氯氧化论文剖析

兰州交通大学毕业论文摘要采用预氯氧化联合粉末活性炭（PAC）吸附工艺对腐殖酸配水进行试验，试验的主要内容是次氯酸钠投加量及接触时间的确定、PAC投加量及吸附时间的确定、次氯酸钠单独预氧化效果分析、预氯联合活性炭效果分析。试验结果表明，预氯氧化联用粉末活性炭吸附工艺对有机物的去除具有较好的效果。预氯氧化－粉末活性炭吸附工艺对有机物的去除包括两个过程：预氯氧化和粉末活性炭吸附。即在对有机物的去除上，先发挥次氯酸钠的强氧化能力，将有机物氧化成可降解的小分子有机物，接着利用活性炭良好的吸附性能将其吸附。预氯氧化工艺中，次氯酸钠最佳投加量为1mg/L，最大投加量为8mg/L，最佳接触时间为40min。粉末活性炭吸附工艺中，粉末活性炭（PAC）最佳投加量为20mg/L，最大投加量为100mg/L，最佳吸附时间为20min。当次氯酸钠与粉末活性炭均选用最佳投加量时，CODMn去除率达到36.00%，UV254去除率达到45.05%。关键词：次氯酸钠，粉末活性炭，有机物，腐殖酸I兰州交通大学毕业论文AbstractAdoptingjointpowderactivatedcarbon(PAC)adsorptionchlorineoxidationprocesstotesthumicacidwaterdistribution,themaincontentofthetestisthedeterminationofsodiumhypochloritedosingquantityandcontacttime,thedeterminationofPACdosingquantityandcontacttime,sodiumhypochlorite,chlorineoxidationeffectanalysis,incombinationwithactivatedcarbonaloneeffectanalysis.Thetestresultsshowthatchlorineoxidationcombinedpowderactivatedcarbonadsorptionprocessonorganicmatterremovalhasagoodeffect.Preoxychloride-powderactivatedcarbonadsorptionprocessonorganicremovalincludestwoprocesses:preoxychlorideandpowderactivatedcarbonadsorption.Namelyonorganicmatterremoval,firsttousesodiumhypochloritestrongoxidationability,smallmoleculestooxidationoforganicmatterintobiodegradableorganics,andthenusingthegoodadsorptionperformanceofactivatedcarbonadsorption.Chlorineoxidationprocess,sodiumhypochloriteoptimaldosingquantityof1mg/L,maximumdosingquantityis8mg/L,thebestexposuretimefor40min.Powderactivatedcarbonadsorptionprocess,thepowderactivatedcarbon(PAC)optimaldosingquantityof20mg/L,maximumdosingquantityis100mg/L,theoptimaladsorptiontimeto20min.Whensodiumhypochloriteandselectstheoptimaldosingquantityofactivatedcarbonpowder,CODMnremovalratereached36.00%,UV254removalratereached45.05%.Keywords:sodiumhypochlorite,powderactivatedcarbon,organicmatter,humicacidII兰州交通大学毕业论文目录III目录..................................................................................................................................III1绪论..............................................................................................................................11.1水资源现状.........................................................................................................11.1.1中国水资源所面临的挑战......................................................................11.1.2关于微污染水源饮用水..........................................................................31.2给水处理中的预处理和深度处理技术.............................................................41.2.1吸附法和氧化法......................................................................................51.2.2臭氧－生物活性炭技术简介..................................................................61.2.3膜过滤技术...............................................................................................91.3次氯酸钠在给水中的应用.................................................................................91.3.1次氯酸钠特性...........................................................................................91.3.2次氯酸钠与二氧化氯、液氯的比较....................................................101.4研究的目的及主要内容...................................................................................122试验装置与试验方法................................................................................................142.1原水水质...