深圳地区饮用水中三氯乙醛生成特性与控制方法研究

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消毒副产物(DBPs)问题是全球关注的水质安全问题。我国2006年颁布的饮用水水质标准首次将三氯乙醛(CH)列入其中,但目前国内甚少开展相关研究,对于其影响因素没有明确的结论,缺少全面的针对性控制指导方法。而深圳的水源水质特征、水处理工艺、以及区域、气候条件等特点,往往易存在较大的CH超标风险。常规控制DBPs方式缺乏针对性,很难达到水厂生产中要求的经济高效的目标。因此,本文旨在针对深圳地区水源水质特点,水处理工艺条件的基础上,开展对饮用水中CH生成特性与控制技术的研究,为预防及处理深圳市给水厂CH超标状况提供技术指导。本文以深圳水库原水为重点研究对象,探讨加氯量、pH值、水温等因素对CH生成的影响,为形成控制方案提供指导。研究强化混凝、粉末活性炭、改变消毒剂的投加方式和类型、活性炭滤池等方法对CH的控制效果。得到主要成果如下:(1)实验室模拟氯化条件下氯投加量、反应时间、pH值、水温对CH生成的影响为:CH的生成量随投氯量的增加而增大,不同水源不同季节平衡浓度不同;pH值7.5时,CH的生成量最高;随反应时间延长CH生成量增大,24h浓度达到最大值;反应温度小于20℃时CH生成量随温度改变不大,温度高于30℃生成量显著增加;CH同三卤甲烷(THMs)生成量线性相关,皮尔逊系数为0.878。(2)以现有水厂工艺为依托,筛选出切实可行的控制方法,以实验室小试的条件下研究调整加氯方式、氯胺消毒、高锰酸钾替代前加氯、粉末活性炭吸附CH前体物、强化混凝5种方法对CH的控制效果,得出:前加氯量是控制出厂水中CH含量的重要因素;前加0.5mg/L高锰酸钾工艺出厂水CH含量比前加氯0.8mg/L工艺的低43.7%;50mg/L的粉末活性炭浓度为吸附CH前体物的近饱和量,20~30min的接触时间能够保证CH前体物有效去除;当聚合氯化铝(PAC)投加量增加到4mg/L时,前体物去除率最大,为65.3%;PAC投加量为2mg/L时,pH值为7时CH前体物去除率达到最大值57.6%,投加助凝剂聚丙烯酰胺(PAM)有助于混凝去除CH前体物。(3)以实验室小试的控制结论为指导,在南山水厂进行生产性实验,对水厂原工艺各阶段CH及其前体物进行调查并通过改变工艺研究各方法对CH的控制情况,得出:CH随工艺流程的推进而增加,混凝沉淀是去除前体物的关键步骤,去除率为22.5%。CH生成率(出厂水CH生成量比原水CH生成势)从低到高的顺序为:粉炭、前加氯0mg/L、粉炭+高锰酸钾、高锰酸钾、原工艺(前加氯0.3mg/L)、前加氯0.6mg/L,数值为:5.4%、6.7%、8.4%、14.0%、27.6%、62.2%。(4)在沙头角水厂进行生产性实验,研究活性炭滤池对CH及其前体物的去除效果,得出:活性炭滤池能有效去除水中已生成的CH,平均去除率为37.6%,而含氯水经过砂滤池后CH浓度明显升高。活性炭滤池对CH前体物的平均去除率为25.3%,明显高于砂滤池的9.6%,且去除效果稳定。
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