發(fā)布時間：2020-10-27 07:25

　　 三氯乙醛(CH)作為我國《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749-2006)中新增的消毒副產(chǎn)物(DBPs)指標(biāo),其限值10μg/L,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于對其他消毒副產(chǎn)物指標(biāo)的規(guī)定,在采用傳統(tǒng)氯消毒工藝的凈水廠中易出現(xiàn)超標(biāo)風(fēng)險。我國東北地區(qū)湖庫型水源腐殖質(zhì)類有機(jī)物含量較高,且凈水廠多采用常規(guī)工藝和加氯消毒的方式進(jìn)行水處理,因此普遍具有較高的CH超標(biāo)風(fēng)險問題,存在一定供水安全隱患。本論文針對A凈水廠水庫原水存在的潛在CH超標(biāo)風(fēng)險的問題,以東北地區(qū)高有機(jī)物湖庫型水源為研究對象,主要通過三氯乙醛生成勢方法(CHFP)研究了原水的CH生成特性,通過實驗室模擬常規(guī)水處理小試實驗和三氯乙醛標(biāo)準(zhǔn)生成勢方法(CHUFC)研究了多種改進(jìn)水處理工藝技術(shù)對CH的生成控制作用,同時參考水廠實際生產(chǎn)運行條件,提出了四種針對水廠不同時期水質(zhì)特征的生產(chǎn)應(yīng)用優(yōu)化方案,并考察了不同優(yōu)化方案對以CH為主的DBPs的生成控制效果,以期為解決A凈水廠潛在的CH超標(biāo)風(fēng)險問題提供一定的解決思路和理論指導(dǎo)。首先,以水庫12月至次年3月冬季冰封時期的原水為研究對象,探究了原水CH的生成特性和控制技術(shù)。利用大孔吸附樹脂將原水有機(jī)物極性分離,證明了A凈水廠水庫原水以疏水性有機(jī)物為主,且大部分有機(jī)物疏水性較強(qiáng)。通過不同極性組分CHFP消毒實驗,證明了強(qiáng)疏水性有機(jī)物為原水CH的主要前體物組分,對CH生成的貢獻(xiàn)最大;親水性有機(jī)物單位含量生成CH的能力最強(qiáng),對CH生成的影響最大。通過改變CHFP消毒實驗的工藝參數(shù),確定了消毒過程中加氯量、反應(yīng)時間和反應(yīng)溫度等因素與CH的生成呈正相關(guān),p H與CH的生成呈負(fù)相關(guān)。通過實驗室模擬常規(guī)水處理和深度處理工藝的方法,確定了控制CH生成的最佳改進(jìn)常規(guī)處理方法有:殼聚糖(CTS)助凝、次氯酸鈉(NaClO)預(yù)氧化、硅藻土吸附和炭砂濾池深度處理,最佳處理條件分別為投量0.2mg/L、2mg/L、10mg/L、炭砂厚度比10:1,CH的生成量分別降低了19.56%、33.44%、20.44%和21.44%。通過調(diào)整氯消毒的加氯方式和替換氯消毒劑實驗,證明了改進(jìn)消毒工藝方法中,預(yù)加氯方式和二氧化氯-氯胺聯(lián)合消毒對CH的生成控制效果最優(yōu),最佳控制投量分別為2.0mg/L和1mg/L-4.0mg/L,CH的生成量分別降低了32.2%和100%。最后,通過對以上有效控制技術(shù)和水廠實際生產(chǎn)運行條件綜合分析,提出了針對水庫原水不同時期水質(zhì)特征的生產(chǎn)應(yīng)用方案:冬季水質(zhì)穩(wěn)定時期,原水具有低溫低濁、高色高有機(jī)物、水質(zhì)穩(wěn)定等特點,建議選擇增加預(yù)氧化劑和助凝劑投藥的“改進(jìn)常規(guī)工藝”方案,可控制CH的生成量降低約28.15%;春秋季節(jié)水質(zhì)波動時期,原水具有水質(zhì)指標(biāo)顯著升高、有機(jī)污染物增加、水質(zhì)波動等特點,建議在“改進(jìn)常規(guī)工藝”的基礎(chǔ)上,增加活性炭炭砂濾池深度處理或采用二氧化氯-氯胺聯(lián)合消毒方案,可分別控制CH的生成量降低約70.44%和67.52%;夏季水體富營養(yǎng)化時期,原水具有水體富營養(yǎng)化、極端水質(zhì)污染頻發(fā)等特點,建議選擇“改進(jìn)常規(guī)工藝+增加深度處理+聯(lián)合消毒”多重作用方案,可控制CH的生成量降低約94.39%。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU991.2
【部分圖文】：

