论文部分内容阅读
北京是一个多水源、严重缺水型城市，其水源主要有地表水，地下水和水库水等，同时又是我国政治、经济、文化、信息中心，提供优质饮用水和保障首都供水安全具有重要的政治、社会和经济意义。然而社会的发展、水环境污染的加剧和生活水平的提高，人们对饮用水水质提出了更高的要求，尤其是饮用水的安全性受到了更为广泛的关注。因此，开发新技术、新工艺生产优质饮用水，保障饮水安全成为目前研究关注的焦点和热点。饮用水氯化消毒产生具有致癌作用的消毒副产物(DBPs)，以及诸如隐孢子、贾滴虫等微生物流行病的大规模爆发，对传统饮用水处理工艺提出了挑战，采用其他氯化替代氧化、消毒技术等深度处理技术成为研究的热点。臭氧作为一种强氧化剂，具有消毒、脱色、除嗅等功能，在水质改善方面发挥了重要作用。本文在对北京水源水水质分析基础上，对臭氧、高锰酸盐、次氯酸纳预氧化及其对后续混凝影响进行了系统的研究，并建立了两套处理量200L/小时的现场实验装置，对其长期运行处理效果及其稳定性进行了研究。主要研究结果如下：
(1)水源水质分析
北京水源水水质较好，处于比较清洁状态，属于地表水Ⅰ类水质标准，适合做饮用水水源；
该水源不含藻毒素(RR、LR、YR)，不含Br-和BrO3-，只有极微量的NPEOs/NP、致嗅物质(MIB、Geosmin)及农药类物质，均处于相关饮用水标准标准范围内，不会对安全供水产生不利影响；
该水源隐孢子虫Cryptosporidium含量在103-104个/L左右，具有很大的微生物安全风险，应加强检测和开发有效的处理技术，确保微生物安全性。
(2)静态预氧化批量实验
臭氧能有效改善有机物的表面特征和混凝条件，促进后续混凝对有机物和颗粒物的去除，具有助凝作用，其最佳经济运行参数建议为1mg/L臭氧消耗量，1.5-2.0mg/L PAC；
次氯酸纳能有效的去除UV254、浊度去除及其改善后续混凝效果，其最经济的工艺条件为1.0mg/L次氯酸纳和2mg/L PAC。
(3)现场预臭氧工艺研究
在预臭氧消耗量为0.9mg/条件下，预臭氧工艺能有效去除CODMn和UV254，其平均去除率分别为16％和38％，再通过后续砂滤(砂滤1)联合作用CODMn和UV254提高到45％和56％。臭氧预氧化对本水源具有助凝作用；
预臭氧工艺能有效的去除水中的大于5um颗粒数，而增加小颗粒的数量，并且通过后续砂滤(砂滤1)联合作用2um以上的颗粒去除效率达99.99％，最后出水在150个/mL左右，大大的减少微生物安全风险；
臭氧预氧化能有效改善后续砂滤进水水质，减少砂滤的水头损失，从而延长砂滤的工作周期；臭氧预氧化能有效降低初滤水的峰值，去除出水浊度，这些在水厂实际运行对于降低运行成本和工作强度，增大产水量具有重要意义。
(4)臭氧-活性炭组合工艺研究
在预臭氧消耗量为0.9mg/L，主臭氧反应量0.5mg/L条件下，臭氧-生物活性炭组合工艺对CODMn、DOC、UV254去除率分别为60％、53％和83％，终端出水分别0.93 mg/L、1.01mg/L、0.005 cm-1，出水水质有了大的改善；
臭氧预氧化、臭氧活性炭深度工艺能有效去除浊度和2μm以上的颗粒数，砂滤出水浊度和颗粒数分别为0.06NTU(0.18NTU)和150个/mL，后续活性炭终端出水浊度和颗粒数分别为0.02NTU(0.17NTU)和33个/mL，小于50个/mL控制要求，更小于常规工艺活性炭终端出水颗粒数98个/mL，减少了微生物安全隐患；
臭氧预氧化、臭氧活性炭深度工艺能完全灭活大肠杆菌、粪大肠杆菌、隐孢子虫等微生物，同时有效去除NP、MIB和geosmin等微量有机物，改善出水水质；
臭氧副产物甲醛和溴酸盐产量远远低于国家标准，不存在健康风险。
综上所述，臭氧预氧化-常规混凝沉淀砂滤-臭氧-活性炭深度处理工艺是一套经济有效的安全处理技术；颗粒计数能有效的评价砂滤和活性炭的性能，评价臭氧的处理效果和微生物的安全性，是一种有效的检测和评价手段，对于保障饮用水水质和安全供水具有重要意义。