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目前水源水微污染已经成为困扰我国给水行业的主要问题。微污染原水中的含氮有机物在消毒过程中会产生含氮消毒副产物,给饮用水安全带来一定的风险。因此研究溶解性有机氮(Dissolved organic nitrogen,DON)及相关污染物在给水处理过程中的生成和控制具有重要意义。
本文主要研究常规饮用水工艺中DON生成规律及控制技术,包括预氧化对混凝去除DON的影响及控制,生物滤池中滤料种类及进水方式对DON生成的影响及控制机理,以及生物滤池中细菌菌群结构等,研究结果表明:
1.生物预处理可降低混凝去除DON的效果,未经预处理水DON混凝去除率与生物预处理水最大相差9.9%,但增强了混凝去除DOC效果。通过添加阳离子混凝剂、调节pH等方法可促进DON的去除,使用铝盐混凝剂效果优于铁盐混凝剂。
2.化学预氧化可增强混凝去除DON、DOC的效果,经预氧化水(加氯量5.0mg Cl/L时)与未经预处理水的DON混凝去除率差最大达18.6%。适量阳离子聚合物可显著地提高混凝去除DON的效率;原水和预氧化水的DON去除率均在pH6.6时最大。
3.活性炭的生物量分布及活性炭的吸附特征导致活性炭滤柱对DON沿程变化幅度最大。相对于石英砂滤柱、陶粒滤柱、无烟煤滤柱,活性炭柱沿程DON最低值均低于其它各柱最低值,该处DON与进水DON浓度比为0.47,活性炭柱的DON在后半程上升量最大,且出水的DON浓度最高,DON出进水浓度比为1.39。而石英砂滤柱中DON的沿程变化幅度最小。生物滤柱中不同滤料上的细菌菌群结构存在显著性差异,其中活性炭上的微生物多样性最小,香农-威纳指数为2.79。
4.活性炭-石英砂双层滤料滤柱相对于单层滤料滤柱更易于控制DON的生成,活性炭石英砂滤柱层高比为2:8的滤柱控制DON效果最佳。双点进水方式的生物滤柱控制DON效果优于单点进水方式。其中顶端和20cm滤池处两点进水量为40、20L/h的滤柱控制DON效果优于50、10L/h的滤柱,DON出进水浓度比为1.03。滤柱中不同层深滤料细菌菌群结构差异明显,在20cm处滤料的细菌菌群结构多样性大于滤料表层。在底层(100cm处),双层滤料滤柱的细菌菌群结构的多样性最大,香农-威纳指数为3.08。