........................................................................................................142.2试验仪器与设备...............................................................................................142.3高锰酸钾法测定化学需氧量...........................................................................153次氯酸钠预氧化效果分析........................................................................................183.1有效氯投加量及接触时间的初步选择...........................................................183.2预氯氧化对有机物去除率的效果分析...........................................................183.2.1相同投加量不同接触时间下有机物去除率的分析.............................183.2.2相同接触时间不同投加量下有机物去除率的分析............................333.3本章小结...........................................................................................................454预氯氧化联合活性炭吸附工艺处理效果分析........................................................464.1粉末活性炭投加量和吸附时间的确定...........................................................464.2次氯酸钠联合活性炭处理腐殖酸配水的效果分析.......................................464.2.1次氯酸钠选用最佳投加量时联用活性炭的效果分析........................46III兰州交通大学毕业论文4.2.2次氯酸钠选用最大投加量时联用活性炭的效果分析 484.3本章小结 49结论 51建议 52致谢 53参考文献 54IV兰州交通大学毕业论文绪论1.1水资源现状水，是生命之源，地球上最初的生命就是来自海洋。动植物的生长、生存都离不开水，我们的生存与发展同样离不开水，水是不可或缺的重要自然资源。地球表面覆盖有大量的水，海洋面积约占地球总面积的 71%，陆地面积占地球总面积的 21%[1]。其中海洋水约占总水量的 96.5%，陆地水约占3.49%，生物水占0.0001%，大气水占0.001%。海洋水是不能被直接利用的，可供利用的水是淡水，而淡水主要是陆地水，陆地水又分为河水、湖水、沼泽水、冰雪水、土壤水和地下水，其中冰雪水约占陆地水总量的68.7%，地下水约占陆地水总量的30.1%[1]。而且可供直接利用的淡水资源只占其中一小部分。由此可见，能直接被我们利用的水资源其实只是地球总储水量中很小的一部分。随着人口的急剧增长和经济高速发展，地表水和地下水受到污染。全世界的水资源已日益短缺，目前世界上许多城市供水不足，不少城市因超采地下水造成地表水下降。水资源短缺已成为 21世纪人类面临的重大难题，也成了影响我国经济能否持续发展的制约瓶颈。为了缓解水资源危机，只有采用各种有效方法节约用水和大力促进水资源的二次利用，提高水处理中的出水水质，我们才能得以在这个星球上生存。1.1.1中国水资源所面临的挑战（1）水资源总量中国是一个干旱缺水严重的国家。淡水资源总量为 28000亿m3，占全球水资源的6％，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，居世界第四位，其中地表水 2.7万亿m3，地下水0.83万亿m3，由于地表水与地下水相互转换、互为补给，扣除两者重复计算量 0.73万亿m3，与河川径流不重复的地下水资源量约为0.1万亿m3。按照国际公认的标准，人均水资源低于3000m3为轻度缺水；人均水资源低于2000m3为中度缺水；人均水资源低于1000m3为重度缺水；人均水资源低于500m3为极度缺水。中国目前有16个省(区、市)人均水资源量(不包括过境水)低于严重缺水线，有6个省、区(宁夏、河北、山东、河南、山西、江苏)人均水资源量低于500m3。若扣除难以利用的洪水泾流和散布在偏远地区的地下水资源后，我国现实可利用的淡水资源量则更少，仅为 11000亿m3左右，人均可利用水资源量约为 900m3，并且其分布极不均衡[1]。1兰州交通大学毕业论文（2）中国水资源的主要特点总量并不丰富，人均占有量更低。中国水资源总量居世界第六位，人均占有量为2240m3，约为世界人均的 1/4，在世界银行连续统计的 153个国家中居第88位[1-2]。地区分布不均，水土资源不相匹配。长江流域及其以南地区国土面积只占全国的36.5%，其水资源量占全国的 81%；淮河流域及其以北地区的国土面积占全国的 63.5%，[1-2]年内年际分配不匀，旱涝灾害频繁。大部分地区年内连续四个月降水量占全年的70%以上，连续丰水或连续枯水年较为常见[1-2]。（3）中国水资源面临的形势与挑战21世纪初期是我国实现社会主义现代化第三步战略的关键时期， 根据国民经济和社会发展预测，以下几个因素成为水资源需求的主要驱动力。人口增长。2030年我国人口达到高峰，接近16亿，预测2030年城镇生活用水定额为218L/人d，农村生活用水定额114218L/人d，则2030年生活用水量为951亿m3[2]。城市化发展。2030年城市化水平达到40%左右，城市工业和生活用水比例将进一步提高，农业用水基本维持现状水平[2]。产业结构调整。2030年国内生产总值达到53.8万亿元，三次产业的结构调整为7.9：48.5：43.6，预测2030年工业产值达到106.8万亿元，工业重心由南向北，由东向中西部转移，加重本已紧张的北方水资源形势，考虑产业结构的调整，2030年工业需水量达到1911亿m3[2]。粮食安全。在粮食立足自给的基本国策下， 按人均占有粮食450kg计算，人口高峰时的粮食产量要达到 7亿吨，通过节水措施提高农业水有效利用率，农业灌溉用水维持在现状水平，每年 3900亿m3[2]。综合上述，到 2030年，社会经济发展对水资源的需求低限达到 7100亿m3，在现状供水能力的基础上增加 1400亿m3。经专家分析，扣除必须的生态环境需水后，全国实际可能利用的水资源量约为 8000-9000亿m3，上述估计的用水量已经接近合理利用水量的上限，水资源进一步开发的潜力已经不大。国家防洪安全、生态安全、粮食安全，以及人民生活水平的提高和经济社会可持续发展对水资源保障提出了更高的要求 [2]。水资源是人类生产生活的最关键资源，可是如今，生态环境遭到严重破坏，水体污染严重，水资源的保护和水污染的治理成为现代社会最关注的问题。因此寻求微污染水源水处理对策和适宜处理技术是目前研究和实践的重点。