七种饮用水处理工艺对强化水中有机物去除效果的比较.ppt

Comparisonofsevenkindsofdrinkingwatertreatmentprocessestoenhanceorganicmaterialremoval七种饮用水处理工艺对强化水中有机物去除效果的比较 框架 研究背景材料和方法数据与讨论结论 1 2 3 4 一 研究背景 1 自20世纪80年代以来在世界各地 有机物质 特别是天然有机物 NOM 已经成为水处理工艺的一个重要的焦点 2 在我国北方城市 70 以上的水源为地表水 有机物污染严重 藻类大量繁殖 各种浮游生物孳生 高浓度有机物已经严重影响了水质和公众健康 普通的预加氯过程会产生较高浓度的消毒副产物 较高浓度的有机物也会导致配水系统中的细菌再生长以及生物稳定性的恶化 3 传统的 混凝 沉淀 过滤 消毒 工艺 只能使CODMn的去除率达到20 30 当水源水的CODMn浓度超过4mg L时 传统处理方法的终端出水已不能达到新国标 此外 由于糟糕的原水水质质量 陈旧的水厂及运行不好的操作使得有机物的去除效果更低 一 研究背景 4 Jacangeloetal Owenetal 及USEPA均认为 加强混凝 GAC的吸附和膜过滤 NF 可有效的去除有机物 Chaiketetal 研究了混凝 臭氧化和生物过滤控制DBPs的有效性 并提出生物过滤后的中间臭氧化是去除DBP前体物的最有效过程 考虑到经济因素 NF将不包括在本项研究中 因此 本项研究将对比7种不同的组合工艺流程对有机物的去除效果 二 材料和方法 1 原水水质 碱度 CODMn浓度较高 此原水是从200公里外的黄河运输过来后储存在一个大型水库里 二 材料和方法 2 组合工艺流程 混凝 气浮 过滤 自由性 顺序氯化消毒 氯胺消毒 传统工艺 GAC 自由性氯消毒 传统工艺 O3 BAC 自由性 顺序氯化消毒 氯胺消毒 Pre O3 传统工艺 自由性氯消毒 Pre KMnO4 传统工艺 自由性氯消毒 Pre O3 传统工艺 O3 BAC 自由性 顺序氯化消毒 氯胺消毒 Pre KMnO4 传统工艺 GAC 自由性氯消毒 传统工艺 传统工艺 深度处理 预氧化 传统工艺 预氧化 传统工艺 深度处理 二 材料和方法 3 水质参数和分析方法 1 CODMn 在PH 2100 C条件下用高锰酸钾氧化30分钟 然后用草酸钠和高锰酸钾滴定 2 AOC 假单孢荧光菌菌株P 17接种到巴氏灭菌后的水样中22 C培养2天 对P 17菌落计数后 对水样再次巴氏灭菌杀死P 17 用螺旋菌NOX接种水样在22 C培养3天 该计算值为菌落数乘以每种菌株的产率 3 BODC 在20 C培养28天后细菌的DOC损失值 4 THMs 顶空气相色谱法 5 HAAs 气相色谱法 水样的预处理是在PH 0 5时用甲基叔丁基醚微萃取以及用酸性甲醇进行甲基化 本研究使用的是电子捕获检测器和HP 5毛细管柱ShimadzuGC 17A气相色谱 三 数据与讨论 1 有机物的去除 1 出水 均为 混凝 气浮 过滤 后出水 传统的混凝 气浮 过滤工艺去除效果不好 去除率仅为12 17 传统工艺 GAC 其出水CODMn浓度为3 95mg L 仍不能满足标准 传统工艺 O3 BAC 其出水CODMn浓度为2 79mg L 可达到标准 三 数据与讨论 1 出水 均为 混凝 气浮 过滤 后出水 过程4 6 臭氧预氧化并不能直接减少CODMn 后续的混凝 气浮工艺也不能加强其去除效果这可能是由于有限的臭氧投加量限制了有机物不能完全被氧化 过程5 7 高锰酸钾氧化能力低于臭氧 但却可有有效的增强后续工艺的去除率 臭氧或高锰酸钾的预氧化不能显著的去除大量CODMn 且用高锰酸钾氧化会导致DBPFP浓度增加 然而 用臭氧用高锰酸钾预氧化有利于后续的混凝过程 他们的效率受氧化剂用量和水质影响 这两个预氧化工艺加上传统工艺可使CODMn的去除率达36 