七種飲用水處理工藝對(duì)強(qiáng)化水中有機(jī)物去除效果的比較.ppt

Comparisonofsevenkindsofdrinkingwatertreatmentprocessestoenhanceorganicmaterialremoval七種飲用水處理工藝對(duì)強(qiáng)化水中有機(jī)物去除效果的比較 框架 研究背景材料和方法數(shù)據(jù)與討論結(jié)論 1 2 3 4 一 研究背景 1 自20世紀(jì)80年代以來(lái)在世界各地 有機(jī)物質(zhì) 特別是天然有機(jī)物 NOM 已經(jīng)成為水處理工藝的一個(gè)重要的焦點(diǎn) 2 在我國(guó)北方城市 70 以上的水源為地表水 有機(jī)物污染嚴(yán)重 藻類(lèi)大量繁殖 各種浮游生物孳生 高濃度有機(jī)物已經(jīng)嚴(yán)重影響了水質(zhì)和公眾健康 普通的預(yù)加氯過(guò)程會(huì)產(chǎn)生較高濃度的消毒副產(chǎn)物 較高濃度的有機(jī)物也會(huì)導(dǎo)致配水系統(tǒng)中的細(xì)菌再生長(zhǎng)以及生物穩(wěn)定性的惡化 3 傳統(tǒng)的 混凝 沉淀 過(guò)濾 消毒 工藝 只能使CODMn的去除率達(dá)到20 30 當(dāng)水源水的CODMn濃度超過(guò)4mg L時(shí) 傳統(tǒng)處理方法的終端出水已不能達(dá)到新國(guó)標(biāo) 此外 由于糟糕的原水水質(zhì)質(zhì)量 陳舊的水廠及運(yùn)行不好的操作使得有機(jī)物的去除效果更低 一 研究背景 4 Jacangeloetal Owenetal 及USEPA均認(rèn)為 加強(qiáng)混凝 GAC的吸附和膜過(guò)濾 NF 可有效的去除有機(jī)物 Chaiketetal 研究了混凝 臭氧化和生物過(guò)濾控制DBPs的有效性 并提出生物過(guò)濾后的中間臭氧化是去除DBP前體物的最有效過(guò)程 考慮到經(jīng)濟(jì)因素 NF將不包括在本項(xiàng)研究中 因此 本項(xiàng)研究將對(duì)比7種不同的組合工藝流程對(duì)有機(jī)物的去除效果 二 材料和方法 1 原水水質(zhì) 堿度 CODMn濃度較高 此原水是從200公里外的黃河運(yùn)輸過(guò)來(lái)后儲(chǔ)存在一個(gè)大型水庫(kù)里 二 材料和方法 2 組合工藝流程 混凝 氣浮 過(guò)濾 自由性 順序氯化消毒 氯胺消毒 傳統(tǒng)工藝 GAC 自由性氯消毒 傳統(tǒng)工藝 O3 BAC 自由性 順序氯化消毒 氯胺消毒 Pre O3 傳統(tǒng)工藝 自由性氯消毒 Pre KMnO4 傳統(tǒng)工藝 自由性氯消毒 Pre O3 傳統(tǒng)工藝 O3 BAC 自由性 順序氯化消毒 氯胺消毒 Pre KMnO4 傳統(tǒng)工藝 GAC 自由性氯消毒 傳統(tǒng)工藝 傳統(tǒng)工藝 深度處理 預(yù)氧化 傳統(tǒng)工藝 預(yù)氧化 傳統(tǒng)工藝 深度處理 二 材料和方法 3 水質(zhì)參數(shù)和分析方法 1 CODMn 在PH 2100 C條件下用高錳酸鉀氧化30分鐘 然后用草酸鈉和高錳酸鉀滴定 2 AOC 假單孢熒光菌菌株P(guān) 17接種到巴氏滅菌后的水樣中22 C培養(yǎng)2天 對(duì)P 17菌落計(jì)數(shù)后 對(duì)水樣再次巴氏滅菌殺死P 17 