当前位置：文档之家 › GAC_NF组合工艺处理微污染饮用水的研究

GAC_NF组合工艺处理微污染饮用水的研究

  • 格式：pdf
  • 大小：125.00 KB
  • 文档页数：3

收稿日期:2001-10-04 作者简介:李灵芝(1962-),女,河南省平顶山师专化学系副教授,主要从事微污染水源饮用水处理研究.GAC -NF 组合工艺处理微污染饮用水的研究李灵芝,王占生(清华大学环境科学与工程系,北京　100084)摘　要:以GAC-NF 组合工艺对以太湖水为水源的某水厂出厂水进行深度处理试验研究。

结果表明,工艺对T OC 的去除率大于90%,其中NF 的去除率占49%。

NF 对阳离子的去除率与离子浓度大小成正比;对阴离子SO 2-4的去除率高于一价阴离子(Cl -、F -、NO -3)的去除率。

GAC 吸附对移码型的致突变物的去除率为49.6%,对碱基置换型致突变物的去除率为20.2%。

NF 对两种致突变物的去除率分别为94.6%和37.2%,可保证出水Ames 试验结果呈阴性。

关键词:NF 膜;活性炭;致突变物;无机离子中图分类号:TQ085+.4 文献标识码:A 文章编号:1000-3770(2003)04-0222-03 本文以微污染的太湖水为水源的某水厂出厂水为研究对象,研究活性炭(GAC )-纳滤(NF )组合工艺对水中总有机碳(Total Organic Carbo n ,TOC )、无机离子和致突变物的去除效果。

1　试验部分1.1　试验工艺流程及装置1.1.1　工艺流程原水→活性炭柱→精滤器→低压泵→NF 膜→出水。

1.1.2　工艺说明活性炭柱:直径120mm ,柱高3000m m,填料层高度为1500mm ,活性炭粒径为2mm ×4mm 。

精滤器:滤芯100mm ×250mm ,精度为5L m 能去除细微颗粒,为膜分离过程提供合格的进水(污染指数SDI ≤5)。

NF 膜:美国TRISEP 公司生产的TS 80-2521卷式N F 膜组件。

1.2　测试项目及方法1.2.1　TOC 的测定TOC 是以碳含量表示水体中有机物质的综合指标,是评价水体中有机物污染程度的重要指标。

水样采集于棕色玻璃瓶中,加稀酸调pH=2,于4℃冰箱保存,尽快测定。

仪器:日本岛津T OC -5000测定仪。

1.2.2　无机离子分析水样阳离子分析用等离子体发射光谱仪(ICP)进行测定,阴离子分析用离子色谱仪(均委托北京师范大学环科所重点实验室承担)。

1.2.3　致突变物的测定致突变物的测定采用Ames 实验平板掺入法,所用菌株为灵敏度较高的带R 因子的TA 98和T A100,每个水样分别取100L,经吸附、洗脱、浓缩、吹干、定容等程序后制成受试样品,每个样品分别设3～5个剂量组,每个剂量组设3皿平行,试验结果以诱变指数MR (MR 为诱发回变菌落数与自发回变菌落数之比)值表示。

如果M R ≥2,并呈剂量-回变关系者判定为阳性,对于阳性或可疑阳性结果的样品,至少重复试验一次。

表1　水样T OC 测定结果(单位:m g/L)水　样原水GA C 出水及去除率(%)N F 出水及去除率(%)0.9M P a * 5.42 3.03　44.10.541　82.11.35M Pa **5.423.51　35.20.219　93.8 *试验工艺选定的最佳压力,**N F 的限定压力第29卷　第4期2003年8月 水处理技术 T ECHN OL O GY O F W AT ER T REA T M EN T V o l.29N o.4A ug.,20032　试验结果与讨论2.1　T OC测定结果水样TOC测定结果见表1。

由表1可见,原水的T OC大于饮用净水标准的4mg/L[1],GA C吸附对T OC的去除率为35.2%～44.1%,在0.9M Pa下NF对T OC的去除率为82.1%,占工艺总去除率的51%。

