饮用水处理中臭氧化副产物生成与控制研究

第42卷第6期902016年6月．水处理技术TECHNOLJ0IGYOFWATERTREATMENTVO1．42NO．6Jun一2016DOI：10．16796~．cnki．1000—3770．2016．06．020饮用水处理中臭氧化副产物生成与控制研究王永京，杨凯z，于建伟，韩珀，沙净，李涛s(1．北京工商大学食品学院环境科学与工程系，北京100048；2．中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室，北京100852；3．郑州自来水投资控股有限公司，河南郑州450013)摘要：以含溴黄河水为水源，利用中试连续实验，评价臭氧．生物活性炭(O．BAC)深度处理工艺对c0D及嗅味的去除效果，重点研究了臭氧氧化过程中溴酸盐、甲醛等副产物的生成与控制效果。研究发现，0．BAC工艺能有效降低CODw和嗅阈值(TON)，在不同水质条件下，臭氧量为2．0mgm时溴酸盐的生成量存在超标风险(10L)，且导致甲醛大量生成，为29．07g／L。投加过氧化氢能够有效控制溴酸盐，当氧消耗量为3．0mg／L以下时，HO为2．O～3．0mg／L能将溴酸盐控制在标准内，投加H：O对甲醛生成产生一定影响，随着HO投加量增加，甲醛生成量先增加后又有所降低。关t诩：臭氧一生物活性炭；溴酸盐；甲醛；过氧化氢中图分类号：TU991．25文献标识码：A文章编号：10003770(2016)06．0090．004饮用水臭氧．生物活性炭(O一BAC)深度处理工艺能够有效地去除部分难降解有机物及嗅昧物质，而受到广泛关注和应用。然而在臭氧氧化时，能够生成溴酸盐、醛类、羧酸等副产物[”。溴酸盐被证明具有致癌性，在饮用水标准中限值为10L，醛类物质如甲醛、乙醛、乙二醛等被列入致癌或疑似致癌物质行列_21。投加H：O能够有效控制溴酸盐生成，然而其控制效能随水质不同而有所变化_3-4]。有研究发现在利用HO一0进行处理时，比单独使用0生成更多的醛_5_，然而在饮用水处理中不同的HO用量对醛类物质的影响尚不清楚。本研究以含溴黄河进水水为水源，通过常规工艺及O一BAC中试实验，研究臭氧化副产物溴酸盐及甲醛的生成情况，并考察HO：对溴酸盐和甲醛控制的影响，揭示臭氧化副产物生成与控制规律，为水厂生产提供技术支持。1实验部分1．1中试工艺流程及参数中试研究在以黄河水为水源的某水厂中建立的连续运行装置上完成，黄河原水经过预沉池去除泥沙之后进入该装置，其主要由常规工艺(混凝、沉淀、砂滤)及臭氧一生物活性炭深度处理工艺组成。该中试实验装置的工艺流程见图1。屠卑排前图1中试装置工艺流程Fig．1Schematicapparatusofthepilotscaletest收稿日期：2016—01—12基金项目：北京工商大学青年基金(QNJJ2014—12)；青年教师创新团队项目(PXM2013—014213o00106)；国家科技支撑计划(2014BAC27B00)；学科建设一重点学科一环境工程(PXM2014—014213—000037)作者简介：王永京(1983一)，博士，讲师，研究方向为饮用水污染与控制；电子邮件：wangyongiing@btbu．educn联系作者：于建伟，博士，副研究员；电子邮件．jwyu@rcees．ac．cn王永京等，饮用水处理中臭氧化副产物生成与控制研究9l本中试研究中，常规工艺段进水水量为800L／h，混凝过程中所用混凝剂为聚合氯化铝(PAC)，助凝剂为活化硅酸，分别投加3．2、0．8mg／L，之后快速搅拌(220r／min)1min，慢速搅拌(100r／min)5min与50r／min搅拌10min。沉淀池为斜管沉淀池结构，水力停留时间40min。砂滤池为有机玻璃材料制成，滤层高为1100mm，内径300mm，石英砂滤料的直径0．95～1．35mm。臭氧一生物活性炭深度处理工艺进水水量为500L／h，其中臭氧处理由不锈钢材质的反应柱I(有效体积为38．0L，高3000mm)与反应柱II(有效体积为82．8L，高度为2200mm)组成，水力停留时问分别是4．6、10．0min。用于臭氧流通的管路均为聚四氟乙烯材料。臭氧气体由同林科技臭氧发生器(型号为CF．YG20)制成后，经由反应柱I底部曝气板进入该反应柱，然后进入反应柱II内停留反应，最后进入生物活性炭(BAC)反应柱，其由有机玻璃制成，有效体积为13．5L内径120mm，空床提留时间12．0min。BAC为某水厂臭氧一生物活性炭工艺中活性炭池用炭，运行时间在2年以上。在投加过氧化氢的实验中，利用泵将过氧化氢通入臭氧反应柱I进水管道中，与其混合后进入反应柱I。1．2原水及滤后水水质原水及滤后水水质见表1。表1原水及滤后水水质指标Tab．1Characteristicsofrawwaterandfiltrate