纳滤联用工艺控制饮用水中消毒副产物的应用研究

来源 :兰州交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tianxia108
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随着我国经济水平的显著提高以及人民对美好生活的日益增长,消费者对饮用水的需求已经发生了转变,从过去的安全卫生基本保障需求逐步转向为高品质型。如上海、深圳和苏州等较发达地区已各自颁布了更高要求的饮用水水质地方标准。近年来,纳滤较其他饮用水深度处理工艺相比,出水具有更优质的观感、口感和水质的稳定性,并伴随着纳滤膜技术成本的相对降低,使得纳滤技术在市政给水领域快速发展。本研究对标高品质饮用水水质标准,以东太湖水作为试验用水,采用常规-纳滤联用工艺以及常规-臭氧/生物活性炭(O3/BAC)-纳滤联用工艺,连续开展了16个月的中试研究。本研究对比分析了两种纳滤联用工艺对常规指标的去除效果,还重点分析了对三卤甲烷(THMs)和卤乙酸(HAAs)2大类共9小类消毒副产物的控制效果。通过以上试验研究,主要得出以下结论:本文对东太湖水进行为期一年的试验研究,深度分析了原水中溶解性有机物的变化特性和规律。原水CODMn受季节性变化影响较小,UV254和DOC的变化规律相似,主要在春季后期和秋季早期略有升高。水源水中溶解性有机物可分为四组分,分别为类酪氨酸、类色氨酸、类腐殖酸和游离态的酪氨酸。其中类酪氨酸是组成溶解性有机物的主要成分,占42.17%,其次为类色氨酸和游离态的酪氨酸,分别占29.08和19.43%,而类腐殖质含量最少,占9.31%。水源水的变化特点是腐殖化程度较低,受到工农业、生活污水的排放以及地表径流的输入等影响较弱。本文考察了加氯量、接触时间和p H值对东太湖水消毒副产物的生成影响。结果表明,原水氯化后氯代消毒副产物的生成量随加氯量的增加而增加,当加氯量至8 mg/L时,基本趋于稳定。受Cl2/Br-的比率影响,当水体中溴离子含量较低时,随着加氯量的增加,溴代消毒副产物将转向为更多的氯代消毒副产物。在接触时间前12 hr内,氯代和溴代消毒副产物均有较快的生成速率,之后生成速率变慢。原水氯化后三氯甲烷、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷和三溴甲烷等4种THMs的生成量均随p H值的增加而增加。p H值对HAAs的生成影响较为复杂,原水氯化后二溴乙酸的生成量随p H值的增加而增加,二氯乙酸和三氯乙酸的生成量均随p H值的增加而减少,而一溴乙酸的生成量呈先增加后降低的趋势,在p H值为6.5时达到最大值。本文考察了常规和O3/BAC深度处理工艺对溶解性有机物和消毒副产物生成势的去除效果。结果表明,常规工艺对溶解性有机物的去除效果不佳,难以满足高品质饮用水水质标准;常规工艺对三氯甲烷生成势、二氯乙酸生成势和三氯乙酸生成势有较好的去除效果,去除率在5.19-31.50%之间,但对一氯乙酸生成势不能稳定去除,去除率在-6.10-13.68%之间;常规工艺对一溴二氯甲烷生成势有一定的去除效果,去除率在4.14-18.82%之间,但对其余几种溴代消毒副产物生成势的去除效果不佳,去除率在-6.48-6.17%之间,难以保障水质化学安全性。O3/BAC深度处理工艺可进一步提高对溶解性有机物和氯代消毒副产物生成势的去除效果,出水能够满足高品质饮用水水质标准。其中炭池出水一氯乙酸生成势不常检出,对其余几种氯代消毒副产物生成势的去除效果在22.96-52.0%之间。但O3/BAC深度处理工艺出水也明显增加了溴代消毒副产物生成势,尤其三溴甲烷生成势的增加尤为显著,相比原水增加了136.91-2637.24%。本文考察了两种纳滤(NF270)联用工艺对溶解性有机物的去除效果。结果表明,两种纳滤联用工艺对水质均有明显地提升效果,出水水质完全达到高品质饮用水水质标准,但常规-O3/BAC-纳滤(NF270)联用工艺对溶解性有机物的去除效果明显优于常规-纳滤(NF270)联用工艺。常规-纳滤(NF270)联用工艺对CODMn、UV254和DOC的去除效果分别为76.03、86.44和83.94%,对荧光组分的去除效果在60.10-80.03%之间。常规-O3/BAC-纳滤(NF270)联用工艺对CODMn、UV254和DOC的去除效果分别可达84.36、99.60和96.58%,对4种荧光组分的去除效果在75.53-97.20%之间。本文考察了两种纳滤(NF270)联用工艺对消毒副产物生成势的去除效果。结果表明,两种纳滤联用工艺对氯代和溴代消毒副产物生成势均有很好的去除效果,非常有利于保障饮用水的化学安全性,但常规-O3/BAC-纳滤(NF270)联用工艺对消毒副产物生成势的去除效果更优。常规-纳滤(NF270)联用工艺对一氯乙酸生成势可几乎完全去除,对其余几种氯代消毒副产物生成势的去除效果在71.59-87.28%之间。常规-纳滤(NF270)联用工艺对一溴二氯甲烷生成势和二溴一氯甲烷生成势有明显的去除效果,去除率分别为68.50和37.25%,但对一溴乙酸生成势和二溴乙酸生成势的去除效果不佳,去除率分别为2.02和18.47%。常规-O3/BAC-纳滤(NF270)联用工艺对各项氯代和溴代消毒副产物生成势的去除效果均甚佳,去除率分别在88.95-96.14%和70.57-87.58%之间。综上所述,纳滤作为饮用水处理工艺的最后一道屏障能够有效保障水质生物和化学安全性。本文考察了两种性能纳滤膜的运行稳定性。结果表明,NF 90和NF 270膜出水水质相当,但NF 270膜作为饮用水的深度处理更具有突出性优势,出水除了保留一部份总硬度外,以有利于饮用水口感和健康性的提升,更重要的是NF 270膜具有操作压力低、所受温度影响较小等显著特点,在饮用水处理中具有广阔的实际应用前景。
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