CN103232121A - 一种去除微污染水源水中溶解性有机氮的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于饮用水处理技术领域，涉及一种去除微污染水源水中溶解性有机氮的方法，包括混凝和活性炭吸附两个过程。本发明按照以下步骤进行：首先微污染水源水进入混合设备中，向混合设备内投加一定量的混凝剂，快速的搅拌至原水和混凝剂充分混合，随后一起进入沉淀池，沉淀池出水后进入活性炭吸附滤池，即可去除大部分的微污染水源水中溶解性有机氮。本发明有效地解决了溶解性有机氮难以在常规的饮用水厂处理工艺得到去除、易与消毒剂反应生成大量的致癌含氮消毒副产物的技术问题。本发明不需要昂贵的仪器设备、药品，极大地减少了资金投入，该方法操作简单容易掌握，省时省力，大幅消减了致癌含氮消毒副产物在饮用水厂内的生成。

Description

一种去除微污染水源水中溶解性有机氮的方法

技术领域

本发明涉及到饮用水处理技术领域的方法，特别是涉及到一种去除微污染水源水中溶解性有机氮的方法，属于水处理技术领域。

背景技术

现阶段，我国饮用水厂大多采用出水消毒来保障饮用水生物安全性。氯系消毒剂因价廉、高效而被广泛使用，但其可与水中的溶解性有机物(dissolved organic matters，DOM)反应，生成具有强烈“三致”效应的消毒副产物(disinfection by-products，DBPs)，给人类带来巨大的健康隐患。在过去的几十年里，饮用水中卤代消毒副产物如三卤甲烷(THMs)和卤乙酸(HAAS)最受关注，它们被认为是致癌或疑似致癌物^[2]。最近几年内，一类新兴的毒性更强的含氮消毒副产物(nitrogenous disinfection by-products，N-DBPs)被人们逐渐所认识，它们是氯与DOM的含氮组分反应形成的。N-DBPs是含有-NO₂和-CN等含氮官能团的化合物，如亚硝胺类物质(nitrosamines)、腈类化合物(nitriles)和卤化硝基烷烃类(halonitroalkane)等，相比卤代消毒副产物具有更高的细胞基因毒性。这些N-DBPs的分子量小，亲水性强，致癌风险极高，严重的威胁着饮用水安全性。溶解性有机氮(dissolved organic nitrogen，DON)作为N-DBPs的前体物，受到了国内外科研人员的关注。

根据国外报道，DON虽然给饮用水安全带来了极大的危害，但其却难以在常规的水厂处理工艺得到去除(去除率仅为5％～30％)，美国28个饮用水厂报道，DON平均去除率仅为20％，DOC和UV₂₅₄去除率分别为29％、55％。国内南方某饮用水水厂研究发现，DON在常规污水处理工艺(混凝沉淀+生物滤池+消毒)去除率仅为27％；而在深度处理工艺(预生物处理+混凝沉淀+石英砂滤池+一级臭氧生物活性炭池+二级臭氧生物活性炭池+消毒)中平均增加20％。这主要是因为饮用水处理工艺中的生物处理工艺(生物滤池、臭氧生物活性炭池)释放溶解性微生物产物(SMP)，使得DON浓度呈上升趋势，这也说明DON在饮用水处理工艺中的去除效果是十分有限的。因此，含有高DON浓度的微污染物水源水进入常规的处理流程之前，有必要在对其中的DON进行去除。

发明内容

本发明的目的是提供一种去除微污染水源水中溶解性有机氮的方法。本发明利用饮用水处理中常用的混凝剂混凝和活性炭吸附，通过混凝和吸附组合共同去除微污染水源水中溶解性有机氮。

为实现上述目的，一种去除微污染水源水中溶解性有机氮的方法，其特征在于工艺过程为：

(1)将微污染水源水进入混合设备，投加混凝剂0～10mgAl·L^-1，混合时速度梯度G保持在500～1000s^-1，混合时间10～30s；

(2)微污染水源水在经过混合设备絮凝后，进入沉淀池，沉淀时间为15～30min；

(3)经沉淀后的微污染水源水以8～12m·h^-1流速流过活性炭吸附滤池，停留时间10～20min，经过上述过程的处理后，微污染水源中溶解性有机氮的含量降低70～85％。