圖 1-1 理論折點氯化曲線[9]原水中存在溴離子（-Br ）和碘離子（-I ）時，加氯消毒時 HOCl 和-Br /-I 氧化成次溴酸（HOBr/-BrO ）或次碘酸（HOI/-IO ），更易與生溴代或碘代消毒副反應(yīng)，產(chǎn)生毒性更強(qiáng)的溴代或碘代消毒副產(chǎn)物消毒副產(chǎn)物種類和限值 消毒副產(chǎn)物分類和限值毒副產(chǎn)物的分類方法很多，根據(jù)其是否有含氮元素可分為含氮消毒BPs）和含碳消毒副產(chǎn)物（C-DBPs），根據(jù)其是否含有碳元素可分為物（THMs、HAAs、CH 等）和無機(jī)鹽類消毒副產(chǎn)物（BrO3-、ClO含有的鹵素種類可分為氯代消毒副產(chǎn)物（Cl-DBPs）、溴代消毒BPs）和碘代消毒副產(chǎn)物（I-DBPs）。前，國內(nèi)外對于消毒副產(chǎn)物的研究主要集中在三鹵甲烷（THMs）、s）、溴酸鹽（BrO3-）和亞氯酸鹽（ClO2-）[7]上。THMs、HAAs 和水中含量最多的三類消毒副產(chǎn)物。THMs 共有四種組分，其中檢出率

圖 1-2 典型氨基酸/天冬氨酸與 HOCl 的反應(yīng)途徑[24]1.3.1.2 前體物分類方法通過對原水中溶解性有機(jī)物不同組分進(jìn)行分離以探究 CH 主要前體物的種類和特性，是目前常用的針對實際水體 CH 前體物的分類方法。常用的分離手段包括樹脂極性分級分離方法、超濾膜分子量分級分離方法、分子排阻色譜法（SEC）等。（1）極性分級方法極性分級分離主要利用不同樹脂的吸附特性對水中溶解性有機(jī)物進(jìn)行化學(xué)分級表征。常用于極性分離的樹脂有大孔吸附樹脂、陽離子樹脂和陰離子樹脂。通過對不同種類樹脂的組合，可將有機(jī)物分離為不同分類方式的極性組分。如不同親疏水性組分[33]，不同親疏水酸堿性組分[34]及不同親疏水帶電組分[35]。天然有機(jī)物中各組分有機(jī)物的主要組成成分[36]見下表 1-2。（2）分子量分級方法分子量分級分離一般利用超濾膜的截留作用，將溶解性有機(jī)物按不同分子量分離為若干組分，對水中的溶解性有機(jī)物進(jìn)行物理分級表征。其中超濾膜普遍應(yīng)用的規(guī)格為 0.5 KDa、1 KDa、3 KDa、10 KDa、30 KDa、50 KDa、100 KDa 等[37]。（3）分子排阻色譜法 SEC 法的應(yīng)用不如樹脂極性分級和超濾膜分子量分

氯方式的研究中，保持整體工藝總加氯不變?yōu)榍疤幔芯吭谶^濾前加氯的預(yù)加方式、濾前濾后同時加氯的后加氯方式，以及管網(wǎng)中途補(bǔ)氯的二次加氯方式等同加氯方式對 CH 的生成控制作用，以確定最優(yōu)的加氯方式及其最佳控制條件；替換消毒劑的研究中，通過考察氯、二氧化氯、氯胺單一消毒，以及氯-氨順序毒和二氧化氯-氯、二氧化氯-氯胺聯(lián)合消毒等工藝替換氯消毒，研究不同消毒方對 CH 生成的控制情況，以確定最優(yōu)的替代消毒劑及其最佳控制條件。（4）確定水廠實際生產(chǎn)應(yīng)用中 CH 控制技術(shù)的優(yōu)化方案時，結(jié)合前期研究得出的有效控制技術(shù)方法，同時分析水廠實際的生產(chǎn)運行條件和原水不同時期質(zhì)特征及變化規(guī)律，提出具有不同水質(zhì)針對性的、對 CH 控制效果較好、可行性高的優(yōu)化控制方案，并考察不同方案對 THMs、HAAs 等其他消毒副產(chǎn)物的控制況，為水廠實際生產(chǎn)過程中存在的潛在 CH 超標(biāo)風(fēng)險等問題提供一定解決思路和論指導(dǎo)。1.4.2 技術(shù)路線本論文的整體研究框架和技術(shù)路線見圖 1-3。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2858244