钱塘江水中有机污染物的检测与纳滤脱除研究

第３４卷第４期膜科学与技术Ｖｏｌ．３４Ｎｏ．４２０１４年８月ＭＥＭＢＲＡＮＥＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＡｕｇ．２０１４檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼殥殥殥殥应用研究钱塘江水中有机污染物的检测与纳滤脱除研究顾瑾１＊，李伟１，孙余凭１，陈小洁２，陈水超２，陈欢林２＊，孙志林３（１．江南大学化工系，无锡２１４１２２；２．浙江大学膜与水处理技术教育部工程研究中心，杭州３１００２７；３．浙江大学海洋科学与工程学系，杭州３１００１２）摘要：以钱塘江为水源的杭州市大部分自来水厂，不同程度受到咸潮上溯与有机污染物的影响，存在严重的饮水安全隐患问题．在２００９～２０１１年间，定期对受潮汐影响的钱塘江水体进行取水采样，对水源中的有机污染物监测分析．结果表明，钱塘江水源中含有超过国标的有机污染物，下游潮汐上溯会增加水体中有机污染物的含量，而传统自来水工艺脱除微量有机污染物效果不甚理想．为此，本文开展纳滤法处理脱除钱塘江原水中微量有机物的研究，该过程对ＵＶ２５４、ＴＯＣ、ＣＯＤＭｎ的平均去除率分别达到７７．８３％、６２．７１％、６７．８１％，可促进饮用水安全保障．关键词：钱塘江；饮用水；有机物；纳滤；检测中图分类号：ＴＱ０２８．８；Ｘ７０３．１文章编号：１００７－８９２４（２０１４）０４－００７７－０５文献标志码：Ａ钱塘江流域面积达５．５０万ｋｍ２，干流长６０５ｋｍ，是杭州地区重要的饮用水源［１］．钱塘江下游及其入海口地区又是我国工业化最为发达的区域之一，钱塘江两岸的工业废水和农村生活污水排放量巨大，对钱塘江水造成了较严重的污染［２］．另外，钱塘江入海口杭州湾是呈海洋深入大陆内部形成漏斗状的特殊江湾河口，强涌潮汐海水的上溯会使钱塘江中、上游水体中盐分过度上升［３］．这些地域和地理特征相结合所带来的污染效应已明显影响到钱塘江水体的自净能力．近十年来，钱塘江及其杭州湾河口水体受有机污染物影响逐渐显现，给生活与工作在钱塘江两岸中、下游地区人民的饮用水安全带来严重的威胁［４］．纳滤作为一种新型的膜分离技术［５］，孔径范围介于超滤膜与反渗透膜之间，适合分离相对分子量在２００～１０００范围内的有机分子，对许多有机物有较高截留能力［６－７］，又可对无机离子适度去除，并且具有能耗低，宜连续操作等优点．纳滤能截留透过超滤的有机物及重金属，同时又能让被反渗透截留的部分矿物质透过，适合于自来水的深度处理，被誉为２１世纪最有前途的水质净化技术［８］．法国于１９９９年底在巴黎近郊建立起了世界首个纳滤膜自来水厂，其日供水能力为１４万吨［９］；美国从１９９２年到２０００年的８年中用于自来水处理工程的纳滤膜装置增加了１０倍；１９９７年４月我国第一个纳滤苦咸水淡化示范工程在山东长岛南隍城投入生产，产水量约１４４吨／日［１０］．然而目前我国９７％的自来水采用第一代的四步法（混凝、沉淀、过滤、加氯消毒）生产工艺［１１］，尚少见大型案例采取纳滤技术用于江河地表水自来水生产的相关报道．为此，本文以钱塘江下游水体为对象，开展长期水质采样分析，研究其污染状况，进而采用纳滤膜对钱塘江原水收稿日期：２０１２－１０－１３；修改稿收到日期：２０１４－０２－１７基金项目：水体污染控制与治理科技重大专项（２００９ＺＸ０７４２４－００１）；国家重点基础研究发展计划（２００９ＣＢ６２３４０２）第一作者简介：顾瑾（１９５９－），女，硕士，浙江宁波市人，副教授，从事膜分离技术与应用．＊通讯作者，Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｈｅｎｈｌ＠ｚｊｕ．ｅｄｕ．ｃｎ·７８·膜科学与技术第３４卷进行处理，考察纳滤处理过程对水中有机物的去除效果，探究纳滤应用于江河自来水大规模生产的可行性．１实验装置与方法１．１有机物常规指标测试装置与方法采用ｅｌｅｍｅｎｔａｒｌｉｑｕｉＴＯＣⅡ型总有机碳测定仪分析各种水中总有机碳（ＴＯＣ）的含量；采用ＧｏｌｄＳｐｅｃｔｕｍｌａｂ５４紫外可见分光光度计测定ＵＶ２５４；采用国标ＧＢ／Ｔ５７５０．７—２００６［１２］中高锰酸钾法测定ＣＯＤＭｎ．１．２固相萃取－气质联用分析装置与方法对水体中农药残留物、内分泌干扰物等微量有机物采用固相萃取－气质联用法进行定性分析［１３］．其中固相萃取装置为Ｗａｔｅｒｓ公司的１２管ＳＰＥ真空型；萃取柱为Ｗａｔｅｒｓ公司的Ｃ１８柱（６ｍＬ，５００ｍｇ）；气相色谱－质谱联用仪为ＨＰ公司ＨＰ６８９０２５９７３型．固相萃取方法：首先分别用１０ｍＬ甲醇和水对固相萃取Ｃ１８柱进行活化；然后开启固相萃取装置真空系统，调节真空度到４０～６０ｋＰａ范围内，上样，使水样保持一定的流速连续通过萃取柱；上样结束后用１０ｍＬ超纯水清洗萃取柱内壁，继续真空抽吸１５ｍｉｎ，将萃取柱放入真空干燥箱干燥５ｍｉｎ；选择合适的洗脱溶剂２ｍＬ对萃取柱进行洗脱，控制洗脱速率为０．５～２ｍＬ／ｍｉｎ，重复进行３次洗脱，总共６