【摘 要】
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随着经济的迅猛发展,人们生活水平的提高。对饮用水水质的要求也越来越高。消毒副产物一经发现就受到人们的重视,其致癌、致畸、致突变的“三致”毒性会对人体造成巨大的危害。GAC-UF一体化净水柱即颗粒活性炭-超滤一体化净水柱,是将活性炭和超滤两种净水工艺组合在一个柱子内的装置,这种组合工艺不仅节省了水厂占地,而且对于能耗损失和成本都大幅度降低。之前已经对其处理饮用水常规指标(硝酸盐氮、硫酸盐、重金属六价
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随着经济的迅猛发展,人们生活水平的提高。对饮用水水质的要求也越来越高。消毒副产物一经发现就受到人们的重视,其致癌、致畸、致突变的“三致”毒性会对人体造成巨大的危害。GAC-UF一体化净水柱即颗粒活性炭-超滤一体化净水柱,是将活性炭和超滤两种净水工艺组合在一个柱子内的装置,这种组合工艺不仅节省了水厂占地,而且对于能耗损失和成本都大幅度降低。之前已经对其处理饮用水常规指标(硝酸盐氮、硫酸盐、重金属六价铬、氨氮和COD等)进行了实验研究,并且这些常规指标的去除效果较好。若一体化净水柱对水中消毒副产物有一定的去除能力,对其在水厂和水处理领域的实际应用有着重大意义。本文选取腐殖酸和色氨酸两种物质作为消毒副产物前驱物代表,利用颗粒活性炭-超滤一体化净水柱对其去除效果进行研究。主要研究了形状和碘值不同的7种活性炭对腐殖酸和色氨酸去除效果的静态实验。静态实验主要从进水p H值、吸附时间、活性炭投加量、反应温度和原水浓度五个因素对不同种类的活性炭吸附污染物效果进行研究。根据静态实验选取去除效果最好的活性炭,利用一体化净水柱对腐殖酸和色氨酸进行动态实验。动态实验主要是根据原水p H值、进水流量和原水浓度这些方面考察一体化净水柱对腐殖酸和色氨酸的去除效果。研究装置对腐殖酸和色氨酸去除效果的最佳条件、因素和去除效率。论文的主要结论如下:(1)静态实验中,活性焦和柱状类活性炭去除效果最好,尤其是柱状碘值800活性炭。活性焦和柱状类活性炭在p H≤7时对腐殖酸和色氨酸去除效果较好。活性炭投加量对去除效果的影响实验中,柱状碘值800和椰壳碘值1100的活性炭腐殖酸去除效果较好;柱状碘值800的活性炭和碘值1000的活性焦色氨酸去除去除效果最好。反应时间对去除效果的影响,腐殖酸去除效果最好的是活性焦和柱状碘值800的活性炭。去除效果最好的活性焦色氨酸2 mg·L-1时去除率最高为81.92%,柱状碘值800活性炭色氨酸去除率为93.07%。(2)原水浓度对去除效果的影响。腐殖酸去除效果最好的是椰壳类活性炭,色氨酸去除效果较好的是活性焦和碘值800的柱状活性炭。反应温度对去除效果的影响,腐殖酸去除效果较好的是活性焦和柱状碘值1000活性炭。活性焦色氨酸去除率为81.33%,柱状碘值800活性炭色氨酸去除率为74.29%。这两种活性炭去除效果最好。(3)针对超滤单独进行的动态单因素实验中,进水流量的实验中,进水流量为160m L·min-1时腐殖酸去除效果最好,p H=5时腐殖酸去除率最高为63.92%;进水流量为100 m L·min-1时色氨酸最大去除率为47.15%,p H=8时色氨酸去除率最大为64.75%。腐殖酸和色氨酸都是浓度较大时去除效果较好。(4)活性炭-超滤联合作用的一体化净水柱实验中,进水流量为160 m L·min-1,反应时间为6.5 h的腐殖酸去除效果最好,p H=5时腐殖酸去除效率最高为81.08%;进水流量为120 m L·min-1,反应时间6.5 h时色氨酸去除效果最好,p H=6时色氨酸最大去除率为55.50%。腐殖酸浓度和色氨酸浓度都为5 mg·L-1时,去除效果最好,去除率为42.34%和43.44%。(5)通过静态实验和超滤膜单独实验都说明活性炭和超滤对腐殖酸和色氨酸有一定的去除效果。静态实验是动态实验的基础和前提,通过静态实验认识到,活性炭最佳去除效果是p H<7时,并且柱状类活性炭去除效果仅次于活性焦,去除效果较好。动态实验是在静态实验基础上进行,超滤和超滤-活性炭联合去除效率比较,联合后去除效果有所提高,并且腐殖酸和色氨酸浓度较大时(4 mg·L-1-5 mg·L-1)去除效果较好。(6)颗粒活性炭-超滤一体化净水柱对腐殖酸和色氨酸这些消毒副产物的前驱物质有一定的去除效果,主要是活性炭的强大的吸附能力,对有机物也有一定的去除能力,超滤膜主要是筛分作用,这些有机物质与活性炭接触后去除部分,经过超滤膜筛分后降低他们在水中的浓度。并且一体化净水柱将两种工艺组合,中间通过滤网隔离,不仅节省装置占地面积,而且避免了两种工艺的干扰,去除效果也有所提高。
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