Optimization of ozone and coagulation processes for bromate control in Istanbul drinking waters.docx
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微污染治理技术论文翻译
学院:
水资源与环境工程学院
班级:
环境工程二班
姓名:
学号:
对伊斯坦布尔饮用水中溴酸盐控制的臭氧氧化与混凝组合工艺进行优化
摘要:
在伊斯坦布尔水源附近计划之外的运输系统,不仅造成了水域地区人口的疯狂增加,而且导致重大水污染问题进而影响人民从事非法定居及非法工业、农业活动。
在这项研究中,对伊斯坦布尔七个主要供水水库的水质进行为期1年的监测,所有的水库的水都被认为是高度污染的。
臭氧处理原水后,这些水库的溴酸盐水平也被首次检测评价为可使用性的。
发现在buyukcekmece水库溴酸盐水平是非常高的。
因此,臭氧用于终止buyukcekmece水库原水中溴酸盐形成的可能性和BC水库表面水的臭氧优化和溴酸盐混凝过程的控制。
控制溴酸盐的形成一个最佳的臭氧/总有机碳比和硫酸铝剂量分别为0.8毫克/毫升和40毫克/升。
凝固以前BC水库的臭氧后(50%)总有机碳被去除。
关键词:
溴酸盐的形成甲基溴水平混凝伊斯坦布尔地区饮用水臭氧化作用总有机碳去除
1.引言
近年来,许多研究都集中在高级氧化过程(氧化过程)来增加其氧化能力来分离阳离子和对水消毒。
氧化或消毒剂种类主要用于水的羟基自由基,芬顿的代理通过使用紫外/催化剂,过氧化氢/臭氧,过氧化氢/臭氧/紫外线,臭氧/过氧化氢的催化剂,催化剂,紫外/臭氧/紫外/过氧化氢的催化剂组合和光电催化,这可以使他们在水溶液中产生。
在氧化过程中,臭氧化作用已广泛应用于饮用水处理过程中。
臭氧最主要的应用可能在预氧化,氧化中间产物和最终氧化过程中。
一般臭氧化可以减轻颜色,浊度,味道和气味。
这种处理通常是用于提高混凝度。
此目的是中间氧化降解有毒微量和消除氯化副产物。
此后,臭氧用于消除一切可能残留的微生物。
臭氧应用饮用水处理过程中,氯化和溴化形成
副产品是有害的。
在臭氧氧化过程中,溴酸盐是臭氧副产物中唯一的一个由环境部门对饮用水规定极限浓度10克/升。
由于其对健康的影响,许多研究已经试图理解它们的形成,控制,并去除饮用水中碳酸—氯化副产物。
伊斯坦布尔是土耳其最大的城市,现有人口1200万人。
伊斯坦布尔用水需求量约1000M立方米/年,而且据估计,到2020年将是2100x106M立方米/年。
虽然臭氧已应用于处理厂,溴化物和溴酸盐潜在形成也没有先前的调查。
由于臭氧溴酸盐的形成,可能不适合治疗溴化物水域。
在这项研究中,伊斯坦布尔的饮用水的溴水平在臭氧化过程中已经溴酸盐的形成进行监测并调查。
臭氧预氧化、混凝过程对总碳去除和溴酸盐控制是最优的。
2.材料与方法
2.1.化学药品
硫酸铝(A12(SO4)3.18H20)和碘化钾(KI)从默克公司购买的。
2.2.分析方法
戴安离子色谱仪(DX300)与一个阴离子柱和一个500环保护柱用来确定阴离子(溴酸钾,溴化,硝酸盐,亚硝酸盐,氟化物和氯化物)。
