给水处理消毒副产物生成控制方法 2页

环保技术ISSN1672-9064CN35-1272/TK给水处理消毒副产物生成的控制方法董斌（福建工程学院福建福州350108）摘要介绍化学混凝、活性炭吸附、薄膜技术、臭氧处理等方法在控制水处理消毒副产物中的各自特点及适用性。关键词化学混凝活性炭吸附薄膜技术臭氧处理消毒副产物中图分类号：TU991.25文献标识码：A文章编号：1672-9064(2011)02－0084－02在1974年第1种在饮用水中由氯化作用而产生的卤化水处理程序中，活性炭处理的主要目的是为了去除臭味消毒副产物（DBPs）被发现后，消毒副产物的问题也开始为的物质，但是现在却逐渐将其应用于水中毒性及致癌物质的人们所重视，而针对消毒副产物的控制或去除主要可分为2去除。然而，活性炭表面具有许多微小的孔隙，但是大分子有部分①控制形成消毒副产物的前驱物质；②降低或去除已形机物并无法扩散进入孔隙中与活性炭表面接触，因此活性炭成的消毒副产物。后续水处理的研究及发展均朝向降低消毒对于腐植质等大分子有机物质的吸附效果并不理想。研究指副产物而努力，许多的处理程序已被提出，包括：化学混凝、出，只有低分子量的部份才能被活性炭所吸附，而且证实活活性炭吸附、薄膜分离、臭氧氧化、结合臭氧与生物处理等。性炭吸附并非一个去除腐植质的选择程序，如果要使活性炭1化学混凝功能发挥的话，则必须要有良好的前处理，能将大分子量的传统净水程序对有机物的去除主要是由混凝沉淀过程，有机物去除或降低其分子量。由于活性炭具有较大比表面积混凝剂与有机物所发生的电价中和－沉降将有机物自水中移的特性，当活性炭使用一段时间后即具有生物性，对于活性除。混凝对高色度原水中的腐植酸或黄酸等大分子有机物有炭表面而言有机物与微生物的反应去除率远大于吸附机制良好的去除效果，但是对小分子或亲水性强的有机物去除效的去除率，特别是针对水中溶解性有机物。以阴离子树脂结果则较差，因此，传统混凝处理有时仍不易将有机物去除。混合活性炭床的研究发现，对于有机前质的去除率可以达到凝去除有机物依据不同的混凝剂种类、混凝剂量、pH值、搅90％，亦即阴离子树脂可以提高活性炭对于有机物的去除效拌、化学剂的添加顺序等因子以及不同的水质状况而有不同率，而且不需要较深的活性炭床或经常更换活性炭床。美国的去除效果。文献中显示化学混凝可以去除消毒副产物的前环保署亦提出活性炭对于人工合成化学有机物、THMs、驱物质并降低水中已形成的消毒副产物本身的浓度。铝盐经HAAs等物质皆能有效去除。常被用来去除水中的有机物质。研究表明以50mg/L的铝盐3薄膜分离混凝剂量将可以降低70％的三卤甲烷形成潜能。当以铝盐薄膜技术在水处理中主要的应用为盐类的去除，但现在为混凝剂在pH=5.5时，形成了Aluminum-Humat的不溶性却逐渐转变为多重功能，包括：消毒副产物控制、消毒，浊度化合物与铝的氢氧化物产生吸附并形成共沉降，对消毒副产的去除，无机及合成有机物的去除。薄膜在使用上有几项优物的前驱物质有良好的去除率。使用金属盐类及高分子聚合势①能提供较高质量的出流水。②较小的系统操作需求。③物共同混凝的结果已经证实能够成功运用于水中腐植质的操作维护容易。④较少使用化学物质。⑤较低的污泥产生。一去除。亦有学者以加强混凝（EnhancedCoagulation）来提高对般水处理薄膜分离技术有4种：RO、NF、UF、MF。UF及MF于有机物的去除效率，而增进混凝来去除消毒副产品前驱物因通孔孔径较大，故只适合于水中微粒及微生物的去除；RO质主要依赖下列因素，包括：pH值、碱度、混凝剂种类及剂量膜的通孔孔径最小可将离子完全去除；而RO及NF则可应及水中有机物的种类及浓度。