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活性炭投加去除微污染水源水中臭味的试验研究

东莞市东江水务有限公司 许欢 魏宁

《广东供水》2007年第四期  点击数:


(本文为《广东供水》杂志文章选登,版权所有。未经广东供水编辑部书面授权,不得转载!)

  摘要:本文研究了活性炭的不同投加点、投加量对由于污水污染造成的腐臭异味的去除效果的影响。试验结果表明,当沉淀池后投加活性炭,投加量为30 mg/L时,对臭味的去除效果最佳。

  关键词:活性炭 腐臭 微污染水源水

  1.引言

  水源污染的日益严重使得国内大部分地区存在水质性缺水。饮用水的臭味会直接影响水的可饮性,使饮用水感官指标严重下降,而且产生臭味的某些合成化合物有可能对人体健康有极大危害。随着新的国家饮用水标准的颁布,解决饮用水的臭味问题迫在眉睫。因此,对于水中臭味的来源分析以及其去除技术研究,成为国内外给水处理中的难题和研究热点之一[1-4]。国内一些水厂已经开展了这方面的研究工作。

  在正常情况下,南方某市部分水厂常规工艺处理出来的出厂水能达到国家饮用水标准。但当雨季市内运河排洪时,异臭异味明显,对水源能造成严重污染,严重影响饮用水感官指标。因此,有必要研究如何降低排洪时期水中的臭味值。

  2.试验水质及方法

  2.1试验水质及方法

  根据实际情况,试验水取自运河水与水源3:1。试验期间运河水水质及试验用水水质情况如表1所示:

  各指标检测方法采用《生活饮用水标准检验方法》(GB/T 5750-2006)
致臭物分析方法吹扫捕集- GC-MAS。

  2.2 试验条件

  烧杯试验条件、投加量根据实际生产工艺确定

  取原水1000ml,Z4-6六联定时变速搅拌机在室温条件下进行烧杯搅拌试验。根据水厂实际情况,试验絮凝剂采用聚合氯化铝PAC(主要含7.8%的Al2O3),投加量为16mg/L。模拟水厂现有工艺的转速为:以300rpm快速搅拌1min,150rpm中速搅拌70sec,50rpm慢速搅拌8min,沉淀30min。

  2.3试验方法

  2.3.1活性炭投加点及投加量的确定。

  采用水厂现用的木制活性炭,试验分九组,取1,2,3,4,5,6,7,8,9号烧杯,烧杯在以下三种投加方式下投加不同浓度的活性炭进行比较,分别测定嗅味、CODMn浊度、UV254、TOC。

  (1)1,2,3号烧杯采用先投加活性炭,18min后投加混凝剂的方式,投加的活性炭浓度分别20mg/L、30mg/L、40mg/L;

  (2)4,5,6号烧杯采用活性炭与混凝剂同时投加的方式,投加的活性炭浓度分别20mg/L、30mg/L、40mg/L;

  (3)7,8,9号烧杯采用先投加混凝剂,沉淀之后投加活性炭的方式,投加的活性炭浓度分别20mg/L、30mg/L、40mg/L。

  3.结果和讨论

  3.1对余浊的去除

  由图1可见,活性炭投量为20mg/L时,采用先投加混凝剂,沉淀之后投加活性炭方式,剩余浊度能降至最低0.30NTU。活性炭投加量对投加方式(1)和投加方式(2)的无明显影响,去除率都在99%以上。而投加方式(3)的浊度去除率随着活性炭投加量的增加而增加。投加量为20mg/L时,去除率为98.02%。当投加量为40mg/L时,去除率为99.01%。

  3.2对嗅味的去除

  图2可知,原水嗅阈值为5级,出水随活性炭投量的增加呈现阶梯式降低趋势,即活性炭能有效去除水中的嗅味。当其投量在30mg/L以上时,对臭味的去除开始平稳,投加量的增加对臭味的去除影响不大。可见,活性炭对水中的致嗅物质有一定的吸附能力,能将原水中嗅味降为微弱,这与文献中试验结果[5-6]是一致的。同时可见,投加方式(3)对嗅味的去除有明显的作用。

  3.3对水中有机物的去除

  代表了水中具有芳香环和共轭双键结构的有机物的相对含量,在一定程度上,他可以作为氯消毒副产物前驱物的替代参数[8],所以降低有利于减少消毒副产物的生成。从图3、图4图5 表明,活性炭投加量对CODMn、TOC以及UV254的去除率变化不明显。这表明活性炭对水中有机物有明显的去除作用,曲线趋于平缓是由于活性炭对水中有机物基本作用完全而致。