（4）黄河水质现状2兰州交通大学毕业论文黄河水属于高浊度水，近年来，黄河水质污染逐渐加重，主要是因为近年来流域生产和生活用水量急剧增加，废污水排放量也随之增大，而污染治理严重滞后，部分企业未实现达标排放，加之农业耕作大量使用化肥农药，导致每年排入黄河的废污水量不断增加。同时，由于黄河流域生态环境退化、降水减少、水量偏枯，水体稀释和降解污染物的能力下降，引起流域水质变差。高浊水经过常规的混凝沉淀处理后，剩余浊度仍较高，因为使浊度降到 1NTU甚至0.5NTU以下有一定难度[3]，有些水厂虽然采用降低进水负荷解决此问题，但是产水量的降低又对水厂产生新的问题。在黄河中上游地区，如兰州、郑州等地，由于取水口离市区较远，水处理工作者们已付诸实施了一些行之有效的处理方法，例如修建庞大的蓄水池，使高浊水经过长时间的沉淀（10d以上），然后再引入水厂进行常规的混凝过滤处理[3]；但是，这些方法不可避免地存在两个方面的问题：一是蓄水池占地面积大，基建费用高，二是大量沉泥的处置困难，因而限制了它在整个黄河流域和其它浊度水系的运用。针对以多山而闻名的重庆来说，占地面积大的蓄水池难以实施；而单纯的增加混凝剂的投量不但增加制水成本，而且会因为水中残余铝的增加而对饮用水安全造成威胁；所以为了降低混凝后出水的剩余浊度，须考虑寻求能提高混凝效果的工艺,以提高现有的混凝工艺的效果。因此，寻求合理的水处理方案已经刻不容缓，研究表明，采用预氯氧化处理黄河水，可有效的去处水中CODMn，提高出水效果。1.1.2关于微污染水源饮用水微污染水源水的定义和特点微污染水源水一般是指水体受到有机物污染，部分水质指标超过地表水环境质量标准（GB3838-2002）Ⅲ类水体标准的水源水[4]。尽管污染物浓度较低，但污染物的种类较多、性质较复杂。经自来水厂混凝、沉淀、过滤、消毒的传统工艺处理后，未能有效去除污染[4-5]。微污染水源水中的有机污染物微污染水源水中的有机污染物大致可以分为两类 :一类是天然有机物(NOM)，包括腐殖质、微生物分泌物、溶解的植物组织和动物的废弃物等;另一类是人工合成的有机物，包括农药、商业用途的合成物及一些工业废弃物等[5]。微污染水源水中的氨氮污染3兰州交通大学毕业论文饮用水中的氨氮虽然对人类的健康没有什么直接影响， 但它同样反映了水源水受到的污染程度。在进行饮用水处理过程中，氨的存在会与氯反应生成氯胺，当饮用水中氯化了的氨超过0.2mg/L时会引起嗅和味的问题[5-6]。而且氨的存在会消耗大量的氯，降低了消毒剂的消毒效果。1.2给水处理中的预处理和深度处理技术随着经济的发展，对用水质量要求越来越高，给水处理正成为人们关注的焦点，在以往给水处理的基础上对原有工艺进行强化、深化、优化是一项刻不容缓的任务，为了达到水处理的要求，应根据实际情况选用合适的技术，有时往往将几种处理技术结合或复合使用。当然，传统成熟的给水工艺被新工艺完全取代也是不现实的，在我国现有经济和技术条件下，应优先考虑强化常规工艺，利用现有的供水条件，在保证供水安全性、可靠性、经济型的前提下，逐步合理使用新技术，不断提高水处理的质量和效率。给水处理的主要任务和目的是通过必要的处理方法去除水中杂质，以合理的价格、优良的水质水供人们使用 [6]。给水处理的方法应根据水源水质和用水对象对水质的要求确定。常规水处理工艺通常包括混凝、沉淀、过滤、消毒工艺，该工艺对水源水中的悬浮物、胶体物质和细菌的去除尤为有效，是目前我国饮用水处理的主要工艺。常规处理对水中的某些有机污染物也具有一定的去除作用，Semmens等人[7]发现传统处理工艺能够去除水中分子量相对较高的有机物，常规处理工艺对于水中微量有机污染物没有明显的去除效果，尤其是毒性较大的有机污染物数量在处理前后变化不大，在氯消毒过程中，氯与水中有机物反应生成的三卤甲烷（THMs）及其它卤代副产物中许多被怀疑是致癌物或诱变剂。面对水源水日益严重的污染问题和水质标准的日趋严格，常规水处理工艺遇到了严峻的挑战，为解决这一问题，水的深度处理技术和预处理技术相继出现。深度处理技术是指在常规处理工艺后，采用适当的处理方法，将常规处理工艺不能有效去除的污染物或消毒副产物的前体物加以去除，提高和保证饮用水质。预处理是在常规工艺之前采用适当的物理、化学和生物处理方法，对水中污染物质进行初步去除，以减轻后续工艺负荷，发挥水处理工艺的整体作用，提高对污染物的去除效果，改善饮用水水质。按照去除污染物的途径不同，预处理方法可以分为吸附法、生物法和氧化法。4兰州交通大学毕业论文1.2.1吸附法和氧化法吸附法吸附法主要有活性炭吸附和粘土吸附，活性炭吸附又可分为颗粒活性炭吸附和粉末活性炭吸附[8]。以活性炭为代表的吸附工艺是目前去除饮用水中有机污染物的首选工艺。 其活性炭是具有弱极性的多孔性吸附剂， 具有发达的细孔结构和巨大的比表面积， 对色、嗅、味、农药、消毒副产物、微量有机污染物等都具有一定的吸附能力。活性炭是用烟煤、褐煤等多种原料经碳化和活化过程制成的黑色多孔颗粒，其主要特征是比表面积大和带空隙的构造。 因吸附作用使水中溶解杂质在炭粒表面上的浓缩过程，而活性炭有着巨大比表面积，所以其吸附性能很好。活性炭对去除色度、嗅味、溶解性有机物特别是合成有机物有较高的去除作用，但其对小分子极性有机物（如醛、醇及THMs）去除效果不佳[8]。国外利用粉末活性炭去除水源水中色和嗅味物质， 已取得成功的经验和较好的去除效果。由于粉末活性炭投加后，将参与混凝沉淀过程，因此将混在混凝沉淀污染中。鉴于目前无很好的回收再生利用方法，只能作一次性使用，所以粉末活性炭作为预处理的费用相对较高，目前还难于推广应用。另外粘土特别是一种改性粘土，往往也是较好的吸附材料。其主要机理是粘土颗粒对水中有机物的吸附作用和交换作用。但同样由于投加的吸附物为一次性而无法回收，增加了排泥量，会给生产运行带来困难 [9]。（2）氧化法氧化法主要有生物氧化和化学氧化技术。生物氧化预处理是利用微生物的作用，去除常规处理工艺难以去除的有机物、亚硝酸盐氮、氨氮等污染物[9]。从目前国内外进行的研究和工程实践的总结可以看出，生物预处理大多采用生物膜的方法， 用于微污染水处理的主要生物处理工艺包括陶粒生物滤池和生物接触氧化法等技术。生物预处理工艺的主要优点是运行费用低 ,缺点是处理构筑物体积大 ,在低温条件下微生物的生长和活性受到一定的影响。 采用生物预处理技术，可以大大减少水中 THMs前体物的含量，有效去除 CODMn、浊度、叶绿素、氨氮、亚硝酸盐氮等，降低配水系统中使微生物繁殖的有效基质，从而改善出水水质，增加饮用水的卫生可靠性 [9]；在我国北方地区，如果采用生物预处理工艺，生物处理构筑物最好能建造在室内，但是这样就增加的水厂的建设费用，因此生物预处理技术在我国北方还没有得到充分的认可，需5兰州交通大学毕业论文要大规模的生产试验验证。通过在给水处理工艺前端投加化学氧化剂， 依靠氧化剂的氧化能力分解破坏水中污染物的结构，达到转化或分解污染物，强化后续处理工艺效果的一项预处理技术 [9]。在给水处理中化学预氧化的作用主要是去除水中微量的有机污染物、藻类、嗅味以及抑制消毒副产物等。有机物对胶体产生严重的保护作用，使之稳定性显著提高，难于脱稳，是目前混凝过程中存在的主要问题。化学预氧化能使地表水中的胶体物质脱稳，破坏有机物对胶体的保护作用，从而改善混凝、沉淀和过滤的效果。在化学预氧化过程中，氧化剂与水中多种成分作用，能够提高对污染物的去除效果，但有一些氧化剂在一定条件下也会产生某些副产物，各种氧化剂作为预氧化剂对给水处理效果的综合影响程度差别较大，目前，能够用于给水处理的氧化剂主要有氯、臭氧、二氧化氯、高锰酸钾、过氧化氢、高铁酸盐等。1.2.2臭氧－生物活性炭技术简介（1）臭氧氧化在水中通加臭氧来氧化水中有机物的处理方法即为臭氧氧化法[10]。