或39 三 数据与讨论 2 生物稳定性的控制 AOC和BDOC是揭示配水系统中有机物浓度是否对细菌再生长有利的常见参数 LeChevallieretal 报道 在AOC浓度低于50 g L时 管道中的微生物很难再生长 在管道中有余氯的条件下 终端出水的AOC浓度低于100 g L 即可视为生物稳定 一般来说 传统法的AOC去除率一般 然而 更新后的水净化工艺必须解决控制CODMn或控制AOC的冲突 加入氧化剂 如臭氧 高锰酸盐 氯气来消毒 能将大分子有机物分解成小分子物质但会导致AOC的增加 因此 去除CODMn的氧化过程会降低生物稳定性 GAC的吸收和BAC生物降解可有效地减少基质并且保留生物稳定性 因此 整体控制CODMn和AOC最广为接受的解决方案是化学氧化 GAC或BAC的组合工艺 三 数据与讨论 过程2GAC出水的AOC浓度虽然低于50 g L 然而 这样的组合工艺不能满足CODMn浓度标准 并且限制了GAC的吸附能力 GAC吸附的平均寿命为一年左右 因此 O3 BAC的深度处理对去除所有有机物十分必要 1 出水 均为 混凝 气浮 过滤 后出水 三 数据与讨论 过程3和6所示 臭氧可以分解难降解的有机物来提高其可生物降解性 后续的BAC可通过生物降解和吸附可提高有机物去除率 消毒过程也会导致AOC的增加 游离氯会使AOC增加150 左右 短时游离氯后转氯胺的顺序消毒会使AOC增加37 左右 后者能提供一个更好的生物稳定性控制 三 数据与讨论 3 DBPs及其前体物的控制 DBP的控制有两种 一种是通过水处理过程去除DBP前体物 另一种是消毒过程的缓和 THM和HAA生成势不具有线性关系 但是两者对CODMn的减少而减少很相似 影响DBP前体物去除的过程包括预氧化 GAC的吸收 O3 BAC等 KMnO4的预氧化会使DBPFP增加 然而 它能提高后续气浮过程的DBP前体物去除率 气浮或活性炭吸附过程的去除效果取决于他们的操作状态 强化混凝后 HAAFP的平均去除率为37 左右 THMFP的去除率数据很多变 可能是因为之前讨论的过滤器中有机物的累积 在过滤初期 过滤能使THMFP减少56 也会在后期增加42 三 数据与讨论 各项有机综合指标分析结果表 不具线性关系 三 数据与讨论 实际在水力停留时间为120分钟时清水井的出水会产生大量DBP 左下图 顺序氯化消毒 短时游离氯后转氯胺 的HAA和THM的产量分别为游离氯消毒的45 63 和23 77 顺序氯化消毒生成的DBP略高于氯胺消毒 但是它却能更有效的灭活病原体 右下图 每个工艺用自由氯化消毒的DBP产量 消毒剂 NaClO 剂量 3mg L以Cl2计 接触时间 120分钟 不同消毒工艺的DBP产量 选择过程1 3 6 1 传统3 传统 O3BAC6 Pre O3 传统 O3 BAC 四 结论 1 最佳的水净化工艺应控制综合有机指数还有DBP前体物和生物稳定性指数 2 传统工艺 O3 BAC 对于原水CODMn浓度在5 6mg L条件下是最可行的技术 该组合工艺可有效的使CODMn TOC UV254 THMFP HAAFP AOC分别减少55 42 61 68 23 67 3 消毒可以氧化有机物 但会产生消毒副产物并增加AOC浓度 顺序氯化工艺对管网水生物稳定性的控制效果明显优于游离氯消毒游离氯消毒后AOC浓度增加了约150 而顺序氯化后AOC浓度仅增加37 1 参考文献 1 ChaoChen XiaojianZhang WenjieHe WeiLu HongdaHan Comparisonofsevenkindsofdrinkingwatertreatmentprocessestoenhanceorganicmaterialremoval J ScienceoftheTotalEnvironment382 2007 93 102 2 陈超 张