臭氧生物活性炭工藝中溴酸鹽控制技術研究.pdf

1、水環(huán)境污染是當前普遍問題，以受污染水體作為水源時，常規(guī)給水工藝已不能滿足人們對出水水質(zhì)的要求。具有優(yōu)良去除水中持久性有機物污染物性能的臭氧生物活性炭技術，廣泛地應用到飲用水深度處理中。含溴原水進行臭氧化會產(chǎn)生2B級致癌副產(chǎn)物——溴酸鹽，合理應用臭氧生物活性炭工藝，提高出水水質(zhì)同時控制溴酸鹽的生成是本研究需要解決的主要問題。論文開展實驗室小試試驗和水廠現(xiàn)場中試試驗，從原水水質(zhì)分析入手，系統(tǒng)地研究影響溴酸鹽生成的各種因素，同時進行臭氧生物活

2、性炭中試工藝參數(shù)優(yōu)化，合理評估臭氧生物活性炭進行深度處理時生成溴酸鹽的可能性，最終提出既能保證出水水質(zhì)又能降低溴酸鹽超標風險的方案。
　　實驗室研究結(jié)果表明:升高初始溴離子濃度、增加臭氧投加量和臭氧投加濃度有利于促進溴酸鹽的生成。降低溶液pH值、降低反應溫度和向反應體系中投加氨氮可有效減少溴酸鹽的生成量。且溶液呈酸性時，降低pH值對溴酸鹽生成的影響更為明顯。氨氮與溴酸鹽生成過程中的中間產(chǎn)物發(fā)生環(huán)式反應阻礙溴酸鹽生成，參與環(huán)式反應的

3、有效氨氮量最大值為0.65μg/1μgBr。投加過氧化氫對溴酸鹽生成的影響隨過氧化氫投加量的變化而不同，投加少量過氧化氫有利于促進溴酸鹽的生成，反之則表現(xiàn)為抑制作用，研究得到過氧化氫臨界投加量為H2O2/O3=3.5。自由基消除劑叔丁醇可以減少羥基自由基的含量，進而抑制溴酸鹽的生成。
　　運用正交試驗分析溴酸鹽生成的多因素影響關系，在試驗選取的因素水平范圍內(nèi)，各因素對溴酸鹽生成的影響力由大到小排列順序為:反應時間→溶液pH→初始溴

4、離子水平→初始氨氮濃度→臭氧投加濃度。以臭氧投加濃度為基準進行方差分析，各因素顯著性水平均不高，說明臭氧投加濃度也是溴酸鹽生成的重要影響因素。
　　水廠現(xiàn)場中試試驗結(jié)果表明:中試試驗三種工藝（即單獨投加預臭氧工藝、單獨投加后臭氧工藝和預臭氧+后臭氧聯(lián)合投加工藝）工藝參數(shù)優(yōu)化后，對渾濁度、CODMn和UV254的去除效果均可以滿足出水要求。各工藝在適宜參數(shù)下運行，以長江原水為進水，溴離子濃度保持在10～25μg/L時，出水均未檢出溴

5、酸鹽。后臭氧環(huán)節(jié)相比預臭氧更易產(chǎn)生溴酸鹽，進行預臭氧+后臭氧聯(lián)合投加工藝產(chǎn)生溴酸鹽的可能性大于前兩種工藝。
　　分析三種工藝參與臭氧化的水質(zhì)，天然水體中雜質(zhì)會和溴酸鹽競爭與臭氧反應，相同的臭氧投加量下，雜質(zhì)較多的預臭氧出水中溶液剩余臭氧濃度遠低于后臭氧出水中溶液剩余臭氧濃度。原水中有機物平均分子量278.5＞常規(guī)處理工藝砂濾出水平均分子量271.2＞投加預臭氧后砂濾出水平均分子量209.3，投加預臭氧后的砂濾出水中總有機物含量降低

6、，小分子有機物種類增多。
　　新鮮活性炭對溴酸鹽的去除主要依靠化學還原作用和物理吸附作用，新鮮柱狀炭對溴酸鹽的去除能力優(yōu)于新鮮壓塊破碎炭。活性炭濾柱運行一段時間后，柱內(nèi)由上而下附著微生物，活性炭化學還原作用基本消失，物理吸附作用大幅削弱。掛膜成功活性炭濾柱對溴酸鹽的去除主要依靠微生物作用，動態(tài)吸附試驗中兩種生物活性炭濾柱對溴酸鹽的去除能力相當，去除率均小于30％，若由于臭氧的氧化生成的溴酸鹽濃度高于14.1μg/L，生物活性炭濾柱