【摘要】：飲用水水源中的天然有機(jī)質(zhì)(Nature organic matter,簡稱NOM)是一類復(fù)雜的混合物,主要包含腐殖質(zhì)類大分子有機(jī)物和親水性小分子組分,在水體中容易導(dǎo)致色、嗅和味等感官問題,增加后續(xù)水處理過程中的藥劑使用量,更重要的是在氯化消毒過程中產(chǎn)生具有“三致”效應(yīng)的消毒副產(chǎn)物(Disinfection by-product,簡稱DBPs),因此,高效去除NOM成為飲用水深度處理諍化研究中的重要課題。常規(guī)的飲用水深度處理工藝包括強(qiáng)化混凝、臭氧-活性炭聯(lián)用以及膜濾等處理方法,但是其都存在以下缺陷：(1)混凝工藝對親水性小分子有機(jī)物去除效果較差；(2)臭氧氧化易產(chǎn)生較多親水性小分子有機(jī)物,并且在處理溴離子含量高的原水時(shí)易造成溴酸鹽超標(biāo)；(3)膜處理的成本較高,且NOM易對膜產(chǎn)生不可逆的污染,減少膜使用的壽命。目前由澳大利亞ORICA(?)公司開發(fā)的磁性陰離子交換樹脂MIEX(?),由于其具有沉降速率快,易固液分離；顆粒小,反應(yīng)速率快；易脫附,可再生循環(huán)等優(yōu)勢,已經(jīng)應(yīng)用于飲用水處理中。本文使用本課題組自主研發(fā)的新型磁性樹脂NDMP,開展系列磁性樹脂特性對NOM去除性能的影響研究及NOM理化特性對樹脂吸附去除效能的影響分析研究,研發(fā)出以樹脂吸附為核心的集成集成技術(shù),建立了樹脂工藝出水安全性評價(jià)方法,并成功將該磁性樹脂技術(shù)應(yīng)用于飲用水深度處理工程。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下： (1)開展了系列磁性陰離子交換樹脂對水體中污染物的吸附動(dòng)力學(xué)及水質(zhì)化學(xué)對磁性樹脂吸附效能的影響研究。結(jié)果表明,具有較高含水率和交換量的強(qiáng)堿型離子交換樹脂NDMP-1對水體中NOM及無機(jī)離子的去除效果最佳,當(dāng)樹脂劑量為10mL/L時(shí),其對總?cè)芙庑杂袡C(jī)碳(Dissolved organic carbon,簡稱DOC)和UV254的去除率分別為49%和82%,且對水體中氟離子、硫酸根離子及硝酸根離子的去除率分別達(dá)到63%,81%和92%。樹脂對含SUVA值較高的源水中NOM去除率較高；溫度提高可以增強(qiáng)樹脂的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)；增加水體中硫酸根離子濃度可導(dǎo)致樹脂對NOM的吸附作用減弱。 (2)對水體中不同理化特性NOM組分與樹脂的匹配效應(yīng)關(guān)系研究表明,樹脂對于疏水性強(qiáng)、芳香組分較高的中等分子量NOM組分具有較好的去除效果,且可以通過離子交換作用有效去除含有較多羧酸功能基團(tuán)的過渡親水性酸組分；而混凝工藝僅可以去除水體中部分大分子量、疏水性有機(jī)物,對小分子親水性組分基本沒有去除。樹脂混凝集成工藝效能分析結(jié)果表明,樹脂預(yù)處理工藝可減少后續(xù)80%混凝劑使用劑量,并提高混凝處理效果；批次處理試驗(yàn)結(jié)果表明,混凝預(yù)處理工藝可以通過去除水體中疏水性NOM組分,有效減輕樹脂孔堵污染,提高樹脂批次處理效果和使用壽命。 (3)針對水體中復(fù)合污染物包括NOM、氨氮和硬度共存的情況,采用磁性陰離子交換樹脂NDMP-Cl和陽離子交換樹脂NDMP-Na組合工藝處理,該工藝對DOC、氨氮和硬度的去除率分別為49%、46%和77%。陰、陽磁性樹脂混合可用于一體式循環(huán)反應(yīng)器中,通過鹽溶液再生的方式循環(huán)利用,實(shí)現(xiàn)對水體中復(fù)合污染物高效去除的效果。 (4)建立了樹脂吸附工藝的健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法。結(jié)果表明,樹脂處理對水體中三鹵甲烷(Trihalomethanes,簡稱THMs).鹵乙酸(Haloacetic acids,簡稱HAAs)及鹵乙腈(Haloacetonitriles,簡稱HANs)的生成勢潛能(Formation potential,簡稱FP)均具有明顯的抑制作用,從而有效降低消毒后水體的細(xì)胞毒性。通過考察水體中溴離子(Br-)、氨氮和硝態(tài)氮等對樹脂處理后DBPs和細(xì)胞毒性影響效果,結(jié)果表明,水體中的Br-離子濃度的增加會(huì)導(dǎo)致消毒后溴代DBPs的增加,從而增加細(xì)胞毒性；氨氮的增加會(huì)減少氯消毒后產(chǎn)生的部分DBPs,而硝態(tài)氮對DBPs生成基本不產(chǎn)生影響,但是兩者均會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞毒性的增加。 (5)在大豐自來水公司建立了日處理量5000噸的磁性樹脂深度處理示范工程,通過連續(xù)運(yùn)行監(jiān)測,結(jié)果表明,磁性樹脂對水體中NOM具有良好穩(wěn)定的去除效果,處理后出水中CODMn值小于3mg/L,滿足飲用水衛(wèi)生新標(biāo)準(zhǔn)(GB5749-2006),NDMP樹脂固定投資成本僅為100元／噸,處理成本為0.08-0.10元／噸,遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)深度處理工藝,可以應(yīng)用于對飲用水的深度凈化處理。
[Abstract]:The natural organic matter (NOM) in the water source of drinking water is a kind of complex mixture, mainly including humic macromolecular organic matter and hydrophilic small molecular component, which can lead to the sensory problems such as color, smell and taste in the water body, To increase the dosage of the agent in the subsequent water treatment, it is more important to produce the disinfection by-product (DBPs) with the 鈥渢hree-purpose鈥，

本文編號(hào)：2361472