生水用于地下回灌的加氯消毒研究.docx
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生水用于地下回灌的加氯消毒研究
生水用于地下回灌的加氯消毒研究
摘要:
针对城市污水厂二级出水用于地下回灌的两种深度处置工艺,确信了达到消毒要求的加氯量,而且研究了加氯消毒对有关水质参数DOC、AOX、CHCl3、CCl4、UV254等的阻碍。
研究发觉,有效氯投加量在8mg/L左右时,水中细菌总数与总大肠菌群数均能达到我国饮用水卫生标准。
加氯后水的DOC值转变不大,AOX值那么有较明显的增大,CHCl3浓度略有增加,CCl4大体维持在加氯前的水平,UV254值也较加氯前有所增大。
研究结果还说明,粒状活性炭处置工艺在污水深度处置流程中对去除消毒副产物(AOX)及其前驱物发挥着重要的作用。
关键词:
加氯消毒地下回灌细菌总数总大肠菌群数
StudyonChlorinationofReclaimedWastewaterUsedforArtificialGroundwaterRecharge
ZHANGLi-ping,YEYu-cai,WUTian-bao,YUNGui-chun
(InstituteofNuclearEnergyandTech.,TsinghuaUniv.,Beijing100084,China)
Abstract:
Toenablethesecondaryeffluenttobeusedforgroundwaterrecharge,chlorinedosagesfortwoadvancedtreatmentprocessesweredeterminedtomeetthedisinfectioneffectsofchlorinationonorganicparameterssuchasDOC,AOX,CHCl3,CCl4,UV254werealsostudied.Theresultsshowthatanavailablechlorinedosageofabout8mg/Lcanmakethetotalcountofbacteriaandthetotalcoliformsmeetthenationalsanitationstandardfordrinkingdisinfectionwithchlorine,DOCchangesverylittle,AOXincreasessignificantly;CHCl3increasesalittle,CCl4almostdoesnotchange,andUV254alsoresultalsoshowsthatthegranularactivatedcarbonplaysaveryimportantroleintheremovalofdisinfectionby-product-AOXanditsprecursors.
Keywords:
chlorinedisinfection;groundwaterrecharge;totalcountofbacteria;totalcoliforms
再生水地下回灌是解决地域性水资源欠缺、减缓地下水位下降、避免地面沉降和海水入侵等问题的有效手腕。
为避免污染地下水,污水厂二级处置出水需通过深度处置使回灌水达到必然的水质要求,消毒那么是避免将病原菌带入地下水的重要方法。
加氯消毒是目前世界上应用最普遍的水处置消毒方式,其特点是杀菌成效好,价钱廉价,因此连年来一直在水处置消毒中占有主导地位。
笔者对城市污水经深度处置回灌地下之前的加氯消毒进行了研究。
1 实验方式
城市污水深度处置后用于人工地下回灌的中试以北京市某污水处置厂的二沉池出水为原水,采纳两种深度处置工艺,DGB吸附工艺(是一种新型吸附剂,吸附性能好,价钱廉价)和DGB+活性炭工艺(后文简称活性炭工艺)如图一、2所示。
两种工艺出水的pH均为7左右,水温那么随外界气温而有所转变。
由于目前尚未制定地下回灌的水质标准,只能遵循我国现行饮用水水质标准中对微生物指标的要求,即细菌总数≤100个/mL,总大肠菌群数≤3个/L。
氯消毒剂采纳次氯酸钠(分析纯)溶液,实验前将其稀释到必然浓度作为储蓄消毒液。
实验时第一取水样别离投加不同剂量的消毒液进行消毒,然后测定原水样及消毒水样的细菌总数与总大肠菌群数,从而确信氯的适合投加量。