而在1.35MPa下NF对TOC的去除率为93.8%,明显高于0.9M Pa的去除率,这可能是过高的工作压力会形成“压实”现象,使N F对有机物的截留率提高。

2.2　无机离子分析无机离子测定结果见表2、表3。

表2　阳离子测定结果(单位:m g/L)K+(133pm)Na+(97pm)Ca2+(99pm)M g2+(66pm)Al3+(51pm)Fe3+(64pm)膜进水 2.999 4.92037.9910.080.0530.4003膜出水0.51280.27220.89520.19990.02760.1826去除率(%)82.994.4797.6498.0252.6654.38 *括号内数据为离子半径[2] 表2可知,NF对三种常见价态阳离子的去除率为二价>一价>三价,这恰好与离子浓度大小顺序一致,据此推测,离子浓度越大,其去除率越高,这与其他研究者的观点不一致[3]。

并且对于同是正一价的K+和Na+来说,Na+的去除率大于K+,与离子半径的大小相反,这也正说明NF的截留机理不完全是物理截留和机械筛分,新型NF大多具有一定的电荷(往往带负电荷),此时NF的截留机理是以电性作用为主[3]。

由于K+的半径大于Na+的半径,因而K+在带负电荷的NF作用下容易变形,易透过NF膜。

而Al3+和Fe3+的去除率较低,其中一个原因是因为浓度太低,使去除效果不明显,另一个原因可能是因为半径较小,容易透过NF膜,真正原因有待于进一步研究。

表3　阴离子测定结果(单位:m g/L)F-Cl-N O-3SO2-4PO3-4膜进水0.56232.3659.58158.643未检出膜出水<0.100 2.379 1.7390.271未检出去除率(%)-92.681.899.5 由表3可以看出,NF对SO2-4的去除率比一价阴离子的高,这与其他学者的研究相一致[3],表明NF膜对高价阴离子的去除率大于一价阴离子,原因是高价阴离子所带的负电荷多,受荷负电的NF 的排斥作用强,导致其截留率较高。

2.3　Am es试验结果Ames试验结果见表4。

表4数据显示,原水在各试验剂量下,对两种菌株均呈阳性反应,尤其是对TA98呈强阳性,说明原水中含有较多的移码型致突变物。

原水经GAC吸附对致突变物虽有一定的去除(在1L/皿时对T A98去除率为49.6%,对T A100去除率为20.2%),但尚未能使出水A mes 试验结果转为阴性,因为GAC的吸附是有选择性的,它易于吸附相对分子质量在500～3000的有机物,而Ames试验的致突变物的相对分子质量一般在2000以下[4],所以,未被GAC吸附的分子质量在500以下的有机物正好可以被NF截留,因此NF对致突变物的去除较彻底(在1L/皿时对T A98的去除率为94.6%,对T A100的去除率为37.2%),其出水的M R值在各试验剂量下均小于2,使出水Am es试验结果呈阴性。

表4　Am es试验结果(MR)样品剂量(L/皿)T A98**剂量(L/皿)T A100性状原水1>35.71 2.694阳性0.515.460.5 2.310.2512.120.25 1.82r*0.979r0.966GA C出水3253 2.5阳性1181 2.150.513.20.5 1.83r0.9783r0.9929N F出水5 1.185 1.35阴性3 1.023 1.1210.9710.8960.50.430.50.75 *r:相关系数;**T A98:移码型致突变物;T A100:碱基置换型致突变物3　结　论微污染太湖水经水厂常规工艺处理后,其出水对Ames试验呈强阳性,对人体健康存在潜在危害。

GAC-NF组合工艺对自来水中T OC的去除率为223 李灵芝等,GAC-NF组合工艺处理微污染饮用水的研究90%,对致突变物的去除率较高,使出水Am es试验结果转为阴性,可以保证出水的安全性。

