臭氧生物活性炭工藝中溴酸鹽控制技術(shù)研究.pdf

1、水環(huán)境污染是當(dāng)前普遍問(wèn)題，以受污染水體作為水源時(shí)，常規(guī)給水工藝已不能滿(mǎn)足人們對(duì)出水水質(zhì)的要求。具有優(yōu)良去除水中持久性有機(jī)物污染物性能的臭氧生物活性炭技術(shù)，廣泛地應(yīng)用到飲用水深度處理中。含溴原水進(jìn)行臭氧化會(huì)產(chǎn)生2B級(jí)致癌副產(chǎn)物——溴酸鹽，合理應(yīng)用臭氧生物活性炭工藝，提高出水水質(zhì)同時(shí)控制溴酸鹽的生成是本研究需要解決的主要問(wèn)題。論文開(kāi)展實(shí)驗(yàn)室小試試驗(yàn)和水廠(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)中試試驗(yàn)，從原水水質(zhì)分析入手，系統(tǒng)地研究影響溴酸鹽生成的各種因素，同時(shí)進(jìn)行臭氧生物活

2、性炭中試工藝參數(shù)優(yōu)化，合理評(píng)估臭氧生物活性炭進(jìn)行深度處理時(shí)生成溴酸鹽的可能性，最終提出既能保證出水水質(zhì)又能降低溴酸鹽超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)的方案。
　　實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果表明:升高初始溴離子濃度、增加臭氧投加量和臭氧投加濃度有利于促進(jìn)溴酸鹽的生成。降低溶液pH值、降低反應(yīng)溫度和向反應(yīng)體系中投加氨氮可有效減少溴酸鹽的生成量。且溶液呈酸性時(shí)，降低pH值對(duì)溴酸鹽生成的影響更為明顯。氨氮與溴酸鹽生成過(guò)程中的中間產(chǎn)物發(fā)生環(huán)式反應(yīng)阻礙溴酸鹽生成，參與環(huán)式反應(yīng)的

3、有效氨氮量最大值為0.65μg/1μgBr。投加過(guò)氧化氫對(duì)溴酸鹽生成的影響隨過(guò)氧化氫投加量的變化而不同，投加少量過(guò)氧化氫有利于促進(jìn)溴酸鹽的生成，反之則表現(xiàn)為抑制作用，研究得到過(guò)氧化氫臨界投加量為H2O2/O3=3.5。自由基消除劑叔丁醇可以減少羥基自由基的含量，進(jìn)而抑制溴酸鹽的生成。
　　運(yùn)用正交試驗(yàn)分析溴酸鹽生成的多因素影響關(guān)系，在試驗(yàn)選取的因素水平范圍內(nèi)，各因素對(duì)溴酸鹽生成的影響力由大到小排列順序?yàn)?反應(yīng)時(shí)間→溶液pH→初始溴

4、離子水平→初始氨氮濃度→臭氧投加濃度。以臭氧投加濃度為基準(zhǔn)進(jìn)行方差分析，各因素顯著性水平均不高，說(shuō)明臭氧投加濃度也是溴酸鹽生成的重要影響因素。
　　水廠(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)中試試驗(yàn)結(jié)果表明:中試試驗(yàn)三種工藝（即單獨(dú)投加預(yù)臭氧工藝、單獨(dú)投加后臭氧工藝和預(yù)臭氧+后臭氧聯(lián)合投加工藝）工藝參數(shù)優(yōu)化后，對(duì)渾濁度、CODMn和UV254的去除效果均可以滿(mǎn)足出水要求。各工藝在適宜參數(shù)下運(yùn)行，以長(zhǎng)江原水為進(jìn)水，溴離子濃度保持在10～25μg/L時(shí)，出水均未檢出溴

5、酸鹽。后臭氧環(huán)節(jié)相比預(yù)臭氧更易產(chǎn)生溴酸鹽，進(jìn)行預(yù)臭氧+后臭氧聯(lián)合投加工藝產(chǎn)生溴酸鹽的可能性大于前兩種工藝。
　　分析三種工藝參與臭氧化的水質(zhì)，天然水體中雜質(zhì)會(huì)和溴酸鹽競(jìng)爭(zhēng)與臭氧反應(yīng)，相同的臭氧投加量下，雜質(zhì)較多的預(yù)臭氧出水中溶液剩余臭氧濃度遠(yuǎn)低于后臭氧出水中溶液剩余臭氧濃度。原水中有機(jī)物平均分子量278.5＞常規(guī)處理工藝砂濾出水平均分子量271.2＞投加預(yù)臭氧后砂濾出水平均分子量209.3，投加預(yù)臭氧后的砂濾出水中總有機(jī)物含量降低

6、，小分子有機(jī)物種類(lèi)增多。
　　新鮮活性炭對(duì)溴酸鹽的去除主要依靠化學(xué)還原作用和物理吸附作用，新鮮柱狀炭對(duì)溴酸鹽的去除能力優(yōu)于新鮮壓塊破碎炭?；钚蕴繛V柱運(yùn)行一段時(shí)間后，柱內(nèi)由上而下附著微生物，活性炭化學(xué)還原作用基本消失，物理吸附作用大幅削弱。掛膜成功活性炭濾柱對(duì)溴酸鹽的去除主要依靠微生物作用，動(dòng)態(tài)吸附試驗(yàn)中兩種生物活性炭濾柱對(duì)溴酸鹽的去除能力相當(dāng)，去除率均小于30％，若由于臭氧的氧化生成的溴酸鹽濃度高于14.1μg/L，生物活性炭濾柱