碳酸氢钠洗脱液(0.9mM碳酸氢钠)是用于
溴酸盐和溴离子分析。
因为淋洗液能良好的分离溴酸盐和氯化物,并提供检测限为5g/l的溴酸盐,这些没有必要用银过滤器消除氯化物。
总有机碳是可以用岛津分析器(型号5000A)测量出的。
原材料和成品样本被0.45-微米微孔膜过滤并用紫外可见分光光度计(珀金埃尔默,模型lambdal2,美国)来衡量UV254吸光度,PH值通过一个Hach系统,,9024型酸度计测量,浊度可以用浊度分析仪测量。
图1.收集臭氧实验装置
2.3混凝和絮凝
硫酸铝(AL2(SO4)3.18H20)用于实验程序中。
使用500毫升明矾样本在室温(20+2°C)下进行试验。
一系列的罐试验实验采用快速混合转速200混合2分,慢拌转速在30和1小时控制水中的沉淀物。
2.4.臭氧实验
臭氧是由空气中的臭氧发电机(PCImodel,GL-1)产生的。
实验使用一个直径40毫米和高度1100毫米的封闭的圆柱形玻璃反应器,一个管状圆柱多孔扩散器改为在反应器底部转换输入臭氧气体进入水溶液。
对臭氧浓度进行适当的调整,改变臭氧发生器中电机的电流,所有的实验使用1升的水溶液在室温(25°C)进行。
两个含有250毫升2%碘化钾溶液的容器用于收集尾气中的臭氧(图1)。
然后,用硫代硫酸钠滴定法来衡量碘化钾溶液臭氧浓度。
根据溶液靛蓝色方法来确定水溶解臭氧浓度。
转移臭氧的计算方法如下。
转移的臭氧=总臭氧-(尾气中臭氧+溶解在溶液中臭氧)
3.结果与讨论
3.1.溴酸盐水平和原水的特性描述
在1994年,由于在集水区人类和工业活动,致使伊斯坦布尔水库的水高度污染,虽然在集水区非法结算和工业活动伊斯坦布尔水道管理局已经控制,原水域特征描述表明,有机污染在许多水库中仍然很高(表1)。
为了达到饮用水标准,臭氧化方法已经用于治疗Omerli,
Sazlidere和Terkos地区的原水。
表1在伊斯坦布尔水库中新鲜水的特征表述
新鲜的水含有从0到3000微克/升不同数量水平的低浓度溴酸盐,溴离子进入新鲜水水域就像海水入侵的结果,就像工工业和农业排放盐在冬季所使用的道路。
目前伊斯坦布尔的饮用水由七个主要水库供水;在欧洲方面:
BC水库,KucukCekmece水库Terkos,Sazlidere水库,和Alibeykoy水库;在亚洲:
Elmali水库和Omerl水库(图2)。
可以见表1,在1年监测期间,水库中溴化物水平,除了BC水库,在臭氧化过程中是不足以产生溴酸盐的。
BC水库非常接近马尔马拉海,在马尔马拉海和BC湖之间有一个渠道,可以排放在雨季超标的水量。
图3显示,在BC湖附近的通道,溴浓度及季节变化,本数据显示,溴水平随BC湖的水位下降而增加。
从这些数据,可以得出结论,在这个湖中海水入侵是重要的溴化物来源。
另一方面,在春季BC湖最低水位时最高溴浓度的原因是大水量从湖转移去满足水需求量。
由于BC水库其高溴化物水平,它的原水样本(表2)用于臭氧和凝凝试验。
图2.伊斯坦布尔市饮用水水库和水工程
表2表征的实验中使用BC湖样品的表征图3.在BC水库中水位与溴化物的变化
3.2.BC水库水中溴酸盐的潜在形成..