虽然腐植质能够被有效的混凝用于NOM的去除。程序所去除，但是其混凝操作的最佳pH范围较窄（约5～6虽然薄膜分离对消毒副产物前驱物质有不错的去除效之间），若原水pH值超过此范围，则所需的混凝剂加药量将果，但是在水处理厂实用层面上仍存在一些缺点［1］，包括：①明显增加。因此，化学混凝能有效去除形成消毒副产物的主水中悬浮固体、浊度及有机物容易造成薄膜阻塞，因此，在进要前驱物质、高分子量的腐植质，但对于低分子的非腐植质入系统前应该进行前处理。②NF会去除水中碱度，造成过滤则去除效果不佳，而前氧化的使用将导致高分子量的有机物后的水质具有腐蚀性，因此，处理后的水必须添加适当碱度。转变成低分子量的有机物，可能会增进或降低混凝对于水中③定期更换、清洗薄膜的成本较高及所需动力费用亦较高。有机物的去除效果。④不同的水质条件会影响薄膜的操作，如何选择适合的薄膜2活性炭吸附材料至今尚无定论。⑤薄膜分离产生的废弃水量高达总水量作者简介：董斌（1975～），男，福建罗源人，福建工程学院环境与设备工程系讲师，硕士，主要从事城市给水排水方面的研究工作。2011．NO．2．84\n环保技术ISSN1672-9064CN35-1272/TK的15%，较传统水处理厂的平均废弃水量（5%～10%）高出许解性，在处理程序中若未将这些物质去除，将可能导致配水多。薄膜的阻塞通常发生在高浓度的有机物以及高浊度的原管网中微生物的快速繁殖生长，并破坏出水水质、加速管线水，而在UF膜上形成了第2层的泥饼反而提高了有机化合腐蚀的速率、增加水生疾病的可能性，甚至会与管网中的余物的去除率。MF及UF的使用对于浊度、水中的背景有机氯反应形成消毒副产物。因此，若能在臭氧氧化单元之后使物、三卤甲烷前驱物质及金属（Fe、Mn、Al）等都有显着的去用生物处理程序来降解那些已被臭氧氧化成易于生物分解除，而以UF结合PAC或GAC吸附增加了背景有机物、溶解的有机物质，将可有效地控制消毒副产物前驱物质的浓度来性有机物以及微量污染物如农业化学污染物的去除。在正常稳定供水质量［2，3］。臭氧处理配合后续GAC生物滤床，在欧的操作下UF同时也可有效地去除水中的颗粒、细菌以及寄洲地区，例如德国、法国等早有实厂经验，邻近国家日本也利生虫。高渗透性的MF在高通量及回收下已有较高的有机物用此套方法配合传统处理流程以处理受污染的水源。去除，减少了无机物阻塞，增加再利用的可能性。臭氧后接生物处理单元主要以活性炭床以及砂滤床24臭氧处理种，其中活性炭床的去除效果又比砂滤床来得好，主要因为臭氧由于具有高的氧化电位（+2.07V）因而被广泛地使GAC的有效面积比砂滤床来得大，GAC不规则的表面提供用在净水程序的处理单元中，而臭氧在净水程序中主要应用了适合微生物生长的位置，使微生物不因剪应力的影响得以在前氧化、中段氧化以及后消毒等单元。通常前氧化的使用在GAC表面附着生长，臭氧氧化后的副产物因其分子量较可以去除无机的化合物，如色度、浊度、悬浮固体物以及臭味低得以扩散进入活性炭孔隙中，腐植质则因其分子量较大而物质，同时也会增进混凝-胶凝单元效率。中段氧化则有助于无法进入孔隙中与微生物作用。研究发现在经过臭氧氧化后毒性微量有机物的去除、三卤甲烷前驱物质的去除并且增加BDOC增加了20％，对于DOC的去除率O3－BAC处理后却比有机物的生物可利用性。臭氧在净水程序上应用的特点：①单独的BAC增加了20％。以长时间的模厂试验发现，臭氧-可降低消毒副产物的前驱物质。②前臭氧可提升或降低混凝生物活性炭对于DOC以及THMFP分别有36％及57％的去程序处理效率。③有机物经氧化后可增加其生物可降解性。