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消毒副产物是影响饮用水安全的重要因素,预氧化是去除水中有机物及消毒副产物前驱体的一种主要方法,能够提高对污染物的去除效果以及降低消毒副产物的生成,改善和提高饮用水水质。
本文以改进预氧化技术为立足点,辅以强化混凝理念,对传统预氯化/混凝工艺进行改进,提出混凝过程中加氯(Inter-chlorination)工艺,并研究了预氯化/混凝(Pre-chlorination)和混凝过程中加氯(Inter-chlorination)对水体中有机污染物的去除,以及消毒副产物生成势的控制,优化了工艺条件,并初步研究了活性氯存在下的混凝反应机理,主要研究工作包括以下几个方面:
1、以沼泽底泥中提取的腐殖酸模拟水中天然有机物,考察了活性氯强化混凝对溶解性有机碳(DOC),三氯甲烷生成势(TCMFP)和氯乙酸生成势(CAAsFP)等的去除作用。对比了预氯化/混凝和混凝过程中加氯工艺的效果,发现混凝过程中投加活性氯能够增加腐殖酸结构中弱羧酸根的含量,从而能够更加有效的去除DOC,SUVA和CAAsFP。混凝过程中加氯处理后的水中剩余有机物具有较低的CAAsFP/DOC值,说明这种混凝方式有利于CAAs前驱体的去除。
2、腐殖酸与絮凝剂PACl反应产生絮体态腐殖酸,和游离态的腐殖酸相比,这种形态的腐殖酸在偏碱性环境下与活性氯有较高的反应活性;通过研究反应过程中zeta电位的变化发现,活性氯的ClO-/HClO形态分布可能是影响这种反应活性的关键因素。
3、研究了两种加氯方式对二氯乙酸和三氯乙酸生成势的去除效果,发现混凝过程中加氯主要是促进TCAA生成势的去除,而对DCAA生成势的去除的促进作用不明显。DCAA和TCAA的生成势与UV254都具有很好的线性关系,而DCAA生成势与UV254有更好的线性关系。
4、采用改进后的预氯化/混凝工艺对官厅水库水进行处理,结果表明,活性氯能否起到助凝作用与水体的pH值有关。偏碱性条件下,各种方式投加活性氯均不能起到助凝作用;偏酸性条件下,预氯化可以起到助凝作用,提高DOC和UV254的去除率,而混凝过程中加氯所起到的助凝作用要优于预加氯的作用,并且可以有效控制THMs生成总量和THMsFP。