饮用水深度处理活性炭工艺水质安全性研究

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1、摘要饮用水水源的污染是全球范围的主要问题之一，常规水处理工艺已经难以应对当前严重的水体微污染问题，提供更加优质和安全的饮用水、更好地与国际饮用水标准接轨已追在眉睫。活性炭技术以其显著的优势已经成为世界范围内去除有机污染物最通用和有效的深度净化技术之一。活性炭的吸附作用和蓄积在活性炭表面微生物的生物降解作用大大的提高了除污染效率，臭氧的使用强化了活性炭技术的吸附和生物降解作用。尽管如此，活性炭工艺出水的安全性并未受到很大关注，因为就生物安全性来讲，依然有诸多待解决和完善的内容。本研究旨在以活性炭技术为中心，对生物安全性的主导原因、影响因素、评价指标等问题进行研究。主要研究内容包括：活

2、性炭工艺进出水中颗粒物的粒径分布和变化规律；不同活性炭柱型及工艺出水中颗粒物的影响因素；活性炭工艺出水中炭粒的粒径分布、变化规律和影响因素；炭菌分离技术的原理、操作条件、解絮剂的组合等；保障活性炭出水效果的前提下普通消毒剂对炭菌消毒的抑制作用，以及生物量、生物活性、颗粒物等对活性炭出水中细菌总数的影响。通过对活性炭工艺进行的为期10个月左右的净化效能考察表明，过滤周期内砂滤池出水中粒径大于2岫颗粒物的数量平均为25个／mL，但有时仍会高于50-'／'／n1L，其粒径主要分布在2～15,ran之间，超出美国参考标准。砂滤池初滤水中粒径大于2p．m颗粒物含量较高，前10min内其数量高

3、于50-t'／mL水平，活性炭柱运行周期内颗粒物呈现先下降后增长的趋势，运行初期和后期出水颗粒物会高于进水，BAC出水颗粒物是进水的3-6倍，GAC出水颗粒物是进水的2．5倍。颗粒物中以≤2p．rn最多，为颗粒总数的70％以上，2-5p．m的颗粒物决定了出水的主要效果；活性炭进出水颗粒物受温度影响明显，与水温相关性较好，同时不同水温下活性炭出水颗粒物一般比进水高。活性炭进水中的颗粒物对出水的颗粒物含量影响仍很大，相关系数平均在0．9以上；比较不同的反冲洗方式作用效果后发现，使用气冲方式对小粒径的颗粒物去除率很低，采用低强度长历时的水反冲方式，出水颗粒物能够维持在较低的水平上。活性炭

4、柱出水中的炭粒粒径主要分布于0．45-51nn，数量在400-600个，L之间。比较两种活性炭柱的出水炭粒，认为GAC与BAC出水的炭粒MPN基本相当。通过对比炭柱相同运行阶段的出水情况可以看出，大于51un的炭粒数量上差别不大，均在相同的数量级上，最大相差47个几；而小于51ma的炭粒数量差别很大，炭粒数最大的差值将近100个／L。接触时间和反冲洗方式对出水的炭粒影响较大，采用较长的接触时间和低强度长历时的反冲洗方式可以有效降低出水炭粒数量。炭粒所占颗粒物的比例较小，一<21am的炭粒只有颗粒物的1％以下，≥3／．tm的细小炭粒只占颗粒物的3％，炭粒数量不随颗粒物增加而增加，但活

5、性炭滤柱出水中的细菌多与细小炭粒一起流出。通过活性炭柱出水水质分析，出水在200．300rim的有机物去除受炭型、柱型的影响较小，其中在254nm波长的有机物去除率较高，达N50％左右，出水有机物可能存在共轭双键、苯环、羰基和共轭羰基存在。AOC和全毒性分析表明，活性炭出水中存在生物安全性的威胁。常规指标的检测表明活性炭在满足常规指标的条件下，出水水质并不能完全满足出水安全。加氯消毒实验表明，活性炭出水所需的消毒剂量为砂滤出水的2倍，说明活性炭出水中存在颗粒物对消毒剂有抑制作用。经过微滤膜过滤的活性炭出水，对过滤前后及滤膜培养后发现，活性炭出水中存在细小炭粒，其对消毒剂的抵抗作用明

6、显，O．8．5岬的炭菌消毒效率只有40％左右。比较生物量、生物活性和颗粒物浓度对出水细菌总数的相关性发现，生物量对细菌总数的相关系数较高，生物活性次之，出水颗粒物的相关性最差。关键词：活性炭；颗粒物；炭粒；解吸附；消毒ⅡAbstractDrinkingSOUI'Cewaterponlnionisoneofthemainproblemsrangedfromthewholeworldwhichisdifficulttoresolvebytraditionalwatertreatment．Theprimarytaskistoprovidehighqualitywaterandsafedr

7、inkingwate=randtoverge011internationaldrinkingwaterstandards．Combinedactivatedcarbontechnologyhasbecomeoneofthemostgeneralandeffectivemethodstoremovepollutantsbyitsremarkableadvantages．Theadsorptionandbiodegradationofactivatedcarbonimpr