O3-BAC工艺去除原水中典型异嗅物的效果

高 炜，王 铮

（1.上海市自来水市北有限公司，上海 200082；2.上海城市水资源开发利用国家工程中心有限公司，上海 200082）

水库富营养化问题是一个普遍存在的环境问题，给水厂的水处理工艺带来困难。臭氧生物活性炭工艺作为一种高效的深度工艺，在国内外得到广泛应用，能够去除水中微量有机污染物［1－3］。本文以实际原水为研究对象，模拟不同2－MIB浓度水平，通过中试开展了臭氧投加量、氧化时间等工艺参数优化研究，并探讨了某水厂臭氧生物活性炭工艺对原水的处理效果。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验所用原水取自某水厂进厂原水。原水主要水质参数如表1所示。

表1 原水主要水质参数Tab.1 Water Quality of Raw Water

该原水水质总体良好，浊度、色度、有机物含量较低。

1.2 中试工艺参数

本试验中试规模为2.5m3/h。预臭氧反应时间为2～3min，后臭氧反应时间为10～12min，BAC滤池停留时间为15min左右，滤速为9 m/h，采用气水联合反冲。混凝剂为硫酸铝液体(氧化铝含量7.8%)，投加量为25mg/L左右。

1.3 分析方法

CODMn测定采用GB/T 5750.7—2006酸性高锰酸钾滴定法；UV254采用紫外分光光度仪(UV－4802型，美国UNIC公司)测定；浑浊度采用美国HACH公司2100AN浊度仪测定；2－MIB采用GC－MS测定。

2 结果与讨论

2.1 常规工艺对2-MIB去除效果

图1为常规工艺对2－MIB去除效果。

图1 常规工艺对2－MIB去除效果Fig.1 Removal of 2－MIB by conventional process

常规工艺对2－MIB去除效果如图1所示。模拟中试进水2－MIB最高浓度为50ng/L左右。研究表明，经过常规混凝工艺处理后，出水2－MIB基本无去除效果。

2.2 臭氧生物活性炭工艺影响因素研究

2.2.1 不同臭氧氧化时间对2－MIB去除效果

图2为不同臭氧氧化时间对2－MIB去除效果。

模拟原水2－MIB浓度为220ng/L，臭氧投加量为0.8mg/L和1.5mg/L，反应时间为0～12min，不同臭氧氧化时间对2－MIB去除效果如图2所示。结果表明，随臭氧反应时间增加，2－MIB去除效果逐渐提高。在初始反应3min内，反应速率较快，去除率分别达到32.6%和70.0%。随反应时间增加到12min，2－MIB去除率增加至46.6%和82.0%，反应12min比3min对2－MIB去除率可提高13%左右。

图2 不同臭氧氧化时间对2－MIB去除效果影响Fig.2 Effect of Reaction Time on 2－MIB Removal

2.2.2 不同臭氧投加量对2－MIB去除效果

图3为不同臭氧投加量对2－MIB去除效果。

图3 不同臭氧投加量对2－MIB去除效果影响Fig.3 Effect of O3Dosage on 2－MIB Removal

不同臭氧投加量对2－MIB去除效果如图3所示。模拟原水2－MIB初始浓度为220ng/L和430ng/L，臭氧投加量为0.8～2.5mg/L，反应时间为3min和12min，分别模拟水厂前、后臭氧氧化反应。由图可知，当2－MIB初始浓度为220ng/L左右，反应3min，随臭氧投加量从0.8mg/L增加到2.0mg/L，2－MIB去除率从32.6%提高到69.6%；反应12min，2－MIB去除率从46.6%提高到81.8%。实际水厂预臭氧反应时间为2～3min，如果臭氧投加量控制在0.8 ～1.5mg/L，2－MIB去除率可达33%～70%。后臭氧氧化时间在10～15min，后臭氧投加量如果控制在0.8mg/L，2－MIB去除率可达47%左右。

同样，当2－MIB初始浓度为430ng/L左右时，预臭氧投加量在0.8～1.5mg/L，2－MIB去除率可达24.4% ～48.2%。后臭氧投加量在0.8～1.5mg/L，2－MIB去除率可达35.3% ～53.9%。因此，根据进水2－MIB不同浓度水平，可适当调节前、后臭氧投加量，臭氧投加量在0.8～1.5mg/L，预臭氧对2－MIB去除率可达25% ～50%，后臭氧对2－MIB去除率可达35% ～55%。