NF对阳离子的去除率与离子浓度大小一致;对阴离子SO2-4的去除率高于对一价离子Cl-、F-和NO-3的去除率。

参考文献:[1]　董秉直,曹达之,刘遂庆,等.G A C-U F处理工艺生产优质饮用水的试验研究[J].净水技术,2001,20(1):14-16.[2]　北京师范大学,华中师范大学,南京师范大学.无机化学(第三版)下册[M].北京:高等教育出版社,1992.673.[3]　魏宏斌,彭海清,高廷耀.纳滤膜在优质饮用水生产中的应用[J].中国给水排水,2001,17(5):71-76.[4]　Fallon R D,F ilierma ns C B.[J].Chemospher e,1980,9(7/8):385-391.TREATMENT OF SLIGHTLY POLLUTED DRINKING WATERBY GAC-NF PROCESSLI Ling-zhi,WANG Zhan-sheng(D ep artment of E nv ir onmental S cience&Eng ineer ing,T sing hua U niv er sity,B eij ing100084,China) Abstract:The investigation w ith GAC-NF processe on the deep treatment of the w ater from a drinking w ater wo rks w hese source w ater co mes fro m T aihu Lake w as m ade.T he results sho w ed:(1)Ov er90%of TOC in the w ater w as rem oved,in w hich49%is achieved by NF process.(2)The r em oval rate for cation in the w ater by NF process is positiv e proportional to the ion co ncentratio n,rem oval r ate of SO2-4is higher than that o f one valent anio ns(Cl-,F-,NO-3).(3)49.6%rem oval for T A98and20.2%remov al for TA100ar e reached by GAC adsor ption.For the tw o ty pes of mutag ens,94.6%and37.2%remo val can be reached respectively by NF pr ocess.T he application o f GAC-NF processes can ensure the Am es T ests of the finished w ater to be negativ e.Key words:Nano-filtration membrane;g ranular activ ated carbon;mutag ens;inorganic io ns欢迎订阅《分离信息荟萃》(原名《膜信息荟萃》)《分离信息荟萃》现由膜技术国家工程研究中心、中国科学院大连化学物理研究所和中国膜工业协会联合主办,旨在宣传膜法分离;变压吸附分离;萃取和净化以及与膜分离过程有关的集成技术的新进展,介绍上述技术在石油、化工、水资源开发、环保工程、生物和医药工程以及气体特别是天然气净化等领域里的推广应用情况。

合集下载

GAC_石英砂生物滤池处理微污染原水

GAC_石英砂生物滤池处理微污染原水

试验期间原水的浊度在 ２２．３～６８．１ ＮＴＵ 之间， 平 均 值 为 ３６．９ ＮＴＵ。 曝 气 生 物 滤 池 出 水 浊 度 在 ５．４３～２３．１ ＮＴＵ 之间，平均值为 １３．１ ＮＴＵ；待滤水 浊度在 ０．７３～３．２８ ＮＴＵ 之间，平均值为 １．３５ ＮＴＵ； 炭砂滤出水浊度在 ０．０９～０．４２ ＮＴＵ 之间，平均值为 ０．２３ ＮＴＵ。试验系统出水浊度变化如图 ５ 所示。
70 60 50 40 30 20 10
0 0 5 10 15 20 25 30 35
图 ５ 浊度随时间的变化 Ｆｉｇ．５ Ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｔｕｒｂｉｄｉｔｙ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｒｕｎｎｉｎｇ ｔｉｍｅ
由图 ５ 可知，ＧＡＣ－ 石英砂滤池对浊度去除效 果显著。试验期间待滤水平均浊度 １．３５ ＮＴＵ，炭砂 滤出水浊度平均值为 ０．２３ ＮＴＵ，炭砂滤池出水相对 待滤水浊度平均去除率为 ８２．６％。在生物炭砂滤池 内，浊度的去除一方面是通过被生物膜覆盖的滤料
试验期间原水的亚硝酸盐值在 ０．１３～０．５５ ｍｇ·Ｌ－１ 之间，平均值为 ０．３２ ｍｇ·Ｌ－１。曝气生物滤池出水亚硝 酸盐值在 ０．００８～０．１５ ｍｇ·Ｌ－１ 之间，平均值为 ０．０５４ ｍｇ·Ｌ－１；待滤水亚硝酸盐值在 ０．００１～０．１２６ ｍｇ·Ｌ－１ 之 间，平均值为 ０．０４１ ｍｇ·Ｌ－１；炭砂滤出水亚硝酸盐值在 ０～０．００９ ｍｇ·Ｌ－１ 之间，平均值为 ０．００２ ｍｇ·Ｌ－１。试验系 统出水亚硝酸盐值变化如图 ３ 所示。
表 １ 试验测定项目及其方法
Ｔａｂｌｅ １ Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｐｒｏｊｅｃｔｓ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ
测定项目
测定方法
除饮用水中氯仿、四氯化碳