同时测定水样加氯后其他水质参数的转变情形,以确信加氯消毒在达到卫生学要求的同时对水质的阻碍,所测参数包括DOC、AOX、CHCl3、CCl4、UV254等。
2 实验结果及分析
加氯消毒对微生物的阻碍
向DGB工艺的砂滤出水别离投加不同剂量的氯消毒剂(以当量有效氯表示),测定消毒前后水样中的细菌总数和总大肠菌群数。
实验结果见表1。
表1 DGB工艺出水的加氯消毒结果
时刻
加氯量(mg/L)
0
2
4
6
8
10
12
15
2000-01-12
细菌总数(个/mL)
×104
×102
×102
4
4
9
总大肠菌群(个/L)
18
9
3
9
3
2000-05-11
细菌总大肠菌群(个/L)
×104
20
7
3
4
6
7
4
总数(个/mL)
×105
42
21
15
3
3
0
0
2000-05-24
细菌总数(个/mL)
×104
0
2
2
0
总大肠菌群(个/L)
×104
3
0
3
0
从表1能够看出,水样消毒前细菌总数大约在104个/mL的数量级,总大肠菌群数大约在104~105个/L的数量级。
加氯量为6~8mg/L时,消毒成效可达我国饮用水的卫生要求,即细菌总数≤100个/mL,总大肠菌群数≤3个/L。
将活性炭工艺出水别离投加不同剂量的氯消毒剂,测定消毒前后水样中的细菌总数和总大肠菌群数。
实验结果见表2。
表2 活性炭工艺出水的加氯消毒结果
时刻
加氯量(mg/L)
0
2
4
6
8
10
12
15
2000-05-17
细菌总数(个/mL)
×103
40
2
2
0
0
2
总大肠菌群(个/L)
×104
40
15
21
3
0
0
2000-05-24
细菌总数(个/mL)
×104
5
8
4
5
总大肠菌群(个/L)
×105
6
0
0
3
从表2能够看出,在DGB吸附与粒状活性炭过滤联用的活性炭工艺出水中,细菌总数和总大肠菌群数与DGB工艺大约在相同的数量级。
在加氯量大约8mg/L时,大体能够达到我国饮用水的卫生要求。
加氯消毒对有机物去除的阻碍
①DOC。
图3是加氯对两种工艺出水DOC值的阻碍曲线,其中DGB工艺出水1与DGB工艺出水2是在不同时刻对DGB出水取样所测的DOC值,因此水质有所不同。
从图3可见,对两种工艺出水,加氯量<15mg/L时,水的DOC值没有明显的转变趋势,能够以为加氯量在此范围内对两种工艺出水的DOC值阻碍不大。
由于氯的氧化性比较弱,因此对水中溶解性有机物浓度没有明显的阻碍。
DGB工艺出水2与活性炭工艺出水两条曲线所代表的取样时刻相同,二者的原水水质相同,后者相当于前者再经度日性炭过滤后的出水。
比较两条曲线能够看出,活性炭床对DOC有必然的去除成效。
粒状活性炭是一种专门好的吸附剂,能够通过吸附作用去除水中的部份非极性和弱极性有机物。
②AOX。
图4为两种工艺出水加氯前后的AOX转变情形。
从图4中能够看出,两种水样在加氯后AOX值都有明显的增大趋势,加氯量越大,AOX值增大得越多。
DGB工艺出水在加氯后AOX值显著增大,加氯量为8mg/L时,使AOX由μg/L增加到136μg/L,增加了4倍多。
据报导[1],城市污水有很强的AOX生成势,对某一污水厂的城市污水投加mmol/L的NaClO(相当于有效氯93mg/L),在h后AOX即达到其最大值1500μg/L,比原水增加了20多倍。
不同水质的AOX生成速度和生成势是不同的,而且受pH的阻碍。
参照发达国家的有关规定和研究功效,研究者以为,我国以土壤渗滤方式进行人工回灌的回灌水中AOX浓度应≤30μg/L。
因此,DGB工艺的砂滤出水因为在加氯消毒后AOX含量太高而不能直接用于地下回灌。
活性炭工艺出水加氯后AOX值也有所增大,但即便加氯量达到10mg/L,AOX值也只有μg/L,也确实是说,活性炭出水在加氯消毒后的AOX值能知足地下回灌的要求。
对照两种工艺出水加氯前后的AOX值能够看出,粒状活性炭对AOX及其前驱物有专门好的去除成效。
实验时,活性炭大约运行了750个床体积后还比较新,随着运行时刻的增加,对AOX的去除成效会慢慢下降,当出水达到4500个床体积时,活性炭出水的AOX约为10μg/L。
