飲用水處理過(guò)程中溴酸鹽的生成特性及優(yōu)化控制研究.pdf

1、在微污染飲用水處理中,臭氧氧化技術(shù)已越來(lái)越多地被選擇應(yīng)用到飲用水處理過(guò)程中。含溴水在臭氧氧化時(shí)會(huì)生成2B級(jí)致癌物溴酸鹽,溴酸鹽濃度的控制是確保水質(zhì)安全的重要問(wèn)題。目前,相關(guān)研究主要集中于應(yīng)用各種外加方法去除水中的溴酸鹽,忽略了常規(guī)水處理工藝環(huán)節(jié)的自身作用,未見溴酸鹽在常規(guī)工藝中是否可以得到去除的相關(guān)研究。在現(xiàn)有水處理的工藝中解決溴酸鹽的污染問(wèn)題,是最切合實(shí)際,最易應(yīng)用、最經(jīng)濟(jì)合理的方法。
　　針對(duì)整套飲用水處理工藝流程,論文研究了

2、水中溴酸鹽的生成特性,常規(guī)處理對(duì)溴酸鹽及其前驅(qū)物溴離子的控制,臭氧-活性炭工藝中的溴酸鹽控制,紫外輻射處理對(duì)水中溴酸鹽的控制,含溴飲用水處理工藝的構(gòu)建與優(yōu)化等內(nèi)容。
　　通過(guò)水中溴酸鹽的生成特性的研究,明確了在水中常見的0～500μg/L的初始溴離子濃度范圍內(nèi)溴酸根和中間產(chǎn)物的數(shù)量關(guān)系,從而探明了0～4mg/L的臭氧投量下溴酸鹽生成量較低的原因。臭氧劑量及水中初始溴離子濃度直接關(guān)系到水中溴酸鹽生成量。水中氨氮存在形式對(duì)pH值和溴酸

3、鹽生成量有影響,與不含氨氮的水樣相比,pH值接近的含氨氮的水樣的溴酸鹽的生成量相對(duì)較低。在同一氨氮含量下,提高pH值,溴酸鹽的生成量有小幅升高,氨氮對(duì)溴酸鹽的生成量的影響要大于pH值的影響。水樣投加銨鹽和投加氨水的實(shí)驗(yàn)表明,對(duì)于含有銨根離子的水樣,由于其pH較低,所以對(duì)溴酸鹽生成的抑制作用更大。
　　通過(guò)對(duì)含溴水進(jìn)行氯化實(shí)驗(yàn),探明了飲用水氯化消毒處理對(duì)溴離子及溴酸鹽的影響。含溴水樣加氯后,溴酸鹽的生成總量很小,加氯量5mg/L時(shí),

4、溴離子向溴酸根的轉(zhuǎn)化率不足1.3％。次氯酸鈉長(zhǎng)時(shí)間與溴離子接觸后,溴酸根的生成量只有小幅增加。在有機(jī)物濃度較高的水中,氯化不會(huì)導(dǎo)致溴酸鹽產(chǎn)生。含溴原水氯化時(shí),加氯量1mg/L和3mg/L都未檢出溴酸鹽,加氯量達(dá)到5mg/L時(shí),原水中只是檢出了非常少量的溴酸鹽。在飲用水余氯濃度為0.11～0.26mg/L,TOC為1.4～1.8mg/L條件下,均未檢出溴酸根,說(shuō)明飲用水中較低濃度的余氯不會(huì)將溴離子氧化為溴酸根,不存在使溴酸鹽超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)。<

5、br>　　通過(guò)以聚合氯化鋁和三氯化鐵作混凝劑的實(shí)驗(yàn),明確了混凝沉淀對(duì)溴酸鹽和溴離子有一定的控制作用,其效果受到混凝劑投量、pH、水樣濁度、水溫等條件的影響。三氯化鐵比聚合氯化鋁混凝沉淀對(duì)溴酸鹽及溴離子的控制效果更好,70mg/L三氯化鐵投量下,對(duì)原水中溴酸鹽的平均去除率為58.5%。
　　研制了具有除濁和控制溴酸鹽雙重功能的硅酸改性聚合亞鐵混凝劑,通過(guò)紅外光譜表征,證明改性聚合亞鐵混凝劑的制備效果可靠。改性聚合亞鐵混凝劑的除濁性能

6、強(qiáng)于普通鐵鹽和亞鐵鹽,改性聚合亞鐵混凝去除溴酸鹽和溴離子的效果很好。硅鐵比1:2的改性聚合亞鐵控制溴酸鹽的效果最佳,其投量為16.8mg/L時(shí),溴酸鹽的平均去除率為83.8%,說(shuō)明改性聚合亞鐵可作為控制水中溴酸鹽的有效混凝劑。
　　明確了過(guò)濾對(duì)溴酸鹽和溴離子的控制作用有限,在水樣初始濁度為40NTU,pH=6.86,T=23℃條件下,濾層深度1.2m時(shí),溴酸鹽去除率為14.4%。溴離子去除率為13.6%。濾層厚度對(duì)溴酸鹽和溴離子濃

7、度影響最大,其次是水樣的濁度,而在50～200μg/L范圍內(nèi),溴酸根和溴離子初始濃度的影響可以忽略。
　　在中試的基礎(chǔ)上,確定了優(yōu)化臭氧-活性炭工藝參數(shù)控制溴酸鹽的方法。一方面,通過(guò)控制臭氧氧化工藝參數(shù)限制溴酸鹽的生成量不超標(biāo)。另一方面,若溴酸鹽生成量已經(jīng)超標(biāo),通過(guò)控制活性炭運(yùn)行參數(shù)使得出水溴酸鹽的量不超標(biāo)。水中初始溴離子濃度、臭氧投量和接觸時(shí)間是控制溴酸鹽生成量的關(guān)鍵因素。在臭氧處理單元,建立了控制溴酸鹽生成量數(shù)學(xué)模型。在活性炭

8、處理單元,炭柱接觸時(shí)間和進(jìn)水溴酸鹽濃度是控制溴酸鹽去除的關(guān)鍵因素,建立了控制溴酸鹽去除率數(shù)學(xué)模型?？疾炝?2個(gè)月連續(xù)運(yùn)行的活性炭表面微生物的情況及生物量的變化。證明了生物活性炭對(duì)水中溴酸鹽的去除效能強(qiáng)于活性炭,探明了生物活性炭對(duì)水中溴酸鹽的作用機(jī)理,明確了微生物在活性炭表面的作用。
　　通過(guò)紫外輻射含溴酸鹽水樣的研究,確定了短波紫外線UVC輻射可以作為去除飲用水中溴酸鹽的有效手段,但輻射的劑量要求較大。長(zhǎng)波紫外線UVA是紫外還原溴