除饮用水中氯仿、四氯化碳

GAC UF RO去除饮用水中氯仿、四氯化碳性能的试验研究1974年自Rook首次报道加氯消毒过程会产生以氯仿为主的三卤甲烷(THMs)以来，氯仿作为一种可疑致癌的消毒副产物，其形成和控制受到了普遍的关注。

美国环保署规定饮用水中总三卤甲烷(TTHMs，包括氯仿、二氯一溴甲烷、一氯二溴甲烷和溴仿)的最大污染物浓度(MCL)标准为100μg/L，并准备分两阶段降至80和40μg/L[1]。

我国的饮用水试行标准(1985年)中规定氯仿不超过60μg/L。

四氯化碳因具有对人体致癌作用而受到了严格的控制，其虽不是一种消毒副产物，但由于饮用水水源受到各种工业废水的污染，自来水中的四氯化碳有时会严重超标，因此有必要研究其控制技术。

1 试验装置及分析方法1.1 试验装置及方法GAC柱为φ32.5mm×340mm有机玻璃柱，柱容积0.28 L，GAC为太原产ZJ—15型。

用自来水配制含一定浓度的氯仿(100～200μg/L)和四氯化碳(20～40μg/L)原水，直接进入GAC柱，流向为上向流。

UF膜为孔径0.01μm的中空纤维膜，由自来水配制的原水经烧结滤芯微滤后进入UF膜组件，排污水(浓水)仅在取样时经排污口少量排放。

RO膜为美国DOW公司的TW30—1812—36型卷式膜。

为防止膜污染和其他因素的影响，原水为蒸馏水配制，直接经增压泵打入RO膜组件，浓水、淡水比为1∶4～1∶5。

试验中的每一个水样均为稳定运行0.5h 后取得。

1.2 分析方法气相色谱仪SQ203(北京分析仪器厂)，ECD检测器，2m玻璃柱，Chromsorb WAW DMCS 80—100目担体，10%的OV101固定液，柱温70 ℃，检测器汽化室温度160 ℃，高纯氮作载气，流速为25mL/min，用峰高外标法定量。

2 试验结果及讨论2.1 GAC对氯仿和四氯化碳的去除性能及机理利用粉末活性炭去除THMs及其前质是十分有效的，并有应用的实例；而关于粒状活性炭去除THMs，国内外说法很不相同。

中科院自主研发饮用水质平安风险结尾操纵系统构筑饮用水平安屏障

中科院自主研发饮用水质平安风险结尾操纵系统构筑饮用水平安屏障

中科院自主研发饮用水质平安风险结尾操纵系统构筑饮用水平安屏障在严寒的冬季，专家建议，一个成年人一天需要摄入2500毫升的水，其中1200毫升靠喝水，最好喝白开水。