臭氧可以通过直接的和间接的两种不同途径与水中的物质反应。臭氧氧化可以消除氯化、混凝和滤后水中的发霉、泥土和鱼腥等嗅和味，以及水的除色和病原性寄生虫的去除，还能使难生物降解的有机化合物，如富里酸、腐殖酸等容易降解，不过这样会导致易生物降解的有机物的浓度增高，为细菌的生长提供了营养基质，因此实际使用中，常把臭氧与能够去除溶解性有机物的后续工艺如活性炭吸附等结合使用，其主要目的不在于消毒，而在于去除水中有机物。因为经臭氧化后，大分子有机物被臭氧分解成小分子中间产物，而这些中间产物易被活性炭吸附，其后再加氯消毒，就消除了THMs产生的危险。从而达到水质深度净化的目的。臭氧生成原理是氧气经高压放电产生的，通常在现场以空气或氧气为原料用具氧发生器制取。臭氧是一种强氧化剂和消毒剂，其氧化能力约为氯的两倍。臭氧能氧化水中许多有机物和无机物，且与有机物作用后不产生卤代物，还可以控制藻类和所产生的复合有机物的嗅味，促进微絮凝作用，脱色效果好，经消毒后水质观感、口感均极大改善[10]。臭氧技术自1983荷兰第一次运用至今，经过100多年的发展，臭氧的生产技术有了很大的进步，其在给水处理中的作用也日益明显[10]。（2）BAC（生物活性炭）技术6兰州交通大学毕业论文进入本世纪六七十年代以来，由于全球性的环境问题日益加剧，饮用水水源的有机污染成为威胁饮用水安全的主要因素之一， 人们逐渐把注意从仅仅去除水中嗅味转移到去除三致（致癌、致畸、致突变）有机物上来，而活性炭去除有机物的寿命远低于去除嗅味的寿命[11]，因而水处理的费用大大提高，人们开始寻求强化活性炭的净化效能、延长其使用寿命的途径。欧洲应用臭氧和活性炭去除引用水中有机物时，发现活性炭滤料上有大量微生物，出水水质很好并且活性炭再生周期明显延长， 于是发展成为一种有效的给水深度处理方法，称为生物活性炭（BAC）法[11]。它是指由臭氧和活性炭吸附结合在一起的给水处理方法，是将臭氧化学氧化、活性炭物理、化学吸附、生物氧化降解技术合为一体的工艺。该工艺具有处理费用低、有机物去除效率高、效果稳定等特点。生物活性炭比活性炭有更好的出水水质，可以增加水中溶解性有机物的去除效率，延长活性炭的再生周期，减少运行费用；另一方面还可将水中的氨氮转化为硝酸盐，从而降低了三卤甲烷的生成量。德国 Nohne[12]水厂日处理水量 4800m3，采用生物活性炭工艺后 DOC（溶解性有机碳）减少了 50%，活性炭再生周期延长到 2年以上，加氯量也由 0.4－0.8mg/L降至0.2－0.3mg/L。然而采用生物活性炭工艺作深度处理要求不能预氯化，但对于许多水厂尤其在夏季，滤前不加氯极易造成滤池生物、藻类大量繁殖，导致滤池反冲洗周期大大缩短。（3）臭氧－生物活性炭技术的作用机理臭氧－生物活性炭对有机物的去除包括三个过程：臭氧氧化、活性炭吸附和生物降解。即在对有机物的去除上，先发挥臭氧的强氧化能力，将有机物氧化成可被生物降解的小分子有机物，接着利用活性炭良好的吸附性能将其吸附，再由吸附在活性炭上的生物对吸附的有机物进行生物降解，而臭氧分解后产生的氧，提高水中溶解氧，使水中溶解氧呈饱和状态或接近饱和状态， 又为活性炭处理中的生物降解提供必要条件 [13]。相应的研究和工程实践证明， BAC法能高效去除水中的有机物，且由于应用了生物技术，大大延长了活性炭的运行周期，比单纯的活性炭吸附延长 4－6倍，从而大幅度降低运行成本。（4）国内外研究现状臭氧生物活性炭饮用水深度处理方法是集臭氧氧化、活性炭吸附和生物降解于一体，以去除污染的高效性成为当今世界各国进行饮用水深度处理的主流工艺，现已广泛地应用于欧洲，美国，日本等上千座水厂中[13]。该项技术在我国正在逐步推广应用，目前在昆明、北京、常州、深圳、杭州、上海等城市已有应用。7兰州交通大学毕业论文研究表明，水中天然有机物(NOM)是深度处理的主要对象。通过臭氧氧化处理,NOM的物理化学特性和生物降解性会发生显著变化[12-13]。金鹏康、王晓昌等人[14]采用臭氧活性炭技术处理地表水为城市饮用水的研究表明，臭氧并不能将腐植酸这类有机物彻底氧化为无机物 ,而主要是改变了有机物的构造和性质；臭氧化的主要功效在于使有机物的分子量分布发生改变 ,将大分子有机物转化为小分子有机物,增加了水中小分子有机物的比例。吴红伟,刘文君,王占生等人[15]研究由臭氧氧化、生物处理、常规处理和活性炭吸附组成的臭氧组合工艺以及各单元工艺对饮用水源水中有机物的去除效果， 结果表明,由于预臭氧对有机物的氧化,减小了有机物的分子量,增加了可生物降解的有机物 ,从而强化了后续的生物处理和活性炭对有机物的去除；整个工艺对有机物的控制能力很好 ,UV254、DOC、BDOC、AOC、THMFP和HAAFP的去除率分别达到 95.1%、92.5%、98.4%、85.8%、63.1%和89.1%.预臭氧-生物陶粒的预处理对各有机物的去除效果在 50%左右,常规处理对各有机物的去除不尽相同 ,后臭氧-活性炭对有机物的去除达到了 60%左右[15]。（5）臭氧活性炭工艺特点以我国北京市田村山水厂 [16]为例，因原水中季节性地含有酚、农药有机磷、氨氮等污染物，如单独用臭氧处理，投加量在 4mg/L以上，电耗高，不经济，如只用活性炭则周期仅2-4月，成本太高，因此采用臭氧和活性炭联合使用工艺。BAC工艺特点：1）完成生物硝化作用，将 NH4+-N转化为NO3-；2）将溶解有机物进行生物氧化， 可去除mg/L级浓度的溶解有机碳（DOC）和三卤甲烷前体物（THMFP），以及ng/L到ug/L级的有机物；增加了水中的溶解氧，有利于好氧微生物活动，促使活性炭部分再生，从而延长了再生周期;臭氧如投加在滤池之前还可以防止藻类和浮游植物在滤池中生长繁殖。臭氧氧化工艺特点：1）氧化能力强，对脱色、除臭、杀菌、去除有机物和无机物具有很好的效果；2）无二次污染，制备臭氧只用空气和电能；操作管理方便。8兰州交通大学毕业论文1.2.3膜过滤技术膜过滤主要是利用膜的截留作用将水中污染物加以截留从而达到将其去除的目的[7]。膜技术有着良好的水质调节能力，去除污染物范围比较广，运行可靠，且不需投药，不会造成二次污染。但目前膜技术在水处理工艺中的大规模应用还面临着许多困难，比如膜阻塞和膜清洗问题难以解决，膜造价还较高等。事物总在不断地变化和发展，水处理技术也不例外，尽管活性炭吸附和臭氧氧化、生物活性炭等饮用水深度处理技术对于控制饮用水污染和提高水质都发挥了较好的作用，但这些处理技术也都有它们的局限性，不能完全解决水质污染，并且深度处理费用较高，是否可以考虑采用一些预处理技术来弥补它们的不足是目前人们关心的问题。1.3次氯酸钠在给水中的应用次氯酸钠是一种高效、安全的强力灭菌、杀病毒药剂。它在给水中应用广泛，尤其在预处理以及消毒工艺中，它与水的亲和性很好，能与水按任意比互溶，操作安全，使用方便，易于储存，可以在任意工作状况下投加 [17]。而且，次氯酸钠消毒液在水中不会产生游离态分子氯，所以，在消毒过程中一般难以发生因存在分子氯而引发的氯代化合反应，生成不利于人体健康的有毒有害物质。这为次氯酸钠代替液氯进行饮用水消毒奠定了基础。1.3.1次氯酸钠特性10％有效氯浓度次氯酸钠液体呈淡黄色， 有少量刺激性气味，清澈透明，易溶于水，pH=12，呈现强碱性；稳定性差于氯气，见光要分解随着次氯酸钠液温度升高，浓度会慢慢降低，影响有效氯成分，不易曝晒和久藏 ，要贮藏在密闭容器中。次氯酸钠具有强氧化性，和氯气氧化性相同，与人体皮肤接触有轻微腐蚀性，若不小心接触到皮肤，可用清水冲洗。而氯气泄漏能刺激人的眼，鼻 、喉以及上呼吸道等，引起中毒症状，对植物有危害作用。