为了确定臭氧需求量,将臭氧剂量为22毫克/升雨水应用到含有BC湖水的半间歇反应器中。
实验在不同的PH下进行,PH值分别为6.1,7.5和8.4。
可以图4中看到,转让臭氧量随PH增加而增加。
转让臭氧量在3分钟的反应期间在PH值6.1,7.5和8.3条件下分别为7.56毫克/升,8.85毫克/升和11.42毫克/升。
5分钟的反应时间臭氧的转移率下降,而PH值8.3剩余臭氧为0.5毫克/升5分钟的反应时间后几乎是稳定的。
图4.在不同的PH值转移臭氧量
图5显示了溴酸盐的形成在22毫克/升分钟臭氧剂量下不同臭氧的消耗量下。
最初的溴酸盐的形成是在臭氧转移量为4.3毫克/升下观察的,并随着时间的推移而增加,在臭氧浓度为12.2毫克/升条件下达到58微克/升。
天然有机物在溴酸盐的形成中可以发挥一些作用。
首先,臭氧-天然有机物和臭氧-自由基反应率比臭氧-溴化物返佣速率快,其次,天然有机物能与次溴酸和溴化有机物反应。
得出,天然有机物可以在臭氧-溴化物处理水过程中减少溴酸盐的形成。
臭氧剂量阈值问题,这是最低限度臭氧剂量溴酸盐天然有机物的存在形式,报道范围在0.5-2.0毫克臭氧/总有机碳。
然而,BC水库原水含高有机物浓度(总有机碳5.5Mg/升),BC水库中臭氧/总有机碳阈值被发现约0.8毫克/毫克。
这一结果可以发现由于高PH值水(PH值=8.3),由于越来越多的臭氧反应增加了溴酸盐的形成和自由基的形成。
图5。
在BC水库中溴酸盐的潜在形成
3.3.臭氧化和混凝的优化
第一混凝实验使用不同剂量的明矾。
随后混凝工艺的优化总有机碳和PH值如图6。
去除22%总有机碳达到最佳明矾剂量60毫克/升。
PH值随加明矾剂量增加而下降,并发现PH在6.5时使用的最佳剂量为60毫克/升。
臭氧氧化实验以每分钟22mg/l.min臭氧剂量;臭氧/总有机碳的极限值先前被发现约0.8毫克/毫克。
总有机碳和PH值在臭氧化过程中变化是微不足道的(<2%)。
经过臭氧化溴盐浓度被认为是8微克/升。
臭氧化样品在不同明矾浓度下进行明矾混凝,得出,臭氧化增强了总有机碳的去除,在BC水库臭氧化的水混凝后被发现只有50%总有机碳。
明矾最佳浓度,在凝固过程中确定为60毫克/升,在BC臭氧化水中被发现40毫克/升。
在40毫克/升明矾混凝过的没有检测出溴酸盐。
硫酸铝(毫克/升)
图6.臭氧氧化对TOC的去除效果。
在第一次臭氧实验相同的实验条件下,第二次臭氧实验进行3分钟的臭氧接触时间,在反应结束时溴酸盐浓度发现是54微克/升。
在臭氧化后明矾混凝对溴酸盐去除有效果。
在最佳明矾浓度溴酸盐去除很小(<2%)的。
在100毫克/升明矾浓度溴酸盐去除达到26%。
4.结论
在伊斯坦布尔七饮用水水库进行为期1年的溴化物水平的检测。
在臭氧氧化溴酸盐的形成条件下,Elmali,Alibeykoy和Sazlidere水平溴水平被认为是微不足道的,而Omerli和KC水库中溴化物可能是很大的。
在BC水库中溴化物水平被检测出是最高的由于海水入侵,这是在最高,由于夏季水库水位下降,所以夏季溴化物水平最高。
硫酸铝用于没有臭氧氧化的BC水库的混凝。
最佳硫酸铝剂量确定为60毫克/升而且混凝后最大有机碳去除率为22%。
臭氧氧化应用在混凝过程之前,为控制BC水库臭氧化过程中的溴酸盐的形成,最佳臭氧/总有机碳比被认为是0.8mg/mg。
臭氧氧化后,明矾应用混凝中,并发现臭氧化能提高明矾混凝效率。
最佳硫酸铝浓度40毫克/升,能去除50%总有机碳。
硫酸铝混凝也应用于去除经过过量臭氧化的BC水库浓度的54微克/升的溴酸盐(臭氧/总有机碳比高于0.8毫克/毫克)。
在最佳明矾浓度下溴酸盐去除是微不足道的,用100毫克/升明矾浓度得到溴酸盐去除率为26%。
结果表明:
在BC水库中臭氧氧化后用硫酸铝进行混凝对溴酸盐的去除是不适用的。
鸣谢
作者衷心感谢伊斯坦布尔水利管理局的技能帮助和北大西洋公约组织的金融支持。
来搞的审阅人证明本文的正确性。
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