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技術(shù)服務(wù)

凈水對(duì)有機(jī)物去除技術(shù)分析

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  • 發(fā)布日期：2018-01-05
水源水中的有機(jī)物的來(lái)源可分為兩大類(lèi)。一類(lèi)為天然有機(jī)物，是自然環(huán)境的代謝產(chǎn)物，包括腐殖質(zhì)、微生物分泌物、溶解的植物組織及動(dòng)物的廢棄物等。另一類(lèi)是人工合成有機(jī)物，包括農(nóng)藥、工業(yè)廢棄物等。
    隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展與城市化進(jìn)程的加速，水資源危機(jī)已經(jīng)成為繼石油危機(jī)之后人類(lèi)所面臨的第二大危機(jī)。目前在我國(guó)，隨著工業(yè)，特別是有機(jī)化工、石油化 工、醫(yī)藥、農(nóng)藥、殺蟲(chóng)劑及除草劑等生產(chǎn)工業(yè)的迅速發(fā)展，有機(jī)化合物的產(chǎn)量和種類(lèi)不斷增加，各種生產(chǎn)廢水和生活污水未達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)就直接進(jìn)入水體，水源水質(zhì) 污染問(wèn)題日趨嚴(yán)重。然而，現(xiàn)有條件下的水廠(chǎng)廣泛使用的傳統(tǒng)制水工藝已很難達(dá)到日益提高的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求，河南水處理設(shè)備飲用水的安全性因而引起人們的普遍關(guān)注。
     就飲用水中的有機(jī)物去除和控制而言，生物穩(wěn)定性和凈水工藝衡量是影響它的兩個(gè)重要因素。試圖以飲用水中的有機(jī)物為研究對(duì)象，從生物穩(wěn)定性和凈水工藝兩個(gè)角度，對(duì)有機(jī)物的衡量指標(biāo)、去除機(jī)制及規(guī)律展開(kāi)論述。
    一、有機(jī)物的來(lái)源、危害與生物穩(wěn)定性的提出
     從來(lái)源來(lái)看，水源水中的有機(jī)物的來(lái)源可分為兩大類(lèi)。一類(lèi)為天然有機(jī)物，是自然環(huán)境的代謝產(chǎn)物，包括腐殖質(zhì)、微生物分泌物、溶解的植物組織及動(dòng)物的廢棄物等。另一類(lèi)是人工合成有機(jī)物，包括農(nóng)藥、工業(yè)廢棄物等。
     研究結(jié)果顯示，飲用水中有機(jī)物具有眾多的危害作用：(1)部分有機(jī)物為高毒性的持久性有機(jī)污染物或內(nèi)分泌干擾物質(zhì)，具有致癌性、生殖毒性、性等危害，對(duì)人 體健康有直接的威脅;(2)部分有機(jī)物為消毒副產(chǎn)物的前體物質(zhì)，在加氯消毒過(guò)程中可形成具有毒性的鹵代有機(jī)化合物，進(jìn)而危害人體健康;(3)飲用水中的可 生物降解有機(jī)物將對(duì)給水管網(wǎng)和管網(wǎng)水質(zhì)產(chǎn)生危害。這其中的第三類(lèi)危害已成為近年來(lái)的關(guān)注熱點(diǎn)。
世界衛(wèi)生組織在1996年對(duì)歐洲的277起水生疾病的調(diào)查表明，由于管網(wǎng)系統(tǒng)微生物再生長(zhǎng)而導(dǎo)致的水生疾病占43%，我國(guó)對(duì)供水量占全國(guó)42.44%的36個(gè)城市調(diào)查結(jié)果表明：出廠(chǎng)水中細(xì)菌總數(shù)僅為6.6個(gè)/L，而在管網(wǎng)水中已上升到29.2個(gè)/L。
    常規(guī)凈水工藝中，一般采用加氯消毒并保持管網(wǎng)內(nèi)一定的余氛含量來(lái)控制細(xì)菌生長(zhǎng)，但現(xiàn)有研究表明部分細(xì)菌或大腸桿菌在經(jīng)過(guò)氯消毒過(guò)程后，能在管網(wǎng)中修復(fù)、重 新生長(zhǎng);并且當(dāng)出廠(chǎng)水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度足夠高時(shí)，即使加大投氯量，也很難抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)。大量針對(duì)給水管網(wǎng)內(nèi)生物膜的生長(zhǎng)、管網(wǎng)水細(xì)菌再生長(zhǎng)和大腸桿菌爆發(fā) 的研究表明：出廠(chǎng)水中存在可生物降解有機(jī)物(BOM)是管網(wǎng)中異養(yǎng)細(xì)菌重新生長(zhǎng)的主要原因，并為此提出了飲用水生物穩(wěn)定性的概念。
    二、生物穩(wěn)定性的概念、指標(biāo)與給水管網(wǎng)中的細(xì)菌生長(zhǎng)機(jī)制
    (一)概念與指標(biāo)
