原水有机物分子量分布及去除特性研究-基于北方某水厂实测数据

_________________________________收稿日期：基金项目：作者简介：文章编号：1005-0523（2014）04第31卷第4期2014年8月Vol.31No.4Aug.，2014华东交通大学学报JournalofEastChinaJiaotongUniversity-0123-07原水有机物分子量分布及去除特性研究——基于北方某水厂实测数据刘增军1，童祯恭1，侯煜堃2，蔡琳3，冯治华1，黄辰勰1（1.华东交通大学土木建筑学院，江西南昌330013；2.郑州市自来水投资控股有限公司，河南郑州450000；3.烟台市自来水有限公司，山东烟台264000）摘要：试验利用超滤膜法分析了黄河中下游原水总有机物（totalorganiccarbon，TOC）中的溶解性有机物（dissolvedorganiccar⁃bon，DOC）的分子量分布，以及原水经常规工艺处理后各工艺段出水DOC的MW分布。并以此分析该水厂对有机物的去除特性。结果表明：原水中DOC以小分子量有机物为主（＜0.5kDalton的有机物占约占60%）；从DOC和UV254来看，常规工艺对有机物的整体去除率不高，分别为20%和38%，其中有机物去除主要以混凝沉淀为主；水厂常规工艺对分子量＜1kDalton有机物不能有效去除，甚至有所增加；比紫外吸收值表明，该水厂常规工艺不能有效降低消毒副产物生成风险，有必要增加深度处理工艺。关键词：常规工艺；有机物去除；分子量分布中图分类号：TU991.2文献标志码：A随着水污染情况的加剧，水中的有机物含量和种类都明显增多，传统给水处理工艺不能对其有效去除［1］，对人体的健康造成了威胁。许多研究者对不同水源的有机物分子量分布进行了测定，表明水源的有机物分子量分布随时间、地点产生较大的变化［2］。了解水源有机物分子量分布的目的在于为水处理工艺的选择提供依据从而达到最大限度去除有机物。许多研究表明，不同的水处理工艺表现出在不同分子量段上的去除特性。因此，根据水源有机物分子量分布的特性以及不同水处理工艺去除不同分子量的有机物的特点进行综合分析，有助于优化选择给水工艺并提高水处理效果和水质的安全性。本文以黄河中下游黄河水的二次预沉池原水和某水厂饮用水常规净化工艺为研究对象，分析研究了该水源水中的有机物分子量分布以及水厂各工艺段出水对不同分子量有机物的去除情况。1试验条件与方法1.1水厂工艺流程试验在河南某水厂进行，该水厂处理能力为3.7×105m3·d-1，采用混凝、沉淀、过滤、消毒常规处理工艺，具体流程如图1所示。混凝剂采用聚合氯化铝，助凝剂采用活化硅酸，投加量分别为40，10mg·L-1。出厂水余氯浓度为0.6mg·L-1左右。图1水厂常规工艺流程Fig.1Conventionaltreatmentflowofwaterplant2013-09-20国家“十二五”水体污染控制与治理专项项目（2012ZX07404004-005）刘增军（1989—），男，硕士研究生，研究方向为水处理技术；童祯恭（1972—），男，副教授，博士，研究方向为水处理技术。原水折板絮凝池平流沉淀池普通快滤池氯消毒出水收稿日期：基金项目：作者简介：2014年华东交通大学学报1.2原水水质试验时间为2012年11月—2013年1月，试验原水水质情况如表1所示。表1试验期间原水水质Tab.1Waterqualityofrawwaterduringexperimentationcourse水质指标最高值最低值平均值水温/℃5.24.04.6浊度/NTU9.67.88.7水质指标/（mg·L-1）NO2--N2.882.422.65NO2--N0.0310.0330.032NO3--N2.462.382.42NH3-N0.300.240.271.3测定方法及检测手段有机物分子质量分布采用超滤膜法测定。采用上海摩速科学器材有限公司生产的MSC超滤杯，有效容积为300ml，最高承受压力为0.22MPa，内有磁力搅拌装置，采用高纯氮气驱动。0.45μm微孔膜采用国产的直径为40mm的微孔滤膜，超滤膜采用SEPRO公司生产的截留分子量相应为100，10，5，1，0.5kDalton的超滤膜，膜直径为80mm的聚醚砜（PES）超滤膜。微孔膜预处理方法为：纯水沸煮3次（光滑面向下，每次30min），放在冰箱中保存待用。超滤膜的预处理方法为：纯水浸泡漂洗3次（光滑面向下，每次60min），放于冰箱备用。膜过滤采用平行过滤法，水样先通过0.45μm的微孔滤膜（此时TOC测定结果为水中DOC含量），再分别通过100，10，5，1，0.5kDalton的超滤膜，测定滤出液的TOC和UV254，各分子量区间的有机物用差减法得到。试验中其他检测的水质指标与方法、仪器见表2。