  投加方式(3)比投加方式(1)投加方式(2)的效果要好。投加方式(3)其对TOC的去除率在24.48%~ 29.69%,对CODMn的去除率为57.09%~58.50%,对UV254的去除率为75.77%~77.69%。而投加方式(1)对TOC、CODMn、UV254、的平均去除率分别为23.09%、59.03%、76.15%,投加方式(2)TOC、CODMn、UV254、的平均去除率则仅为21.55%、80%、39.25%。

  从试验结果来看,先投加活性炭的方式比同时投加的处理效果要好。当活性炭投量达到30mg/L以上时,各项指标均比较理想。虽然后投加活性炭时的出水浊度及耗氧量比先投加活性炭时要高,但考虑到后投加活性炭这种方式是模拟在滤池投加活性炭的工艺,因此实际处理时待滤水投加活性炭后经过滤池过滤以后,浊度和耗氧量会有所下降。并且该种投加方式处理后的嗅味及TOC这两项重要指标的处理效果均比较理想,因此可得出在沉淀池后投加活性炭是最佳的投加方式,最佳投加量为30mg/L。

  3.4运河水中致臭物质来源分析

  针对运河水的异臭,对原水、运河水、活性炭出水的吹扫捕集-GC/MS检测的质谱图进行比较分析,初步确定运河水中异臭得疑似致臭物质。

  在图6图7中,发现水样中致臭物质多数为挥发性和半挥发性物质。根据有关研究成果[7],对它们的气质谱图进行分析比较,从中没有发现文献中经常出现的Geosmin和2-MIB,以乙硫醇、1-丙烯基-1-硫醇为主的硫醇硫醚类污染物为臭味的主要来源。这些物质来源于牛皮纸浆、炼油、煤气、制药、农药、合成树脂等工业或加工业排出来的废水。

  从试验结果来看,活性炭对这些物质还是有较好的吸附效果。

  4.结论与建议

  本实验通过对在不同投加条件下各种浓度的活性炭去除水中嗅味的实验研究,得出了它们在去除嗅味过程中的一些基本规律和效能表现,结论如下:

  (1) 对于活性炭的投加点,在沉淀池后投加可以避免竞争吸附的问题,效果最佳;而先投加活性炭,18min后投加PAC的工艺去除效果次之;活性炭与PAC同时投加效果较不理想。

  (2) 活性炭的投加量控制在30mg/L为宜,继续增加投加量,去除嗅味效果更好,但其它水质指标去除率会下降。

  对去除微污染水源水中臭味与活性炭的品种选择同时有很大的关系。活性炭效果好坏主要取决于比表面积、碘值、亚甲蓝值与活性炭对天然水中有机物的吸附容量之间的相关性[8]。因此在水质深度处理工艺,活性炭的选型应该进一步深化研究。

  参考文献

  1. 陈忠林、王立宁、马军 预氧化强化混凝去除藻类及其嗅味研究,中国给水排水,2003,19(5):13~15

  2. 刘伟等,高锰酸钾盐预氧化除藻类工艺对含藻水中溶解性有机物的影响.哈尔滨工业大学学报,2002.34(2): p.220-224

  3. 罗晓鸿等,富营养化湖泊水生物预处理研究.给水排水,1996. 22(7):p.12-14
4. U,T.S.,W.R.J, and D.L.J, automated object recognition of blue-green algae for measuring water quality –Apreliminary atudy.Water Research, 1995.29(10): P. 2398-2404

  5. 丁桓如,闻人勤,水处理活性炭的选择问题(J),中国给水排水,2000,16(7),19-22

  6. 上海市自来水市北有限公司,上海城市污染控制工程研究中心,适用于上海黄浦江原水处理的活性炭筛选试验研究项目技术报告2005,5.11

  7. 沈培明等,恶臭的评价与分析。2005,北京:化学工业出版社.457

  8. 岳舜琳,乐林生,水质深度处理用活性炭的选择问题,中国土木工程学会水工业分会给水深度处理研究会2006年年会,2006.11,230~232

  第一作者简介

  许欢  硕士,2004年毕业于中山大学环境科学与工程学院,研究方向是水污染防治与管理,现工作单位:东莞市东江水务有限公司(广东省供水水质监测网东莞监测站)

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