    飲用水生物穩(wěn)定性是指飲用水中可生物降解有機(jī)物支持異養(yǎng)細(xì)菌生長(zhǎng)的潛力，即當(dāng)有機(jī)物成為異養(yǎng)細(xì)菌生長(zhǎng)的限制因素時(shí)，水中有機(jī)營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)支持細(xì)菌生長(zhǎng)的最大可 能性。當(dāng)前，一般采用可同化有機(jī)碳(AOC)和生物可降解溶解性有機(jī)碳(BDOC)作為飲用水生物穩(wěn)定性的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)。越來(lái)越多的研究與試驗(yàn)證 明，AOC和BDOC作為衡量飲用水中可生物降解有機(jī)物含量的指標(biāo)與飲用水管網(wǎng)中細(xì)菌生長(zhǎng)有著密切的關(guān)系。只有控制出廠(chǎng)水中的AOC與BDOC的含量達(dá)到 一定的限值，才能有效的防止管網(wǎng)中細(xì)菌的再生長(zhǎng)。
    (二)生物穩(wěn)定性與給水管網(wǎng)中的細(xì)菌生長(zhǎng)機(jī)制
    研究表明，飲用水生物穩(wěn)定性高，則表明水中細(xì)菌生長(zhǎng)所需的有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物含量低，細(xì)菌不易在其中生長(zhǎng);反之，飲用水生物穩(wěn)定性低，則表明水中細(xì)菌生長(zhǎng)所需的有 機(jī)營(yíng)養(yǎng)物含量高，細(xì)菌容易在其中生長(zhǎng)。自來(lái)水及其管網(wǎng)中細(xì)菌的生長(zhǎng)(再生長(zhǎng))按其來(lái)源看，可分為三類(lèi)：其一，出廠(chǎng)水中含有較多的細(xì)菌進(jìn)入管網(wǎng)而引起自來(lái)水 中細(xì)菌的增加;其二， 管網(wǎng)中細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖引起的自來(lái)水中細(xì)菌的增加;最后，管網(wǎng)中外源細(xì)菌的進(jìn)入。而在出廠(chǎng)水正常消毒與管網(wǎng)狀況良好的情況下，第2點(diǎn)是引起自來(lái)水及其管網(wǎng)中 細(xì)菌生長(zhǎng)的主要途徑。
    一般認(rèn)為有機(jī)基質(zhì)的含量是影響其生長(zhǎng)的主要因素，因此減少水中可生物降解有機(jī)物的含量將對(duì)控制異養(yǎng)細(xì)菌的生長(zhǎng)起到?jīng)Q定性的作用。
    三、現(xiàn)有的凈水工藝中的有機(jī)物去除機(jī)制
    如前面所述，由于飲用水中的有機(jī)物在管網(wǎng)破壞、水質(zhì)污染以及最終的人體健康上存在著眾多的危害，為了減少飲用水中有機(jī)物的含量，減小其危害性，人們必須在 如何控制和去除上狠下工夫。其中，凈水工藝便是實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的控制和去除的重要環(huán)節(jié)。在此，列舉目前應(yīng)用較為廣泛的一些凈水工藝，簡(jiǎn)單探討一下其相應(yīng)的去除 機(jī)制。
    (一)常規(guī)及其強(qiáng)化工藝
    現(xiàn)有水廠(chǎng)常規(guī)凈水工藝一般由混凝、沉淀(澄清)、過(guò)濾和加氯消毒四部分組成，形成于上世紀(jì)初，已有百年歷史，目前仍被廣泛采用。然而，常規(guī)工藝處理出水在水質(zhì)生物穩(wěn)定性方面難以確保，因此有機(jī)物去除效果較差。
    (二)生物(預(yù))處理
    飲用水生物處理是指借助于微生物群體的新陳代謝活動(dòng)，對(duì)水中的有機(jī)污染物以及氨氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽的有效去除。生物氧化對(duì)有機(jī)物的去除機(jī)理包括：(l) 微生物對(duì)小分子有機(jī)物的直接降解;(2)微生物胞外酶對(duì)大分子有機(jī)物的分解作用;(3)生物吸附絮凝作用。目前，采用生物氧化(預(yù))處理技術(shù)可有效地去除 溶解性有機(jī)物，提高出廠(chǎng)水的生物穩(wěn)定性，并可減少后續(xù)消毒劑的用量，因而已成為給水處理中備受關(guān)注的工藝方法。
    (三)活性炭吸附
    活性炭屬于一種多孔疏水性吸附劑，其具有發(fā)達(dá)的細(xì)孔結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積，有機(jī)物的極性與分子大小是活性炭對(duì)有機(jī)物去除的主要影響因素;溶解度小、親水性 差、極性弱、分子不大的有機(jī)物較易被活性炭吸附?；钚蕴课街饕糜陲嬘盟纳疃忍幚恚芯堪l(fā)現(xiàn)活性炭對(duì)中小分子量有機(jī)物具有了強(qiáng)吸附能力，因而對(duì)AOC 和BDOC有著良好去除作用。
    綜合以上所言，生物穩(wěn)定性和凈水工藝是關(guān)系到飲用水安全性的兩個(gè)重要方面。為了適應(yīng)經(jīng)濟(jì)更快發(fā)展以及城市化進(jìn)程加快的趨勢(shì)，眼下應(yīng)在技術(shù)研究上狠下工夫， 通過(guò)先進(jìn)凈水工藝的研究應(yīng)用，提高飲用水的生物穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)處理出有機(jī)營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)含量低、在給水管網(wǎng)中不會(huì)引起異養(yǎng)菌再生長(zhǎng)的生物穩(wěn)定性飲用水。
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