生物活性炭去除水中天然有机物的性能研究_程爱华

水中存在许多天然有机物（NOM），其中大约40%～90%的物质为腐殖酸和富里酸[1]。水中的腐殖酸不仅会影响给水处理工艺处理效果（尤其是混凝效果），还会和氯反应生成三卤甲烷等致癌的消毒副产物[2-3]。为保障供水安全，必须从水中去除。常规水处理工艺只能去除大约30%左右的NOM[4]。目前进一步的处理方法有高级氧化技术、活性炭吸附和膜处理工艺等[5-8]。但高级氧化技术处理费用较高，活性炭吸附技术存在吸附饱和的再生困难等问题，膜处理工艺存在投资和操作费用较高等问题。使用生物活性炭处理水中NOM，可以充分利用活性炭的吸附作用，同时利用微生物的生物降解作用对富集到活性炭表面的NOM进行处理，不需要进行活性炭的再生操作。研究以长良川河水为对象，用动态挂膜的方法进行了生物活性炭反应器的挂膜，以溶解性有机碳（DOC）和260nm处的紫外吸光度（UV260）作为NOM含量的衡量指标，对比研究了生物活性炭（BAC）和粒状活性炭（GAC）对水中NOM的去除效果，探讨了进水NOM含量、空床停留时间（E-BCT）对去除效果的影响，考察了进出水NOM相对分子质量分布的变化。1材料和方法1.1试验材料试验用水：取自日本岐阜市长良川，NOM含量较低（平均DOC的质量浓度为0.53mg·L-1）。高含量NOM水采用泥炭水，取自日本北海道空知郡北村，NOM含量较高（平均DOC的质量浓度为8.20mg·L-1）。所有水样经0.45μm滤膜过滤，去除微生物及悬浮杂质。活性炭：GAC，选用Filtrasorb-400，该活性炭应用范围广，基础数据多。平均孔径1.20nm，孔容积为0.566cm3·g-1，比表面积为950m2·g-1。活性炭经磨碎过筛，取粒径1.0～1.19mm部分，用去离子水冲洗后，在105℃下烘干12h，储存在干燥器内备用。微生物：取自日本岐阜市长良川底泥，质量浓度为5100mg·L-1，共500mL，以9.0mL·min-1的体积流量循环48h进行挂膜。1.2试验装置试验用水经泵加压以2.5mL·min-1的体积流量流经填充GAC或BAC的小柱，填充高度为20cm，孔隙率为13.0%，空床接触时间（EBTC）为39.2min。为对比处理效果，采用2个小柱进行并行试验。1.3测试方法及仪器以UV260和DOC含量作为指标衡量水中NOM含量。UV260：水样经0.45μm滤膜过滤后，采用紫外可见分光光度计（U-3210）测定；DOC含量：水样经0.45μm滤膜过滤后，采用TOC分析仪（TOC-810）测定。相对分子质量分布：采用高性能尺寸排阻色谱生物活性炭去除水中天然有机物的性能研究程爱华1，郭璇2，李富生2（1.西安科技大学地质与环境学院，西安710054；2.日本岐阜大学工学研究生院，岐阜501-1193）摘要：以日本岐阜市长良川河水为研究对象，探讨生物活性炭（BAC）小柱和粒状活性炭（GAC）小柱去除天然有机物（NOM）的效果。结果表明，BAC可以去除水中的NOM，处理效果优于GAC吸附。BAC对水质变化有一定的抵抗力，可以延长活性炭使用寿命。试验过程中，空床接触时间为39.2min，DOC的平均去除率为51.1%，UV260的平均去除率为84.7%。关键词：生物活性炭；天然有机物；去除；空床停留时间中图分类号：X522文献标识码：A文章编号：1000-3770(2011)10-0083-003收稿日期：2011-02-15基金项目：日本学术振兴会科研资助项目（21360251）作者简介：程爱华（1977－），女，博士，副教授，从事环境工程方面的教学和研究工作联系电话：029-85583188；E-mail：cah_cheng@126.com第37卷第10期2011年10月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.37No.10Oct.,201183DOI:10.16796/j.cnki.1000-3770.2011.10.022测定，测定条件为：二氧化硅填充柱（GL-W520-X10.7mm×450mm），紫外检测器（LC-10AV），检测波长260nm，流动相（0.02mol·L-1Na2HPO4+0.02mol·L-1KH2PO4水溶液），过柱体积流量0.5mL·min-1，用相对质均分子质量分别为1430、4950、6530的磺化聚苯乙烯校准，回归方程为lgMm=(-0.1096t/min)+5.029，其中t为保留时间。2结果与讨论2.1处理效果原水及BAC、GAC处理后出水NOM含量随时间的变化见图1。由图1可知，在130d的运行期间，BAC、GAC的出水NOM含量随着进水的改变而改变，BAC小柱中，DOC的平均去除率为51.1%，UV260的平均去除率为84.7%；GAC小柱中，DOC的去除率为3