可是，家里自来水管流出的水是平安的么？这是人们普遍关切的社会问题。

近日记者从中科院生态环境研究中心了解到，由生态环境研究中心自主研发的饮用水质平安风险结尾操纵技术系统，正在为咱们构建一道更坚实的饮用水平安屏障。

这项自主创新技术取得了国家科技进步二等奖及中科院科技功效奖。

在中科院生态环境研究中心的科研大楼内，记者参观了这套系统。

首席科学家、研究中心主任曲久辉告知记者:“咱们那个地址的自来水能够直接饮用。

”他又补充了一句:“咱们的水口感专门好，不信你能够尝尝”。

95％水厂仍采纳传统处置工艺饮用水源多种污染物共存XX年7月1日，我国正式实施了新的国家《生活饮用水卫生标准》。

“针对我国目前水源污染状况与工艺特点，如何从技术、治理等不同层面着手，确保我国城市饮用水达到新的国家标准，保障城市供水平安，这成为供水行业亟须解决的重大课题。

”中国科学院生态环境研究中心负责人告知记者:“目前，我国95％的市政水厂仍采纳传统的常规处置工艺，在短时间内难以对所有水厂进行技术系统升级与工艺改造，饮用水源污染呈现多种污染物共存的复合污染特点，水源污染状况在短时间内难以从全然上取得改善。

另外，供水管网输配系统与小区二次供水进程中未能有效操纵二次污染。

”这位负责人说:“我国城市供水管网源水通常有两种，一是以地表水为水源，经城市自来水厂净水工艺处置后进入管网，存在的要紧水质问题是，集中净水厂现行工艺不能去除的低剂量有毒有害有机物、穿透滤床的微小生物和细微悬浮物、消毒副产物、输配管道侵蚀产物、管壁黏附生成并脱落的生物膜、输配管网系统通过量种作用进程生成的复合污染物等；二是以地下水为水源，经简单处置后进入管网，这种情形可能存在硝酸盐超标、砷污染、氟污染、氨氮污染、细微悬浮物较高、微生物污染等水质问题。

饮用水处理中纳滤重点技术的应用

饮用水处理中纳滤重点技术的应用

饮用水解决中纳滤技术旳应用膜技术在饮用水深度解决中有广泛旳应用。

近年来，随着人们对饮用水水质规定旳进一步提高，多种各样旳净水器应运而生，它们都采用了某些深度水解决技术，但水质太纯也存在营养元素缺少旳问题。

由于纯净水在除去了有害物旳同步，也除去了人体生理活动必不可少旳许多矿物元素，如钙、镁、锌、锂、锶等。

长期饮用这种缺少有益元素旳水，会破坏人体生理平衡。

综合国内外医学界和水解决界旳观点，可觉得净水应是尽最大也许地清除水中旳有毒、有害物质，特别是“三致”物，Ames 实验阴性，同步又保存原水中有益健康旳微量元素和矿物质旳水。

由于超滤(UF)和微滤(MF)对水中有机物旳清除率很低，仅在20% 如下，反渗入(RO)膜由于在生产出纯净水时，同步清除了饮用水中旳有益微量元素和矿物质，也不是生产净水旳抱负膜。

而纳滤膜由于膜选择性界于RO和UF之间使它不仅可以对水质软化和适度脱盐，还可有效清除原水中传染性病毒、有机物、高价重金属等，又保存了原水中旳部分矿物质，使它成为生产净水旳首选膜。

纳滤膜技术已被列入“21世纪水筹划”，以除去水源中日益增多旳低分子有机物，保证饮用水旳安全。

1、纳滤膜旳简介纳滤膜是20世纪90年代问世旳新型分离膜，初期被称为“疏松型”反渗入膜或“致密型”超滤膜，在其应用过程中具有两个明显特性：一种是其截留分子量介于反渗入膜和超滤膜之间，约为200～2 000;另一种是纳滤膜旳表面分离层由聚电解质所构成，对无机盐有一定旳截留率。

根据上述特性，纳滤膜分离技术在饮用水生产方面正在发挥其独特旳作用，例如，清除三氯甲烷中间体(加氯消毒时旳副产物，为致癌物质)、低分子有机物、农药、激素、砷和重金属等有害物质，并且对Ca2 + 、Mg2 + 、SO42 - 和F - 等离子亦具有良好旳清除效果。

同步，纳滤膜分离过程还具有操作压力低、出水效率高、浓缩水排放较反渗入少等长处。

法国Mery - sur - Oise 水解决厂是目前世界上规模最大旳运用纳滤膜技术净化地表水旳水厂,日均产水量为140 000 m3 ，至今已运营两年多，出水旳水质及其各项性能参数均非常令人满意，特别是在清除有机物和杀虫剂方面。