除效果，同时臭氧也显著地增加DOC的生物可降解性（由④去除色度及臭味。⑤抑制Giardiamuriscysts以及Cryp-7％增加到32％），对于DOC及THMFP的去除率并不受到温tosporidiumoocysts的活性。虽然臭氧降低了加氯消毒副产物度的影响。亦发现臭氧-生物活性炭对于BDOC以及消毒副的前驱物质，但是也可能在去除有机前质的过程中，形成新产物前驱物质有良好的去除效果，因微量有机物的减少使得的前驱物质而且也产生了无机臭氧氧化副产物－溴酸盐，同需氯量（ChlorineDemand）降低，也减少了消毒副产物的生时也增加了有机物的生物可降解性，相对地也增加了配水管成。研究发现以臭氧-生物过滤将可减少70％～80％的网中微生物再生长的机会，有鉴于此，一般常在臭氧程序后THMFP、HAAFP及chloralhydrate，使用混凝－臭氧氧化－生接一活性炭过滤床，一方面可降低或去除臭氧氧化过程中产物过滤的好处在于虽然DOC的反应最小，DBPFP去除降低生的溴酸盐，同时当活性炭床处理一段时间后，具有生物活了后消毒的需氯量，结合的处理程序可达到去除60%～70％性，可利用生物处理的方式降解臭氧氧化后所产生的副产的DOC，而单独使用臭氧-生物过滤只有40%～50％的去除物，以增加配水管网中的生物稳定性，并且降低需氯量，减少率。利用臭氧结合生物处理研究消毒副产物前质的去除效消毒副产物的生成。率，结果发现加入预臭氧处理后可将形成HAAs前趋物质的由于前臭氧改变了胶体表面的界达电位，使得大量的去除率由未使用臭氧时的25%提高到70%，显示臭氧处理TOC由胶体共沉降及吸附的方式而被大量去除。因此，前臭能提高HAAs前趋物质的生物分解性。总之，臭氧氧化增加氧在某些条件下提高了混凝对有机物的去除效率，减少了加了水中有机物的生物可降解性，也增加了配水管网中微生物氯消毒副产物的生成，而影响前臭氧提升混凝的因素很多，再生长的潜势，但这些生物可降解的有机碳则可藉由生物活主要可分为原水水质特性以及处理条件参数2部分，水质特性炭单元来控制与降低，并且已经证实有不错的去除效果。性包括：pH、TOC、浊度、硬度、碱度、藻类浓度、还原性离子以6结语及锰，处理条件参数则包括：臭氧的剂量、臭氧接触时间、混通过合理的水处理工艺能够将消毒副产物的生成量降凝剂的种类及剂量的影响。此外，在臭氧为基础的高级氧化低到最低，随着社会的发展，民众对水质的要求越来越高。这程序在净水程序的应用上，是以O3/H2O2/UV的结合来应用，2者必然促使用水指标趋于严格，城市水厂则必须改善工艺5结合臭氧与生物处理以提高水质。臭氧－活性炭和薄膜深度处理工艺均能很好地有机物经臭氧氧化后形成的臭氧副产物，由于臭氧的氧控制消毒副产物的产生。化除了将腐植质转变成非腐植质之外，同时也增加了有机物的极性以及亲水性，减少了双键和环状结构并且转换成低分参考文献子量有机物，这些副产物包括：aldehydes、carboxylicacid、aldo1王晓云，付爱民，陈启良.双膜深度水处理技术在台湾某净水厂中的应用.中国给水排水，2009，25(14)acids以及ketoacids，都同样具有较高的生物可降解性。研究2王晓云，车向然，吴亚平.高雄市澄清湖高级净水厂处理工艺及效发现处理水经臭氧氧化后，配水管网中AOC浓度增加了果.给水排水，2009，35(1)100％，同时生菌数亦明显增加。显示水中有机物经臭氧氧化3刘文君，王占生.积极推动我国给水深度处理技术的研究和应用.给后不但结构与分子量改变，同时也增加了有机物的生物可降水排水，2009，35(3)2011．NO．2.85