用螺旋菌NOX接種水樣在22 C培養(yǎng)3天 該計(jì)算值為菌落數(shù)乘以每種菌株的產(chǎn)率 3 BODC 在20 C培養(yǎng)28天后細(xì)菌的DOC損失值 4 THMs 頂空氣相色譜法 5 HAAs 氣相色譜法 水樣的預(yù)處理是在PH 0 5時(shí)用甲基叔丁基醚微萃取以及用酸性甲醇進(jìn)行甲基化 本研究使用的是電子捕獲檢測(cè)器和HP 5毛細(xì)管柱ShimadzuGC 17A氣相色譜 三 數(shù)據(jù)與討論 1 有機(jī)物的去除 1 出水 均為 混凝 氣浮 過(guò)濾 后出水 傳統(tǒng)的混凝 氣浮 過(guò)濾工藝去除效果不好 去除率僅為12 17 傳統(tǒng)工藝 GAC 其出水CODMn濃度為3 95mg L 仍不能滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn) 傳統(tǒng)工藝 O3 BAC 其出水CODMn濃度為2 79mg L 可達(dá)到標(biāo)準(zhǔn) 三 數(shù)據(jù)與討論 1 出水 均為 混凝 氣浮 過(guò)濾 后出水 過(guò)程4 6 臭氧預(yù)氧化并不能直接減少CODMn 后續(xù)的混凝 氣浮工藝也不能加強(qiáng)其去除效果這可能是由于有限的臭氧投加量限制了有機(jī)物不能完全被氧化 過(guò)程5 7 高錳酸鉀氧化能力低于臭氧 但卻可有有效的增強(qiáng)后續(xù)工藝的去除率 臭氧或高錳酸鉀的預(yù)氧化不能顯著的去除大量CODMn 且用高錳酸鉀氧化會(huì)導(dǎo)致DBPFP濃度增加 然而 用臭氧用高錳酸鉀預(yù)氧化有利于后續(xù)的混凝過(guò)程 他們的效率受氧化劑用量和水質(zhì)影響 這兩個(gè)預(yù)氧化工藝加上傳統(tǒng)工藝可使CODMn的去除率達(dá)36 或39 三 數(shù)據(jù)與討論 2 生物穩(wěn)定性的控制 AOC和BDOC是揭示配水系統(tǒng)中有機(jī)物濃度是否對(duì)細(xì)菌再生長(zhǎng)有利的常見(jiàn)參數(shù) LeChevallieretal 報(bào)道 在AOC濃度低于50 g L時(shí) 管道中的微生物很難再生長(zhǎng) 在管道中有余氯的條件下 終端出水的AOC濃度低于100 g L 即可視為生物穩(wěn)定 一般來(lái)說(shuō) 傳統(tǒng)法的AOC去除率一般 然而 更新后的水凈化工藝必須解決控制CODMn或控制AOC的沖突 加入氧化劑 如臭氧 高錳酸鹽 氯氣來(lái)消毒 能將大分子有機(jī)物分解成小分子物質(zhì)但會(huì)導(dǎo)致AOC的增加 因此 去除CODMn的氧化過(guò)程會(huì)降低生物穩(wěn)定性 GAC的吸收和BAC生物降解可有效地減少基質(zhì)并且保留生物穩(wěn)定性 因此 整體控制CODMn和AOC最廣為接受的解決方案是化學(xué)氧化 GAC或BAC的組合工藝 三 數(shù)據(jù)與討論 過(guò)程2GAC出水的AOC濃度雖然低于50 g L 然而 這樣的組合工藝不能滿(mǎn)足CODMn濃度標(biāo)準(zhǔn) 并且限制了GAC的吸附能力 GAC吸附的平均壽命為一年左右 因此 O3 BAC的深度處理對(duì)去除所有有機(jī)物十分必要 1 出水 均為 混凝 氣浮 過(guò)濾 后出水 三 數(shù)據(jù)與討論 過(guò)程3和6所示 臭氧可以分解難降解的有機(jī)物來(lái)提高其可生物降解性 