进一步地，微污染源水处理前溶解性有机氮的浓度为1.28mg·L^-1、溶解性有机碳的浓度为8.56mg·L^-1，经过混凝沉淀、活性炭吸附过滤后溶解性有机氮的浓度为0.23mg·L^-1、溶解性有机碳的浓度为3.05mg·L^-1。

上述混凝剂选自聚合氯化铝或硫酸铝中一种或两种。

上述活性炭吸附滤池内活性炭填料层高为1.5～2.5m。

本发明的优点：本发明操作简单、易行，能有效的去除微污染水源水中溶解性有机氮，为后续的处理和工艺参数控制提供保障。

本发明的基本原理如下：

(1)混凝剂在水解过程中形成的絮体呈现正电荷，可以吸附带负电荷的DOM；同时，混凝剂的吸附架桥与网捕作用也去除DOM。被去除的DOM具有含氮官能团，主要以大分量有机物为主，DON可以在混凝过程中被去除，去除效果见图1。

(2)活性炭是一种多孔性的含炭物质，它具有高度发达的孔隙构造，活性炭的多孔结构为其提供了大量的表面积，赋予了活性炭所特有的吸附性能，在与水中DOM充分接触后，从而非常容易达到去除水中有机物污染物。被去除的DON主要以小分量为主，DON可以在活性炭吸附过程中被去除，去除效果见图2。

(3)混凝和活性炭吸附组合去除DON，主要是通过混凝去除大分子量的有机物和活性炭吸附小分子量的有机物，DON可以在混凝和活性炭吸附两个过程中被去除。

附图说明

图1为微污染水源水中溶解性有机氮在混凝过程中的去除率；

图2为微污染水源水中溶解性有机氮在吸附过程中的去除率。

具体实施方法

为了更好理解本发明，以下结合具体的实施例对本发明的技术方法进一步详细描述。

以某地区微污染水源水为处理对象，首先微污染水源水进入混合设备，投加聚合氯化铝(PACl)为6mgAl·L^-1，混合时速度梯度G保持在1000s^-1，混合时间30s，原水在经过混合设备后，进入沉淀池沉淀30min；然后以10m·h^-1流速流过活性炭吸附滤池，停留时间约15min。微污染原水中DON、DOC浓度分别为1.28、8.56mg·L^-1，经过混凝、活性炭吸附后浓度约为0.23、3.05mg·L^-1，DON浓度达到或低于欧美发达国家水源水中DON浓度水平，能大幅削减饮用水厂出水中N-DBPs的浓度。

Claims (4)

1.一种去除微污染水源水中溶解性有机氮的方法，其特征在于工艺过程为：

(1)将微污染水源水进入混合设备，投加混凝剂0～10mgAl·L^-1，混合时速度梯度G保持在500～1000s^-1，混合时间10～30s；

(2)微污染水源水在经过混合设备絮凝后，进入沉淀池，沉淀时间为15～30min；

(3)经沉淀后的微污染水源水以8～12m·h^-1流速流过活性炭吸附滤池，停留时间10～20min，经过上述过程的处理后，微污染水源中溶解性有机氮的含量降低70～85％。

2.根据权利要求1所述的一种去除微污染水源水中溶解性有机氮的方法，其特征在于：微污染源水处理前溶解性有机氮的浓度为1.28mg·L^-1、溶解性有机碳的浓度为8.56mg·L^-1，经过混凝沉淀、活性炭吸附过滤后溶解性有机氮的浓度为0.23mg·L^-1、溶解性有机碳的浓度为3.05mg·L^-1。

3.根据权利要求1或2所述的一种去除微污染水源水中溶解性有机氮的方法，其特征在于：混凝剂选自聚合氯化铝或硫酸铝中一种或两种。

4.根据权利要求3所述的一种去除微污染水源水中溶解性有机氮的方法，其特征在于：所述活性炭吸附滤池内活性炭填料层高为1.5～2.5m。

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