BAC对臭氧氧化出水中醛酮等污染物的去除效能研究

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随着国内水源地水质恶化情况加剧,臭氧-生物活性炭由于其在饮用水处理中对有机物和氨氮高效处理方面的优势,逐渐成为近些年来比较流行的深度处理工艺。虽然其在深度处理方面有诸多优点,但也存在一些较为突出的问题,如产生臭氧氧化副产物、导致水质生物稳定性变差及引起出水细菌总数超标等。本文即主要研究生物活性炭(BAC)对臭氧氧化出水中于人体有害的醛酮副产物、表征水质生物稳定性的可同化有机碳(AOC)的去除情况,并考察水温、空床停留时间(EBCT)、臭氧投量等运行参数对BAC去除效果的影响。对活性炭滤柱通臭氧氧化出水使其以自然方式挂膜。在挂膜期间采用测定进出水常规指标(高锰酸盐指数、UV254、NH3-N)、显微镜观察生物相和测定生物量等三种方式对活性炭滤柱的挂膜情况进行监测,直至挂膜成功(共持续约100d)。监测结果表明,挂膜初期时高锰酸盐指数、NH3-N去除率波动较大,UV254的变化规律不明显,微生物种类和数量稀少且结构松散;挂膜后期各指标去除率趋于稳定,菌胶团紧密,微生物量维持在80nmol/g活性炭左右。为确定挂膜成熟后BAC的实际运行效能,选取水温和EBCT为变量参数,考察了5个温度(5℃、10℃、15℃、20℃、25℃)和4个停留时间(5min、10min、20min、30min)下其对各常规污染物(高锰酸盐指数、UV254、DOC、NH3-N、NO2--N、NO3--N)的定量去除情况。高锰酸盐指数、DOC的去除规律随水温和EBCT变化情况较为类似,均有增加的趋势,但不如NH3-N、NO3--N的规律明显,NO2--N的规律相对特殊先增加后下降。另做分子量分布测定、三维荧光光谱测定以及紫外光谱扫描分析,以对臭氧和BAC去除水中有机物的类别做定性说明,为后续醛酮副产物、AOC的产生情况分析做准备。对臭氧氧化前后含量较高且常见的甲醛、乙醛、丙醛、丙酮以及AOC含量进行测定考察了臭氧氧化副产物的生成情况,结果发现甲醛产量最多,具体为5-24μg/L不等;而出水AOC在50-101μg/L左右,平均增长率约140%。同时亦考察了不同水温(5℃、10℃、15℃、20℃、25℃)和EBCT(5min、10min、20min、30min)下BAC对4种醛、酮和AOC的去除情况,结果发现甲醛的去除率也是最高,多在80%左右,最高达94%。醛、酮的去除效果随水温上升有小幅提高,AOC去除效果则是随水温上升先升高后下降;EBCT对它们去除效果的影响都不显著。另外,增加臭氧投量会增加DOC、UV254的去除率,但同时也使臭氧氧化出水中4种醛、酮和AOC含量升高,其中各醛产量达最高时所需的臭氧投量并不完全相同;而过高臭氧投量又会使醛、酮和AOC产量下降,并使液相臭氧余量增加,但这对BAC去除醛、酮和AOC的效能影响并不大。
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