不同量的过氧化氢，溴酸盐生成量分别下降20%-100%。
　　（6）高锰酸钾预氧化可以抑制臭氧工艺中溴酸盐的生成，且氨氮可以提高高锰酸钾的预氧化的抑制作用。臭氧投加量为8mg/L，当高锰酸钾/氨氮浓度均为1mg/L时，与未进行预氧化的水样相比，溴酸盐抑制率接近68%。高锰酸钾浓度均为1mg/L，当氨氮浓度从0.6mg/L提高到1mg/L时，溴酸盐的抑制率提高了54%。
　　（7）采用多点投加臭氧的方式可有效抑制溴酸盐的生成。臭氧投加量为8mg/L时，两点投加对溴酸盐的抑制率约为76%；三点投加对溴酸盐的抑制率可达95%以上。且臭氧总投加量越大，分次投加对溴酸盐生成的抑制率越明显。
　　3、使用活性炭柱探究了活性炭对溴酸盐的连续吸附作用。同时，探究了经超声和微波两种方试再生的活性炭对溴酸盐的吸附作用。经分析可知：
　　（1）活性炭柱的停留时间和进水溴酸盐浓度均与去除率呈正相关关系且在连续运行条件下，活性炭可以有效去除溴酸盐，但一段时间后去除效果明显下降。连续运行的活性炭柱8天后溴酸盐去除率直线下降直至接近于零。
　　（2）活性炭吸附溴酸盐时，共存的硝酸盐离子与溴酸盐存在竞争关系。溴酸盐浓度为200μg/L，硝酸根浓度为20-60mg/L时，活性炭对溴酸盐的去除率下降约30%。
　　（3）饱和活性炭经再生后，可以有效恢复其吸附溴酸盐的能力。微波再生炭去除溴酸盐的效果可达到新炭的80%。超声再生炭仅能达到新炭的10%左右。

目录

声明

第一章 绪论

1.1研究背景、意义

1.2国内外探究现状

1.3研究目的和内容

第二章 实验材料及方法

2.1实验装置

2.2实验相关仪器设备

2.3试验药品

2.4相关指标检测方法

第三章 各水源地掺混原水混凝前后溴酸盐生成风险研究

3.1试验方法

3.2混合水样水质分析

3.3混合水样溴酸盐生成风险分析

3.4各组混水水样对比及控制方式探讨

3.5小结

第四章 臭氧工艺生成溴酸盐影响因素及生成控制研究

4.1原水中臭氧消耗特性

4.2溴离子浓度对溴酸盐生成的影响

4.3 SUVA对溴酸盐生成的影响

4.4 pH对溴酸盐生成的影响

4.5过氧化氢对溴酸盐生成的影响

4.6高锰酸钾/氨氮预氧化工艺对溴酸盐生成的影响

4.7 臭氧投加方式对溴酸盐生成量的影响

4.8小结

第五章 活性炭对溴酸盐的去除研究

5.1活性炭柱连续吸附溴酸盐试验

5.2溴酸盐与硝酸盐的竞争吸附对去除效果的影响

5.3再生活性炭吸附溴酸盐试验

5.4小结

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间论文发表及科研情况