为了研究活性炭对加氯后水中AOX的去除成效,将活性炭工艺的加氯消毒放在砂滤以后,活性炭床之前,亦即先消毒,后活性炭吸附。
当加氯量为8mg/L时,砂滤出水的AOX值为173μg/L,经度日性炭以后AOX降为μg/L,可见在AOX值较高时,活性炭对其去除成效也专门好(现在活性炭大约运行了800个床体积)。
对活性炭工艺来讲,将加氯消毒放在活性炭之前和以后都能使AOX值知足地下回灌的要求。
可是若是将加氯消毒放在活性炭之前,经度日性炭以后水中的微生物数量又会上升,因此应该将加氯消毒放在活性炭以后,利用活性炭对AOX前驱物的去除成效操纵AOX。
③CHCl3、CCl4。
图5表示了两种工艺出水在加氯前后的CHCl3浓度转变情形。
从图5能够看出,加氯后水中CHCl3浓度略有增加,而且DGB工艺出水比活性炭工艺出水的增幅略大,可见加氯消毒能形成少量的CHCl3。
对照两种处置工艺能够发觉,CHCl3浓度在加氯前后都相差不大,可见活性炭对CHCl3及其前驱物的去除作用不明显。
CHCl3是极性有机物,而粒状活性炭优先吸附非极性和弱极性的有机物,对极性有机物的吸附作用那么较弱,因此对CHCl3几乎没有去除作用。
两种工艺出水在加氯消毒前后CHCl3浓度都能达到我国饮用水的要求。
图6是两种工艺出水在加氯前后水中CCl4浓度的转变情形图。
从图6中能够看出,加氯后两种工艺水的CCl4浓度略有波动,但转变不明显,能够以为这种数值上的波动在测量误差范围内,也确实是说,加氯对两种工艺出水的CCl4值没有明显阻碍。
活性炭工艺出水的CCl4值较DGB工艺出水有所降低,亦即粒状活性炭对CCl4及其前驱物有必然的去除作用,现在活性炭大约运行了3000个床体积。
两种工艺出水在加氯消毒前后的CCl4浓度都低于我国饮用水标准中规定的3μg/L。
④UV254。
图7是加氯前后两种工艺出水的UV254值的转变情形图。
能够看出,两种工艺出水的UV254值在加氯后都有所增大,DGB工艺出水比活性炭工艺出水的UV254值大约高一倍,加氯后的增大量也大约高一倍。
UV254值反映的是水中天然存在的腐殖质类大分子有机物和含C=C双键和C=O双键的芳香族化合物的多少。
Reckhow和Singer等人研究发觉UV254值能够表征有机卤化物前驱物的多少,它与CHCl3的生成势之间有专门好的相关性。
加氯后水的UV254值增大说明水中含C=C双键和C=O双键的芳香族化合物增多,可能的说明是,氯将水中的某些大分子有机物氧化为可表现为UV254值的物质,即含C=C双键和C=O双键的芳香族化合物。
活性炭吸附去除的有机物中包括了一部份含C=C双键和C=O双键的芳香族化合物和加氯形成的该类化合物,因此在加氯前后活性炭工艺出水比DGB工艺出水的UV254值都要小。
这进一步证明了活性炭能够降低有机卤化物的生成势,从而降低消毒副产物的产量。
3 结论
从以上实验结果能够得出如下结论:
①关于DGB工艺和活性炭工艺,加氯量在8mg/L时,水中的细菌总数和总大肠菌群数能够达到我国饮用水的卫生标准。
②关于两种处置工艺来讲,加氯消毒对水的DOC值阻碍不大。
③两种处置工艺中加氯消毒都会使水中AOX的浓度增大,DGB工艺出水中AOX浓度的增大更为突出。
活性炭对AOX及其前驱物有较好的去除作用。
④加氯消毒会使水中CHCl3量略有增加,而对CCl4浓度没有明显的阻碍。
粒状活性炭能去除少量的CCl4,但对CHCl3几乎没有去除作用。
⑤两种工艺出水在加氯消毒后UV254值都有所增大。
粒状活性炭过滤能降低水的UV254值,能部份去除水中含C=C双键和C=O双键的芳香族化合物和加氯后能形成该类物质的有机物。
⑥粒状活性炭对操纵消毒副产物的形成有专门好的作用。
参考文献:
[1]StefanieSchulz,HermannHofHalogenatedOrganicCompoundsinMunicipalWastewater[J].WaterScience&Technology,1998,37
(1):
303-309.
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- 生水 用于 下回 消毒 研究
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