预臭氧化去除水中有机物效果及其生物稳定性

第43卷第6期2014年12月上海师范大学学报(自然科学版)JournalofSharIghaiNormalUniversity(NaturalSciences)VoI．43．No．6Dee．，2014DOI：10．3969／J．ISSN．1000—5137．2014．06．015预臭氧化去除水中有机物效果及其生物稳定性张红专，张永明2，高乃云，张新华，梁晓天(1．上海师范大学建筑工程学院，上海201418；2．上海师范大学生命与环境科学学院，上海200234；3．同济大学环境科学与工程学院，上海200092)摘要：以黄浦江上游水源为原水，采用运行水量各为l111·h的两套中试设备，通过在饮用水常规处理工艺前预加臭氧氧化和预加氯氧化平行对比试验，测定了CODUVTOC三种表示有机物含量的替代参数和生物可同化有机碳AOC，研究了预臭氧化工艺对水中有机物的去除效果，并对预臭氧化水的生物稳定性进行了分析评价，发现：在原水COD为5．56～6．50mg·L-。情况下，预臭氧化工艺对COD的去除率比预氯化工艺提高2．5％，对UV254的去除率比预氯化工艺提高6％；两工艺对TOC的去除率均不高；预臭氧化工艺出水生物稳定性差，AOC明显大于预氯化工艺．关键词：臭氧；有机物；生物稳定性；饮用水；预处理；水处理中图分类号：X522文献标志码：A文章编号：1000-5137(2014)06-0641-050引言2009年中国环境状况公报显示全国地表水污染依然较重．七大水系总体为轻度污染，204条河流409个国控断面中，I～Ⅲ类水质占57．3％，1V、V类和劣V类水质占42．7％．全国城市9o％以上水域受到污染，最突出的是有机物污染问题．水源水中的氨氮、COD、BOD、TOC等浓度高，溶解氧少，甚至消耗殆尽，某些污染严重的水体经常出现黑臭的严重情况．这些有机污染严重的水源作为给水水源，由于大量有机耗氧物质的存在，经常规的工艺处理后，难以达到《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2006)(以下简称《标准》)的要求(新增的有机物综合性指标——耗氧量指标是为了控制水中微量的有机物)．因此，探求经济有效地降低和去除饮用水中微污染有机物的新饮用水处理方法，成为人们关注的焦点．臭氧具有很强的氧化能力，它可以通过破坏有机污染物的分子结构以达到改变污染物性质的目的，能去除水中的色、嗅、昧、藻毒素等j，并且不会像氯那样产生有害卤代化合物，因此目前饮用水预处理技术正逐渐推广使用臭氧氧化的方法，世界上已有1000多座水厂应用臭氧技术处理．我国自20世纪80年代起，对臭氧的研究逐渐增多，但针对不同的原水水质，其工艺参数、处理效果，以及预臭氧化处理后水的生物稳定性还需细致地试验研究．本试验以黄浦江上游水源为原水，采用中试设备，通过在饮用水常规处理工艺前预加臭氧氧化和预加氯氧化对比试验，研究预臭氧化工艺对水中有机物的去除效果，并对预臭氧化处理后水的生物稳定性进行分析．1研究内容与试验方法1．1试验装置与工艺流程试验装置与工艺流程见图1．原水经取样泵均分两路，采用平行的两工艺流程．在预臭氧化工艺(以收稿日期：2014-06．16基金项目：国家科技重大专项基金项目(2008ZX07421-002)；上海师范大学一般科研项目(SK201342)通信作者：张红专，中国上海市桂林路100号，上海师范大学建筑工程学院，邮编：201418，E-mail：lisazhang08@sina．com第6期张红专，张永明，高乃云，等：预臭氧化去除水中有机物效果及其生物稳定性性物质污染的一项指标．这些还原性物质包括某些有机物和亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等无机物．由于在规定的条件下，水中有机物只能部分被氧化，所以COD不能作为反映水体中有机物总含量的指标，目前COD多用于污染不太严重的天然水和清水．试验结果见表1，由表1可见：由于原水COD较高，2#工艺滤后水平均值超出《标准》(COD<3mg·L)，1#3-_艺滤后水平均值已达标，预臭氧化工艺对COD的去除率为51．4％，比预氯化工艺提高2．5％．2．2预臭氧化对UV删的去除uV是非挥发l生总有机碳和三卤甲烷前驱物的良好替代参数．常见紫外光谱波长范围为2OO～4OOHill，即近紫外区．根据光谱分析的结果，一般的饱和有机物在近紫外区无吸收，含共轭双键或苯环的有机物在紫外区有明显的吸收或特征峰，含苯环的简单芳香族化合物的主要吸收波长在250—28)nlTl，多环芳烃吸收波长向紫外区长波方向偏移．总之，uV不但与水中有机物总量(TOC或DOC)有关，而且与三卤甲烷的形成潜能(THMFP)有较好的相关l生，此外还与色度等有关，因此uV是了解水质特l生的“窗口”．试验结果见图2，由图2可见，I#Z艺对uV去除率明显高于2#32艺，1#32艺对uV的平均去除率