次氯酸钠液体投入水中，瞬时水解形成次氯酸和次氯酸根，因次氯酸是很小的中性分子，不带电荷，能迅速扩散到带负电的菌 (病毒)体表面，并通过细菌的细胞壁，穿透到细菌内，次氯酸极强氧化性破坏了菌体和病毒上的蛋白质等酶系统，从而杀死病原微生物[17]。次氯酸钠在水中水解。反应如下：9[17]，故而，在常规消毒领域，取消液兰州交通大学毕业论文NaCIO+H2O=HCIO+NaOH从上述反应式来看，次氯酸钠消毒液呈碱性。次氯酸钠消毒液起消毒作用的是HOCI，当HOCI逐渐因杀菌而消耗后，反应式向右进行，能够提供更多的碱度；当消毒液中的OH-逐步减少时，反应式也向右进行，能够产生更多的 HOCI，有利于消毒。可见，当混凝剂和次氯酸钠消毒液在水中混合，次氯酸钠消毒液的 OH-中和混凝剂水解产生的H+，水解反应将同时向右进行，水解充分，同时促进混凝、强化消毒。也就是说，次氯酸钠消毒液具有消毒作用，同时还能提供碱度[17]。1.3.2次氯酸钠与二氧化氯、液氯的比较目前，从水体消毒的种类来说，有氯气、次氯酸钠、漂白粉、三氯异氰尿酸 (二氯异氰尿酸钠)、二氧化氯、双氧水、臭氧等药剂和方式，此外还有紫外线消毒等一些手段。由于氯气在运输、存储方面存在安全隐患；在定量投加方面，因氯气在水中的溶解度较低，氯气容易散失，使得水中留存余量难以达到标准； 同时，氯气瓶气压不断变化，存在投加计量不够准确的问题；氯气具有极强的扩散性，对环境存在毒害作用；游离氯的高活性容易形成许多象四氯化碳一类的致癌物质氯的主张越来越多，也日益受到人们的关注。中小型自来水厂一般不再使用液氯，而多使用次氯酸钠液体进行消毒。当然，也可根据用水量的情况，采用其它消毒方法。如小量饮用水的消毒就可以采用诸如紫外线、臭氧、双氧水等手段进行灭菌杀毒。氯气、次氯酸钠、二氧化氯和臭氧都是工农业生产和日常生活中比较容易见到的几种强氧化剂，除臭氧以外，它们均为非天然存在的化学物质。一般都可以用作水体杀生剂。它们不仅具有灭杀细菌和病毒的功能，还能够漂白纸张、纤维以及用作化学合成等。广泛用于自来水消毒、游泳池水消毒、污水处理、循环水除藻、造纸工业、化学合成业、以及医药卫生和防疫等各个领域。氯气、次氯酸钠、二氧化氯和臭氧在物理化学性能上，以及实际使用中都有很大的区别。就这几种消毒剂的应用来讲，次氯酸钠最为安全有效，易于储存，使用最为方便[17]。次氯酸钠次氯酸钠的分子式是 NaOCl，属于强碱弱酸盐，它清澈透明，是一种能完全溶解于10兰州交通大学毕业论文水的液体。但由于次氯酸钠液不易久存，次氯酸钠多以电解低浓度食盐水现场制备。次氯酸钠液体可通过电解食盐水制备，这种设备称为次氯酸钠发生器。次氯酸钠的生成过程可以通过化学方程式表达如下：其总反应表达如下：NaCl+H2O→NaOCl+H2↑电极反应： 阳极： 2Cl--2e-→Cl2 阴极：2H++2e-→H2溶液反应：2NaOH+Cl2→NaCl+NaOCl+H2O就消毒而言，次氯酸钠液还是具有明显优势的。作为一种真正高效、广谱、安全的強力灭菌、杀病毒药剂，它同水的亲和性很好，能与水任意比互溶，它不存在液氯、二氧化氯等药剂的安全隐患，且其消毒效果被公认为和氯气相当加之其投加准确，操作安全，使用方便，易于储存，对环境无毒害，不存在跑气泄漏，故可以在任意环境工作状况下投加。事实上，次氯酸钠广泛用于包括自来水、中水、工业循环水、游泳池水、医院污水等等各种水体的消毒。次氯酸钠还能够破坏氰根离子，用作处理含氰废水。高浓度的次氯酸钠液体还可以用于剥离设备及管道上附着的沾泥。 次氯酸钠的杀菌原理主要是通过它的水解形成次氯酸，次氯酸再进一步分解形成新生态氧[O]，新生态氧的极强氧化性使菌体和病毒的蛋白质变性，从而使病源微生物致死。（氯气消毒的原理亦同）。次氯酸在杀菌、杀病毒过程中，不仅可作用于细胞壁、病毒外壳，而且因次氯酸分子小，不带电荷，可渗透入菌（病毒）体内与菌（病毒）体蛋白、核酸、和酶等发生氧化反应，从而杀死病原微生物。 R-NH-R+HOCl →R2NCl+H2O，同时，氯离子还能显著改变细菌和病毒体的渗透压使其丧失活性而死亡。在消毒方面，值得肯定的是，由于次氯酸钠发生器所生产的消毒液中不象氯气、二氧化氯等消毒剂在水中产生游离分子氯，所以，一般难以形成因存在分子氯而发生氯代化合反应，生成不利于人体健康的有毒有害物质。并且，次氯酸钠也不会象氯气同水反应会最后形成盐酸那样，对金属管道构成严重腐蚀。不过，它同氨可以发生反应，在水中生成微量的带有气味的氯氨化合物，但这种物质也是一种安全的杀生药剂，只是远不及次氯酸钠的杀生能力。就运行成本而言，采用次氯酸钠消毒的运行成本费用是很低的，稍比氯气高一些。根据英国所统计的一组数据表明，次氯酸钠同氯气成本相比大约为1.05：1.00[17]。二氧化氯二氧化氯的分子式是 ClO2，在高于11oC时，二氧化氯沸腾，成为一种黄绿色气体。它是一种极活泼的化合物，稍经受热，就会迅速而爆炸性分解为氯气和氧气。二氧化氯具有比氯气更大的刺激性和毒性。由于它是气体，易于扩散，受热又容易分解，在纤维11兰州交通大学毕业论文表面停留时间较短，并且与水反应还能生成具有较强漂白能力的 HClO2,能够不降解和损伤纤维，所以在造纸、印染等行业得到很好应用 [17]。二氧化氯作为一种强氧化剂，同样具有和氯相似的杀生能力。二氧化氯极其不稳定，不能象次氯酸钠那样可以运输，运输中很容易发生爆炸事故，所以只有依靠现场制备。一般都是通过氯酸钠同酸的反应制备得到。但是，氯酸钠与硫酸的反应十分剧烈，所产生二氧化氯几乎是爆炸性分解为氯气和氧气，这当然与硫酸在反应中大量放出热量有关。用化学方程式表达如下： 3NaClO3+3H2SO4→3NaHSO4+3HClO33HClO3→2ClO2↑+HClO4+H2O2ClO2→Cl2↑+2O2↑最为温和的方法是草酸与氯酸钠的反应生成二氧化氯气体：2NaClO3+2H224→CONa2C2O4+2H2O+2CO2↑+2ClO2↑国内一些厂家采用盐酸进行定量控制滴加氯酸钠的方法生成二氧化氯，这种设备有的可以获得最高不超过 50%的二氧化氯和大于 50%的氯气。一般来说，氯酸钠与盐酸发生反应过程比较复杂一些。如果使用稀盐酸反应，生成物可以获得二氧化氯和氯气的混合物气体，但规模制备还必须设防爆装置，操作也必须十分小心，因为二氧化氯受热很容易爆炸性分解：NaClO3+HCl（稀）→NaCl+Cl2↑+2ClO2↑+2H2O实际上，这个反应也是分为两步完成的，氯酸钠先同盐酸反应生成氯酸和氯化钠，氯酸随后分解成二氧化氯、氯气和水。当使用浓盐酸与氯酸钠反应时，生成物中只有氯气放出，而没有二氧化氯气。综上所述，次氯酸钠在给水预氧化和消毒方面比液氯以及二氧化氯具有明显的优势，以次氯酸钠代替液氯消毒是未来饮用水消毒的重要发展方向。1.4研究的目的及主要内容水中的有机物经预氯氧化后 ,具有更好的可生化能力 ,氧化产物更容易被后续的处理工艺所去除。本试验是采用预氯氧化 -粉末活性炭吸附工艺，实验的目的有两方面：其一探讨预氯氧化-活性炭吸附工艺对微污染水源水的处理效果，重点放在该工艺对原水中有机物的去除上；其二考察所处理污染水通过预氯氧化后，对有机物的去除效果及有机物相关特性分析。前文的论述表明，在我国地表水源水受污染程度日益严重的现状下，常规的饮水处理工艺存在明显的局限性，已不能与现有的水源和水质标准相适应。在已开发的新的微12兰州交通大学毕业论文污染水源水预处理技术中，预氯氧化 -活性炭吸附工艺是最有前途的方法之一。主要内容为：1）深入了解预氯氧化-粉末活性炭吸附工艺各单元的基本原理和作用。2）探讨预氯氧化-粉末活性炭吸附工艺对原水中有机物的的去除效果分析。