一种新型预氧化工艺去除原水中有机污染物的研究

第４３卷第４期２０１５年７月河南师范大学学报（自然科学版）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｅｎａｎＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）Ｖｏｌ．４３Ｎｏ．４Ｊｕｌ．２０１５文章编号：１０００－２３６７（２０１５）０４－００８９－０６ＤＯＩ：１０．１６３６６／ｊ．ｃｎｋｉ．１０００－２３６７．２０１５．０４．０１７一种新型预氧化工艺去除原水中有机污染物的研究陈伟仲１，李星２（１．中国石油天然气管道工程有限公司市政工程室，河北廊坊０６５０００；２．北京工业大学建筑工程学院，北京１０００２２）摘要：采用一种新型预氧化工艺强化常规过滤工艺，并对滤后水的一系列指标进行了测定与比较，结果表明新型预氧化工艺滤后水的大分子有机污染物含量、有机物的峰面积及种类、有机污染物的总量较常规滤后水分别降低了８．６％、３７％、１７．８％、１３．８６％，进一步强化了水质的化学安全性．关键词：预氧化；有机污染物；色质联机；峰面积中图分类号：Ｘ５２２；ＴＵ９９１．２文献标志码：Ａ随着工、农业的迅猛发展，越来越多的污染物排入水体，地表水源水正不断受到各方面污染的威胁［１－４］．在各种水污染中，有机污染物毒性强、种类多、分布广［５－７］，对人体健康损害大，尤其有机污染物在环境中通常具有长效性，且对人体健康的危害大多具不可逆性［８］．而常规的混凝、过滤工艺去除水中有机污染物能力很弱，导致人类的身心健康受到严重的威胁［９］．因此，这些物质须在供水之前进一步有效去除［１０］，提高饮用水的化学安全性．本次试验通过对原水、新型预氧化（高锰酸盐复合剂与氯胺联合氧化）工艺滤后水、常规过滤滤后水ＣＯＤＭｎ、ＵＶ２５４的测定，分别比较了两种工艺对水中有机污染物总量、含有芳香烃等大分子有机物的去除效果；并对其进行了色质联机（ＧＣ／ＭＳ）分析，定性考察了原水的有机物污染状况及以上两种工艺对有机物污染的控制情况．１试验部分１．１试验原水水质试验期间原水水质部分指标见表１．表１原水水质编号指标含量１浊度（ＮＴＵ）６．４～１２．６２ＵＶ２５４（ｃｍ－１）０．０１８～０．１１６３ＣＯＤＭｎ（ｍｇ／Ｌ）４．２～４．８４色度１５５碱度（ｍｇ／Ｌ）１７６～１８２６氨氮（ｍｇ／Ｌ）０．１～０．２５７有机氮（ｍｇ／Ｌ）０．０８～０．２８亚硝酸氮（ｍｇ／Ｌ）０．０３０～０．０９１９硬度（ｍｇ／Ｌ）２９４～３０８１０ｐＨ值８．０４～８．２３收稿日期：２０１５－０３－１８；修回日期：２０１５－０６－１９．基金项目：国家８６３高技术研究发展计划（２００２ＡＡ６０１１４０）第１作者简介（通信作者）：陈伟仲（１９８０－），男，辽宁葫芦岛人，中国石油天然气管道工程有限公司工程师，硕士，研究方向：安全饮用水保障技术，Ｅ－ｍａｉｌ：２６１１７４８８０＠ｑｑ．ｃｏｍ．１．２试验装置１．２．１工艺流程本试验在两套平行的中试系统上进行，系统工艺流程见图１．１．２．２工艺参数每套系统的设计流量为５．０ｍ３／ｈ，在第一套系统的预氧化罐前投加高锰酸盐复合剂１．０ｍｇ／Ｌ，然后顺序投加氨氮０．３２ｍｇ／Ｌ，氯２．０ｍｇ／Ｌ，预氧化工艺反应时间为１０ｍｉｎ，此时水中的氯均以化合氯（氯胺２．０ｍｇ／Ｌ）的形式存在；混凝工艺采用机械混凝方式，混凝剂为ＦｅＣｌ３，投量为６ｍｇ／Ｌ，机械混合１ｍｉｎ；反应池内的絮凝反应时间为１０ｍｉｎ；气浮工艺的反应时间为１５ｍｉｎ；砂滤池滤速为７．８６ｍ／ｈ，滤上水头为１．１ｍ，砂砾承托层厚为２００ｍｍ，双层滤料，下层石英砂厚为４００ｍｍ，上层无烟煤厚为６００ｍｍ．第二套系统不投加预氧化剂，采用常规的混凝、气浮、砂滤工艺，其混凝剂投加量及各工艺处理阶段的参数均为与第一套系统相同．运行稳定后连续检测滤后水的各项指标．１．３检测指标与仪器检测指标与监测方法见表２．表２指标与检测方法编号指标仪器检测方法１浊度Ｈａｃｈ２１００型浊度仪分光光度法２ＵＶ２５４７５２型紫外分光光度计分光光度法３ＣＯＤＭｎ酸式滴定管等酸式滴定法４有机物种类及峰面积ＨＰ５８９０Ⅱ／５９７２色质联机仪（详见１．４）１．４ＧＣ／ＭＳ测定方法采用色谱纯二氯甲烷、正己烷、丙酮、乙醚、四氢呋喃，浓缩５００倍做色质联机（ＧＣ／ＭＳ）空白分析，不出０９河南师范大学学报（自然科学版）２０１５年杂峰为宜．活化Ｃ１８小柱：分别用市售色谱纯二氯甲烷、甲醇等各５ｍＬ分别冲洗小柱子，去除柱内杂质并使之活化．小柱活化后，用３～５ｍＬ无有机物的水冲洗小柱，在未完全将水放出的瞬间过滤水样，一般在８～９ｍＬ／ｍｉｎ左右．吸附和洗脱：分别用高纯ＨＣｌ试剂将水样ｐＨ调至小于２．０．由于试验原水及工艺出水含有悬浮杂质，容易堵塞Ｃ１８小柱．因此，水样皆应先用滤纸过滤．取滤后清液通过Ｃ１８小柱抽滤吸附（滤纸经过溶剂及纯水多次润洗方可使用），取富集吸附后的原水