2.2.3 BAC对2－MIB去除效果

图4为BAC进出水2－MIB变化曲线。由图4可知BAC对2－MIB具有较好去除作用，相对BAC进水2－MIB浓度，BAC单元工艺对2－MIB去除率在50% ～80%，相对于中试进水2－MIB浓度，BAC对2－MIB去除率在30%～40%。

当 O3－BAC 进水低于 100ng/L，经预臭氧、后臭氧及BAC处理后，出水基本可达到10ng/L以下，满足《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)要求。

图4 BAC对2－MIB去除效果Fig.4 Removal of 2－MIB by BAC

2.3 某水厂臭氧活性炭工艺生产运行效果

对某水厂各工艺段进出水进行采样分析，考察了臭氧生物活性炭深度出水 CODMn、UV254、2－MIB等去除效果。

2.3.1 CODMn去除效果

某水厂臭氧生物活性炭工艺出水CODMn去除效果如图5所示。

图5 臭氧生物活性炭深度工艺对CODMn去除效果Fig.5 Removal of CODMnby O3－BAC

进厂原水CODMn在1.5～2.4mg/L，砂滤出水CODMn在0.8～1.9mg/L，去除率平均为30.4%。后臭氧出水CODMn在0.9～1.7mg/L，后臭氧工艺单元CODMn去除率在5% ～20%，平均为9.2%，BAC出水 CODMn在 0.7～1.5mg/L，BAC工艺单元CODMn去除率在7% ～23%，平均为13.2%。臭氧生物活性炭出水CODMn总去除率为50.5%左右。

2.3.2 UV254去除效果

图6为某水厂臭氧生物活性炭深度工艺出水UV254去除效果曲线。

由图6可知，砂滤出水 UV254平均去除率为30.8%。后臭氧氧化可进一步降低水中UV254，平均去除率为19.5%。BAC对UV254平均去除率为10.5%。臭氧生物活性炭工艺出水UV254总去除率在60.8%。

图6 臭氧生物活性炭深度工艺对UV254去除效果Fig.6 Removal of UV254by O3－BAC

2.3.3 2－MIB 去除效果

图7 臭氧生物活性炭深度工艺对2－MIB去除效果Fig.7 Removal of 2－MIB by O3－BAC

臭氧生物活性炭工艺对2－MIB去除效果如图7所示。2012年夏季高温期间，进厂原水2－MIB浓度有所升高。砂滤出水2－MIB去除率在15% ～33%，后臭氧出水2－MIB去除率为25% ～60%，平均去除率为44.6%，BAC单元对2－MIB平均去除率为39.9%。根据对水厂臭氧生物活性炭深度工艺出水连续检测，在夏季高温高嗅味期间，BAC出水嗅味明显改善，2－MIB浓度基本在10ng/L以下。

另外，通过水厂各工艺单元出水连续检测，均未见溴酸盐生成。

3 结论

(1)常规工艺对2－MIB基本没有去除效果；

(2)臭氧生物活性炭工艺对2－MIB具有较好去除效果，中试研究表明，臭氧投加量在 0.8～1.5mg/L，预臭氧对2－MIB去除率为25% ～50%，后臭氧对2－MIB去除率为35% ～55%，BAC对2－MIB去除率在30% ～40%；

(3)某水厂臭氧生物活性炭深度工艺出水有机物去除效果明显改善，CODMn总去除率为50.5%左右，UV254总去除率在60.8%左右，出水嗅味明显改善，2－MIB浓度基本可以控制在10ng/L以下。

［1］陈国光，朱慧峰，钱静汝.不同藻类产生致嗅物质处理技术的研究［J］.给水排水，2013，39(11):39－41.

［2］Tasushi Takeuchi，Kazuhiro Mochiazuki，Noriyuki Matsunobu，et al.Removal of organic substances from water by ozone treatment followed by biological activated carbon treatment［J］.Water Science ＆ Technology，1997，35(7):171－178.

［3］苏定江，高乃云.臭氧生物活性炭联合工艺去除微污染水中有机物［J］.工业用水与废水，2005，36(2):26－28.