13兰州交通大学毕业论文试验装置与试验方法2.1原水水质本试验所用原水为黄河水，试验期间正处于夏季黄河汛期，其水质特点浊度高且变化较大、有机物浓度不高、季节性水质变化不大，试验原水取水点位于兰州市安宁区宝石花路与北滨河路交界处，试验主要针对对该水体中有机物和氨氮的去除效果，进行研究。本次试验中，对有机物的检测包括CODMn、UV254。试验期间共取水样二次，水质变化范围如表2.1所示。表2.1 黄河上游兰州段水质一览表编取样时间pH水温（℃）浊度UV254CODMn(mg/L)号（NTU）A201304217.79209.990.0383.40B201305098.732210.700.0532.40根据4月18日至5月21日期间每天对原水指标的测定， 现将原水主要水质指标变化范围列表如下：表2.2水质指标变化范围表项目单位数值水温℃17-23浊度NTU4-22pH——7.0-8.9CODMnmg/L1.8-3.5UV254cm-10.035-0.095氨氮mg/L0.15-0.502.2试验仪器与设备现将试验期间分析各个水质指标时用到的主要仪器列表如下：14兰州交通大学毕业论文表2.3主要仪器表分析项目分析方法仪器型号浊度仪器法浊度仪2100QpH仪器法pH计pHS-3CCODMn酸性高锰酸甲滴定法电热恒温水浴锅HWS26UV254仪器法紫外/可见分光光度计752N水温仪器法水银温度计其他主要仪器与设备见下表：表2.4 其他仪器表设备名称型号生产商及备注电子天平CP224C磁力搅拌器79HW-1上海雷磁新泾仪器有限公司微滤膜膜直径50mm，孔径0.45六联搅拌器pH计pHS-3C型上海精密科学仪器有限公司雷磁仪器厂超滤杯中国科学院上海原子核研究所膜分离技术研究开发中心分光光度计752N上海精密科学仪器有限公司电热恒温水浴锅HWS-26上海恒科学仪器有限公司浊度仪2100P美国HACH公司2.3高锰酸钾法测定化学需氧量KMnO4在强酸性溶液中表现为强氧化剂：MnO4-+8H++5e-=Mn2++4H2O E0=1.51V在中性或弱酸性溶液中：MnO4-+4H++3e-=MnO2 +2H2O E0=0.59V在中性或弱碱性溶液中：MnO4-+2H2O+3e-=MnO2 +4OH- E0=0.59V15兰州交通大学毕业论文在强碱性溶液中，是较弱的氧化剂：MnO4-+e-=MnO42- E0=0.56V在酸性条件下，高锰酸钾具有很高的氧化电位。因此它能将溶液中多数有机物氧化，并以化学耗氧量表示。以比较水中有机物含量的大小。化学耗氧量的测定，如以高锰酸钾作氧化剂，通常有两种方法 :酸性条件下和碱性条件下，两者都以煮沸为主。（1）在酸性溶液中测定化学耗氧量高锰酸钾在酸性中呈较强的氧化性，在一定条件下(煮沸过程中)，使水中还原性物质被氧化，反应式如下：4MnO4-+5C+12H+=4Mn2++5CO2+6H2O然后加入过量的草酸钠标准溶液还原未反应的高锰酸钾：2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2 +8H2O再以高锰酸钾标准溶液回滴过量的草酸钠，利用水样消耗的高锰酸钾的量，计算水中还原性物质的量。从而求得水中的需氧量。用氧含量 (mg/L)表示。实验步骤：(1)量取适量水样置于 250mL锥形瓶中，用蒸馏水稀释至 100mL。(2)加入10mL1:3硫酸溶液，摇匀(当水样中有氯离子时，加硫酸银加以掩蔽 )。(3)用移液管精确加入 10mL0.01mol/L高锰酸钾标准溶液，在电炉上准确煮沸 10min后停止加热(煮沸时，控制温度，不能太高，防止溶液溅出。严格控制煮沸时间，也即氧化-还原反应进行的时间，才能得到较好的重现性 )。(4)迅速加入10mL0.01mol/L草酸钠标准溶液，此时溶液应褪色。(5)继续用0.01mol/L高锰酸钾标准溶液滴定至微红色，并经 1min不消失为止。记录0.01mol/L高锰酸钾标准溶液的消耗量 V1(mL)。同时作空白实验。(6)KMnO4标准溶液校正系数(K)的测定：在上面滴定完的溶液中，加入10.00mL0.01mol/LNaC2O4标准溶液，用0.01mol/LKMnO4标准溶液滴定到浅粉色 30s不褪为终点。记录消耗 KMnO4标准溶液的体积 V2(mL)。K=10/V2(7)结果计算：COD(O2,mg/L)=[(10.00+V1)K-10.00-V0]C81000/V式中：V0——空白消耗高锰酸钾标准溶液的体积(ml)V1——水样消耗高锰酸钾标准溶液的体积 (ml)V——水样体积(mL)K——KMnO4标准溶液校正系数16兰州交通大学毕业论文C——高锰酸钾标准溶液的浓度(mol/L)8——1/2氧原子的摩尔质量(g/mol)（2）在碱性溶液中测定化学耗氧量氧化有机物的反应在碱性溶液中比在酸性溶液中快，采用加入过量KMnO4并加热的方法可进一步加速反应。测定时加入一定量过量的KMnO4标准溶液到有10%NaOH溶液的试样中，溶液中发生如下反应：C-有机物+MnO4-+3OH-CO32-+MnO42-+H2O待溶液中反应完全后将溶液酸化， MnO42-歧化成MnO4-和MnO2，加入过量NaC2O4标准溶液还原所有高价锰为 Mn2+。最后再以KMnO4标准溶液滴定剩余的 NaC2O4。由加入KMnO4的量和NaC2O的量，来计算水样的化学需氧量。实验步骤：(1)量取适量水样置于 250mL锥形瓶中，用蒸馏水稀释至 100mL。(2)加入2mL10%氢氧化钠溶液，摇匀。(3)用滴定管精确加入 10mL0.01mol/L高锰酸钾标准溶液，在电炉上准确煮沸 10min后停止加热。(4)迅速加入10mL1:3硫酸溶液和10mL0.01mol/L草酸钠标准溶液，此时溶液应褪色。(5)继续用0.01mol/L高锰酸钾标准溶液滴定至微红色， 并经lmin不消失为止。记录0.01mol/L高锰酸钾标准溶液的消耗量 V1(mL)。同时作空白实验。(6)结果计算：同酸性溶液中测定耗氧量法。（3）COD测定方法的精密度与准确度COD是通过测试样品中的有机物在氧化剂（重铬酸钾或高锰酸钾）氧化过程中，所消耗掉的氧化剂的量，从而间接地得出样品中有机物浓度的一种方法。COD是一种实验方法，并不是一种分析方法。物质世界中并没有 COD这种成分或元素。在测试特定成分或元素时，即使测试方法不同，但只要准确测试出需测试的成分或元素即可；而COD则不同，必须严格按照规定方法的条件和程序进行分析 ,这点非常重要。据以往对COD的测试和相关文献报道，有机物的氧化率很容易受到氧化剂或药品种类、浓度及加热温度、反应时间的影响。由此可知，必须严格按照规定方法进行测试，否则COD的测试结果大不相同。17兰州交通大学毕业论文次氯酸钠预氧化效果分析本试验的预氧化剂采用次氯酸钠，主要研究预氯氧化对黄河原水有机物的去处，研究水质指标主要为 CODMn和UV254。3.1有效氯投加量及接触时间的初步选择预氯氧化中，次氯酸钠投加量对水质处理效果和运行费用有着重要的影响。投加量过低则不能有效的去处有机物以及产生助凝效果， 起不到预氧化作用。如果投加量过高，部分有机物会被氧化生成极性较强的中间产物，不利于后续活性炭的吸附或生物降解，降低水质的处理效果[18]，同时大剂量的投加量必定会导致系统投资和运行费用的大幅增加。因此次氯酸钠投加量是非常重要的，投加量要根据不同的水质情况，通过试验才能确定。本次试验选取次氯酸钠投加量为 0.5mg/L、1mg/L、2mg/L、4mg/L、6mg/L、8mg/L、15mg/L。接触时间选取 5min、10min、20min、30min、40min、60min、80min。