滦河原水2-MIB处理措施研究

王 伟， 周焕平， 施爱华

(天津塘沽中法供水有限公司，天津300450)

随着人类活动的影响，水体中污染物不断增加、富营养化程度逐渐加剧，饮用水源异味和臭味增加，引起越来越多的关注。饮用水中的气味会直接影响水的口感，使饮用水感官指标下降，产生臭味的一些化合物也对人类健康有潜在的危害[1]。对普通用户而言，嗅味更是判定水质安全的重要途径。

引滦入津工程自1983年通水以来，有效地解决了天津市的用水危机，然而经过几十年的运行，引滦水源污染问题日益突出。随着上游地区经济的迅速发展，生活、旅游、工农业生产产生的废污水、废渣以及化肥、农药的排放量逐年升高，拦网养鱼、网箱养鱼的大量增加也对水质产生了很大影响。这些情况造成了潘家口、大黑汀水库水质由中营养化水平逐渐向富营养化水平过渡，并随着水库蓄水的减少，呈现富营养化加剧的趋势，使下游地区水质更加恶化[2]。由于引滦原水水质严重恶化，主要污染性水质指标超过地表水Ⅲ类水体标准，引发了高藻、异嗅异味等一系列问题。

笔者以高藻期2-MIB暴发时的滦河原水为研究对象，通过投加不同氧化剂以及投加活性炭进行吸附后模拟水厂混凝实验，探讨不同措施对2-MIB的去除效果，以期为水厂应急生产提供指导，保证出厂水水质达标。

1 嗅味产生的原因

土臭素(geosmin，GSM)和二甲基异莰醇(2-methylisoborneo，2-MIB)是导致饮用水产生异嗅味的两种最常见的嗅味物质，主要来源于水中藻类和其它水生动植物的代谢产物或分解产物，以及水中的有机物和无机物。在富营养化状态下的水体中生长着很多藻类，尤其是蓝藻；并在藻细胞生长旺盛期，细胞内的嗅味物质不断增加，在藻细胞生长衰亡期随着细胞的裂解而释放到水体中；藻类的胞外分泌物分解也是产生嗅味物质的另一个潜在来源[3]。同时，水体中存在的放线菌和真菌也能产生GSM和2-MIB等嗅味物质。

2 原理与方法

2.1 试验原理

选取滦河上游高藻期原水，经检测该时段原水2-MIB呈现爆发性增长，浓度为73.1 ng/L。通过实验室模拟滦河水经上游流入塘沽某水厂途中投加不同氧化剂以及吸附剂后进行强化混凝试验，考察各阶段处理措施对2-MIB的去除效果。

2.2 检测方法

2-MIB气味强烈，嗅阈浓度很低，为半挥发性有机物，在水体中常以ng/L级存在，其检测具有一定的难度。目前检测方法主要分为感官分析法和仪器分析法：感官分析法主要是依靠人类的感觉器官对嗅味强度进行等级评定，仪器分析方法主要利用分析仪器进行检测。试验中采用气相色谱-质谱联用法，利用保留时间和质谱图定性、内标法定量，实现快速、准确地测定2-MIB。

2.3 试验试剂

高锰酸钾复合盐：对藻类和放线菌引起的嗅味有很好的处理效果，高锰酸盐复合药剂各组分间的协同氧化作用使嗅味物质分解，并与复合药剂中某些成分络合得到去除。同时，作用过程中会生成溶解度极低的新生态水合二氧化锰，具有一定的吸附作用，因而使水中的嗅味物质大大降低[4]。