后續(xù)的BAC可通過(guò)生物降解和吸附可提高有機(jī)物去除率 消毒過(guò)程也會(huì)導(dǎo)致AOC的增加 游離氯會(huì)使AOC增加150 左右 短時(shí)游離氯后轉(zhuǎn)氯胺的順序消毒會(huì)使AOC增加37 左右 后者能提供一個(gè)更好的生物穩(wěn)定性控制 三 數(shù)據(jù)與討論 3 DBPs及其前體物的控制 DBP的控制有兩種 一種是通過(guò)水處理過(guò)程去除DBP前體物 另一種是消毒過(guò)程的緩和 THM和HAA生成勢(shì)不具有線(xiàn)性關(guān)系 但是兩者對(duì)CODMn的減少而減少很相似 影響DBP前體物去除的過(guò)程包括預(yù)氧化 GAC的吸收 O3 BAC等 KMnO4的預(yù)氧化會(huì)使DBPFP增加 然而 它能提高后續(xù)氣浮過(guò)程的DBP前體物去除率 氣浮或活性炭吸附過(guò)程的去除效果取決于他們的操作狀態(tài) 強(qiáng)化混凝后 HAAFP的平均去除率為37 左右 THMFP的去除率數(shù)據(jù)很多變 可能是因?yàn)橹坝懻摰倪^(guò)濾器中有機(jī)物的累積 在過(guò)濾初期 過(guò)濾能使THMFP減少56 也會(huì)在后期增加42 三 數(shù)據(jù)與討論 各項(xiàng)有機(jī)綜合指標(biāo)分析結(jié)果表 不具線(xiàn)性關(guān)系 三 數(shù)據(jù)與討論 實(shí)際在水力停留時(shí)間為120分鐘時(shí)清水井的出水會(huì)產(chǎn)生大量DBP 左下圖 順序氯化消毒 短時(shí)游離氯后轉(zhuǎn)氯胺 的HAA和THM的產(chǎn)量分別為游離氯消毒的45 63 和23 77 順序氯化消毒生成的DBP略高于氯胺消毒 但是它卻能更有效的滅活病原體 右下圖 每個(gè)工藝用自由氯化消毒的DBP產(chǎn)量 消毒劑 NaClO 劑量 3mg L以Cl2計(jì) 接觸時(shí)間 120分鐘 不同消毒工藝的DBP產(chǎn)量 選擇過(guò)程1 3 6 1 傳統(tǒng)3 傳統(tǒng) O3BAC6 Pre O3 傳統(tǒng) O3 BAC 四 結(jié)論 1 最佳的水凈化工藝應(yīng)控制綜合有機(jī)指數(shù)還有DBP前體物和生物穩(wěn)定性指數(shù) 2 傳統(tǒng)工藝 O3 BAC 對(duì)于原水CODMn濃度在5 6mg L條件下是最可行的技術(shù) 該組合工藝可有效的使CODMn TOC UV254 THMFP HAAFP AOC分別減少55 42 61 68 23 67 3 消毒可以氧化有機(jī)物 但會(huì)產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物并增加AOC濃度 順序氯化工藝對(duì)管網(wǎng)水生物穩(wěn)定性的控制效果明顯優(yōu)于游離氯消毒游離氯消毒后AOC濃度增加了約150 而順序氯化后AOC濃度僅增加37 1 參考文獻(xiàn) 1 ChaoChen XiaojianZhang WenjieHe WeiLu HongdaHan Comparisonofsevenkindsofdrinkingwatertreatmentprocessestoenhanceorganicmaterialremoval J ScienceoftheTotalEnvironment382 2007 93 102 2 陳超 張