3.2预氯氧化对有机物去除率的效果分析试验所用氧化剂为有效氯 10％的次氯酸钠溶液，将其配置成有效氯为 1mg/L的溶液，则需取5mL10％的次氯酸钠溶液稀释至 500mL，待用。每组试验开始时需重新配置药剂。3.2.1相同投加量不同接触时间下有机物去除率的分析（1）有效氯投加量为 0.5mg/L时，不同接触时间对有机物的去除取黄河原水水样 1600mL，为使有效氯投加量为 0.5mg/L，需取0.8mL配好的1mg/L的次氯酸钠溶液至1600mL原水中，并用磁力搅拌器进行搅拌，分别搅拌5min、10min、20min、30min、40min、60min、80min后，用0.45μm的微滤膜过滤进行检测分析，测定CODMn和UV254，比较在不同接触时间下次氯酸钠预氧化对水中 CODMn和UV254的去除情况。现将试验数据记录如下：18兰州交通大学毕业论文表3.1原水水质浊度温pHCODMn过膜CODMnUV254NTU度mg/Lmg/Lcm-1℃11.220.087.892.952.110.047表3.2有效氯0.5mg/L时有机物去除率接触时CODMnCOD去除UV254UV254去除间minmg/L率％cm-1率％51.976.800.04112.77101.957.530.04112.77202.072.260.03917.02302.100.750.04014.89402.081.510.03917.02602.091.130.04112.77802.072.260.0438.51为了更直观的表现出有机物去除率的变化趋势，根据以上数据可以做出有效氯投加量0.5mg/L时有机物去除率随接触时间的变化趋势曲线。图3.1 有效氯0.5mg/L时有机物去除率变化曲线19兰州交通大学毕业论文CODMn是反映水体中有机物质和无机物质污染程度的综合指标。由于在一定条件下水中有机物只能部分氧化，也不是反映水体中总有机物含量的尺度，但在水源水有机物含量相对较低的情况下测定值较准确，也常用于作为水源水中有机物含量的替代参数。UV254主要代表含有共轭双键和含苯环的不饱和有机物， 是一个表征有机物的指标。水中的天然有机物如腐殖质通常在 254nm的波长处出现吸收峰。由图3.1可以看出，随着氧化时间的加长，CODMn和UV254的去除率先增大后减小，说明刚开始次氯酸钠发挥着强氧化性，将部分大分子有机物转化为小分子有机物，并将部分有机物完全氧化为无机物，使得 CODMn浓度降低，去除率增大；后来去除率减小的原因可能是次氯酸钠与部分有机物反应生成了新的有机物，使得有机物极性增强，不利于微滤膜发挥作用[22]，或者在过0.45微滤膜的时候膜遭到破坏，这还需进一步从实验中分析。开始阶段UV254去除率增大，说明次氯酸钠的强氧化作用对共轭双键及苯环有破坏力,使有机物的芳香性降低或消失[22],也就是说水体含有芳香环和不饱和结构的有机物减少；后来UV254去除率减小，可能原因是随氧化时间的加长，生成了氯化消毒副产物(DBPS)，DBPS与UV254有一定的相关性[22]，也就是说次氯酸钠与有机物进一步反应生成了新的含有共轭双键和含苯环的不饱和有机物，使得有机物极性增强，这有待实验进一步分析。（2）有效氯投加量为 1mg/L时，不同接触时间对有机物的去除取黄河原水水样1600mL，为使有效氯投加量为1mg/L，需取1.6mL配好的1mg/L的次氯酸钠溶液至1600mL原水中，并用磁力搅拌器进行搅拌，分别搅拌5min、10min、20min、30min、40min、60min、80min后，用0.45μm的微滤膜过滤进行检测分析，测定CODMn和UV254，比较在不同接触时间下次氯酸钠预氧化对水中 CODMn和UV254的去除情况。现将试验数据记录如下：表3.3原水水质浊度温pHCODMn过膜CODMnUV254NTU度mg/Lmg/Lcm-1℃7.4521.37.942.061.900.04320兰州交通大学毕业论文表3.4有效氯1mg/L时有机物去除率接触时间CODMnCODMn去除UV254UV254去除minmg/L率％cm-1率％51.6015.970.03518.60101.5617.650.03518.60201.5816.810.03323.26301.5617.650.03323.26401.3429.410.03518.60601.4623.110.03420.93803.34-75.630.0406.98为了更直观的表现出有机物去除率的变化趋势，根据以上数据可以做出有效氯投加量1mg/L时有机物去除率随接触时间的变化趋势曲线。图3.2 有效氯1mg/L时有机物去除率变化曲线从图3.2中可以看出，当有效氯为 1mg/L时，有机物的去除率较好，并在氧化时间达到40min时，CODMn去除率达到了 29.41％，说明预氯氧化提高了水中溶解性有机物的含量，开始阶段随着接触时间的延长，增幅率变化平缓，基本稳定，此时水中次氯酸钠的主要作用是将水中部分小分子有机物完全氧化。后来阶段随接触时间的进一步加长，去除率逐渐变小，主要原因可能是次氯酸钠对大分子有机物有较好的氧化效果，随着大分子有机物逐渐转变为小分子有机物， 次氯酸钠不在发挥氧化作用 [24]，小分子有机21兰州交通大学毕业论文物不再被去除，推测可以在后续工艺中采用活性炭吸附，用以去除小分子有机物。这有待实验进一步验证。开始阶段UV254去除率增大，说明次氯酸钠的强氧化作用对共轭双键及苯环有破坏力,使有机物的芳香性降低或消失[22],也就是说水体含有芳香环和不饱和结构的有机物减少；后来UV254去除率减小，可能原因是随氧化时间的加长，生成了氯化消毒副产物(DBPS)，DBPS与UV254有一定的相关性[22]，预氯化是出厂水中产生消毒副产物的主要原因。预氯化可导致原水氯仿含量的大幅度增加,氯仿是原水预氧化后生成卤代烃的主要成份。预氯化出水中氯仿含量显著增高，唯有通过活性炭的吸附作用，才能有效的去除预氯化产生的卤代烃。[24]也就是说次氯酸钠与有机物进一步反应生成了新的含有共轭双键和含苯环的不饱和有机物，使得有机物极性增强，这有待实验进一步分析。（3）有效氯投加量为 2mg/L时，不同接触时间对有机物的去除取黄河原水水样 1600mL，为使有效氯投加量为 2mg/L，需取3.2mL配好的1mg/L的次氯酸钠溶液至1600mL原水中，并用磁力搅拌器进行搅拌，分别搅拌5min、10min、20min、30min、40min、60min、80min后，用0.45μm的微滤膜过滤进行检测分析，测定CODMn和UV254，比较在不同接触时间下次氯酸钠预氧化对水中 CODMn和UV254的去除情况。现将试验数据记录如下：表3.5原水水质浊度温pHCODMn过膜CODMnUV254NTU度mg/Lmg/Lcm-1℃4.1021.78.061.951.750.04222兰州交通大学毕业论文表3.6有效氯2mg/L时有机物去除率时间minCODMnCODMnUV254UV254去除mg/L去除率％cm-1率％51.731.360.0397.14101.655.910.03711.90201.646.820.03614.29301.5114.090.03614.29401.5213.640.03614.29601.655.900.03516.67801.79-2.270.03711.90为了更直观的表现出有机物去除率的变化趋势， 根据以上数据可以做出有效氯投加量2mg/L时有机物去除率随接触时间的变化趋势曲线。