次氯酸钠：具有较强的氧化性，能够有效去除水中藻类，防止持续产生致嗅物质，并且对水中有机物有氧化作用，降低CODMn值等[5]。

硫酸铜：铜离子可以与藻类体内的蛋白质结合生成蛋白盐，使蛋白质变性、沉淀，使酶失去活性而达到灭活的目的。硫酸铜是应用最为广泛的除藻剂[6]。

活性炭：拥有巨大的比表面积，有强大的吸附力，对色度、嗅味、溶解性有机物有较好的去除作用。

2.4 试验方法

2.4.1A组实验

分别取4份相同的滦河原水水样，每份水样体积为10 L。在1#水样中投加KMnO4复合盐溶液，浓度至3.0 mg/L；2#水样中投加NaClO溶液，浓度至3.0 mg/L；3#水样中投加CuSO4溶液，浓度为0.4 mg/L，快速混合均匀，静止2 h后取上清液过滤、检测。

在前3组剩余水样及第4组水样中投加活性炭至10 mg/L，快速混合均匀，静置 0.5 h，取上清液过滤后进行相关指标检测。

模拟水厂运行，进行烧杯混凝试验，并检测出水过滤后的相关指标。

2.4.2B组实验

取5份相同的滦河原水水样，每份水样体积为10 L。分别投加5，10，15，20和30 mg/L活性炭，快速混合均匀，静置0.5 h。取上清液进行烧杯混凝试验，过滤后检测。

混凝条件：取水样1 L，加入20 mg/L PAC，以200 r/min快速混合1 min；投加40 mg/L FeCl3，以200 r/min快速混合1 min；以40 r/min慢速混合18 min，静置10 min，过滤后检测出水相关指标。

3 试验结果分析

3.1 投加不同氧化剂和活性炭混凝后的吸附效果

在2-MIB为73.1 ng/L的原水中分别投加不同氧化剂，再投加10 mg/L活性炭吸附并进行混凝试验，结果见图1。

图1 投加不同氧化剂和活性炭对2-MIB的去除效果Fig.1 Removal effect of 2-MIB by adding different oxidants and activated carbon

由图1可见，原水中投加不同氧化剂后2-MIB均升高，其中投加CuSO4后2-MIB由73.1 ng/L增至100.4 ng/L，上升程度最为明显。这是由于氧化剂对藻细胞均有一定的破坏作用，会导致原本存在于藻细胞内的2-MIB释放。投加活性炭并进行混凝，均对2-MIB有吸附作用。此后进一步投加NaClO溶液，对2-MIB的总去除率为39.53%，效果最为明显。但在不投加氧化剂的情况下，仅单独投加活性炭再进行混凝试验后的2-MIB去除率可以达到47.20%。因此，在去除水中2-MIB的试验中，氧化后投加活性炭联用不是最佳处理技术，仅使用粉末活性炭吸附后的效果更为明显。

3.2 活性炭投加量对2-MIB吸附效果的影响

对5份原水水样分别投加5，10，15，20和30 mg/L活性炭，吸附时间为0.5 h，混凝试验后的2-MIB浓度如图2所示。

图2 不同投加量活性炭对2-MIB的去除效果 Fig.2 Removal effect of activated carbon with different dosages on 2-MIB

由图2可见，投加5～30 mg/L活性炭对2-MIB的去除率为22.85%～79.62%。随着活性炭投加量的增大，2-MIB去除率不断增高，当活性炭投加量为20 mg/L时达到75.92%。再增大投加量对2-MIB去除效果的提高程度降低，因此20 mg/L为最佳投加量。

4 结论

① 当水中存在嗅味问题时，投加氧化剂会对藻细胞有一定的破坏作用，导致原本存在于藻细胞内的2-MIB释放，使其浓度反而有所升高，因此不建议使用氧化后投加活性炭联用的技术。

② 投加活性炭对2-MIB有非常好的吸附作用，随着投加量的增大，去除率也逐步升高，投加30 mg/L活性炭对2-MIB的去除率可达79.62%。

③ 当活性炭到达一定浓度后继续投加，对2-MIB的去除效果明显减弱，试验中活性炭最佳投加量为20 mg/L。建议根据原水水质和实际生产工艺，合理选择活性炭投加量。