图3.3 有效氯2mg/L时有机物去除率变化曲线由图3.3可以看出，随着氧化时间的加长，CODMn去除率先增大后减小，说明刚开始次氯酸钠发挥着强氧化性，将部分大分子有机物转化为小分子有机物，并将部分有机物完全氧化为无机物，使得 CODMn浓度降低，去除率增大；在接触时间 5min以前，去除率增长很快，说明此时次氯酸钠的主要作用是将有机物从一种状态氧化为另一种状态，同时使有机物的分子量降低，即将原水中大部分难降解的有机物氧化为小分子有机物；后来去除率减小的原因可能是次氯酸钠与部分有机物反应生成了新的有机物，使得有机物极性增强，不利于微滤膜发挥作用 [22]，或者在过0.45微滤膜的时候膜遭到破坏，23兰州交通大学毕业论文这还需进一步从实验中分析。UV254去除率增大，说明次氯酸钠的强氧化作用对共轭双键及苯环有破坏力 ,使有机物的芳香性降低或消失[22],也就是说水体含有芳香环和不饱和结构的有机物减少。（4）有效氯投加量为 4mg/L时，不同接触时间对有机物的去除取黄河原水水样1600mL，为使有效氯投加量为4mg/L，需取6.4mL配好的1mg/L的次氯酸钠溶液至1600mL原水中，并用磁力搅拌器进行搅拌，分别搅拌5min、10min、20min、30min、40min、60min、80min后，用0.45μm的微滤膜过滤进行检测分析，测定CODMn和UV254，比较在不同接触时间下次氯酸钠预氧化对水中 CODMn和UV254的去除情况。现将试验数据记录如下：表3.7原水水质浊度温pHCODMn过膜CODMnUV254NTU度mg/Lmg/Lcm-1℃4.1021.78.061.951.870.042表3.8有效氯4mg/L时有机物去除率时间minCODMnCODMnUV254UV254去除mg/L去除率％cm-1率％51.756.3870.03614.29101.756.380.03711.90201.756.380.03711.90301.718.510.03711.90401.6312.770.03614.29601.6511.910.03711.90801.785.110.03711.90为了更直观的表现出有机物去除率的变化趋势，根据以上数据可以做出有效氯投加量4mg/L时有机物去除率随接触时间的变化趋势曲线。24兰州交通大学毕业论文图3.4 有效氯4mg/L时有机物去除率变化曲线从图3.4中可以看出，开始阶段随着接触时间的延长， 增幅率变化平缓，基本稳定，此时水中次氯酸钠的主要作用是将水中部分小分子有机物完全氧化。 后来阶段随接触时间的进一步加长，去除率逐渐变小，主要原因可能是次氯酸钠对大分子有机物有较好的氧化效果，随着大分子有机物逐渐转变为小分子有机物， 次氯酸钠不在发挥氧化作用 [24]，小分子有机物不再被去除，推测可以在后续工艺中采用活性炭吸附，用以去除小分子有机物。这有待实验进一步验证。预氯氧化对UV254有一定的去除，说明次氯酸钠的强氧化作用对共轭双键及苯环有破坏力,使有机物的芳香性降低或消失[22],也就是说水体含有芳香环和不饱和结构的有机物减少；后来UV254去除率减小，可能原因是随氧化时间的加长，生成了氯化消毒副产物(DBPS)，DBPS与UV254有一定的相关性[22]，预氯化是出厂水中产生消毒副产物的主要原因。预氯化可导致原水氯仿含量的大幅度增加 ,氯仿是原水预氧化后生成卤代烃的主要成份。预氯化出水中氯仿含量显著增高，唯有通过活性炭的吸附作用，才能有效的去除预氯化产生的卤代烃。[24]也就是说次氯酸钠与有机物进一步反应生成了新的含有共轭双键和含苯环的不饱和有机物，使得有机物极性增强，去除率下降，这有待实验进一步分析。（5）有效氯投加量为 6mg/L时，不同接触时间对有机物的去除取黄河原水水样1600mL，为使有效氯投加量为6mg/L，需取9.6mL配好的1mg/L的次氯酸钠溶液至1600mL原水中，并用磁力搅拌器进行搅拌，分别搅拌5min、10min、20min、30min、40min、60min、80min后，用0.45μm的微滤膜过滤进行检测分析，测定CODMn和UV254，比较在不同接触时间下次氯酸钠预氧化对水中CODMn和UV254的25兰州交通大学毕业论文去除情况。现将试验数据记录如下：表3.9 原水水质浊度温pHCODMn过膜CODMnUV254NTU度mg/Lmg/Lcm-1℃4.3821.78.122.872.550.052表3.10 有效氯6mg/L时有机物去除率时间minCODMnCODMnUV254UV254去除mg/L去除率％cm-1率％51.846.80.0479.62101.828.030.04513.46201.809.240.04121.15301.7810.040.04121.15401.7213.250.04121.15601.818.840.03925.00801.961.200.04513.46为了更直观的表现出有机物去除率的变化趋势， 根据以上数据可以做出有效氯投加量6mg/L时有机物去除率随接触时间的变化趋势曲线。26兰州交通大学毕业论文图3.5 有效氯6mg/L时有机物去除率变化曲线由图3.5可以看出，随着氧化时间的加长，CODMn和UV254的去除率先增大后减小，说明刚开始次氯酸钠发挥着强氧化性，将部分大分子有机物转化为小分子有机物，并将部分有机物完全氧化为无机物，使得 CODMn浓度降低，去除率增大；后来去除率减小的原因可能是次氯酸钠与部分有机物反应生成了新的有机物，使得有机物极性增强，不利于微滤膜发挥作用[22]，或者在过0.45μm微滤膜的时候膜遭到破坏，这还需进一步从实验中分析。开始阶段UV254去除率增大，说明次氯酸钠的强氧化作用对共轭双键及苯环有破坏力,使有机物的芳香性降低或消失[22],也就是说水体含有芳香环和不饱和结构的有机物减少；后来UV254去除率减小，可能原因是随氧化时间的加长，生成了氯化消毒副产物(DBPS)，DBPS与UV254有一定的相关性[22]，也就是说次氯酸钠与有机物进一步反应生成了新的含有共轭双键和含苯环的不饱和有机物，使得有机物极性增强，这有待实验进一步分析。（6）有效氯投加量为 8mg/L时，不同接触时间对有机物的去除取黄河原水水样 1600mL，为使有效氯投加量为 8mg/L，需取12.8mL配好的1mg/L的次氯酸钠溶液至1600mL原水中，并用磁力搅拌器进行搅拌，分别搅拌5min、10min、20min、30min、40min、60min、80min后，用0.45μm的微滤膜过滤进行检测分析，测定CODMn和UV254，比较在不同接触时间下次氯酸钠预氧化对水中CODMn和UV254的去除情况。现将试验数据记录如下：27兰州交通大学毕业论文表3.11原水水质浊度温pHCODMn过膜CODMnUV254NTU度mg/Lmg/Lcm-1℃4.04 22.40 7.68 1.84 1.80 0.044表3.12有效氯8mg/L时有机物去除率时间minCODMnCODMnUV254UV254去除mg/L去除率％cm-1率％51.5215.490.03715.91101.5016.370.03715.91201.4519.500.03813.64301.4419.910.03618.18401.3226.550.03618.18601.3226.550.03715.90801.3425.220.03813.64为了更直观的表现出有机物去除率的变化趋势， 根据以上数据可以做出有效氯投加量8mg/L时有机物去除率随接触时间的变化趋势曲线。图3.6 有效氯8mg/L时有机物去除率变化曲线28兰州交通大学毕业论文从图3.6中可以看出，当有效氯为 8mg/L时，有机物的去除率较好，并在氧化时间达到40min时，CODMn去除率达到了26.55％，说明预氯氧化提高了水中溶解性有