引黄水库水中溶解性有机碳特性分析

张彦浩，王猛，于军，邢丽贞，刘建广

(1.山东建筑大学市政与环境工程学院，山东 济南 250101;2.污染控制与资源化研究国家重点实验室，上海 200092;3.山东省环境保护科学研究设计院，山东 济南 250013)

0 引言

近年来，随着工农业污染的加剧，水源水中溶解性有机物含量逐步提高，其成分也越来越复杂，传统给水处理工艺不能对其有效去除[1－2]。研究表明，溶解性有机物是水厂氯化消毒后具致癌作用副产物的主要前驱物，也是供水系统中微生物生长的主要因素[3－5]，具有较大的潜在健康危险[6－7]。目前，对于水体中不同类型的溶解性有机物测定技术还不成熟，如何对水源水溶解性有机物分类及其测定方法已成为微污染水源水防治研究所关注的热点之一[8－10]。对于我国沿黄河地区水厂来说，研究水源水中溶解性有机物类型及含量，建立水源水水质数据库有着重要的意义。本文以黄河下游的引水水库为水源，研究引黄水库水中溶解性有机物的类型及其含量变化情况，从而为引黄水库水处理工艺及应对措施选择提供基础性数据和理论指导。

1 材料和方法

1.1 材料和仪器

实验仪器有恒温振荡培养箱、岛津 TOCVCPH总有机碳分析仪、紫外分光光度计、蠕动循环泵、真空抽滤器、水浴振荡器;实验材料有0.45μm醋酸纤维滤膜、500mL锥形瓶、从自来水厂滤池取回的带有生物膜的生物沙;实验水样为取自济南鹊华水厂原水和东营河口水厂原水。

1.2 实验方法

按有机物(以溶解性总有机碳DOCT计)能否在一定时间内被过量活性炭吸附，可将有机物分成吸附性有机物(DOCA，adsorbable DOC)、难吸附有机物(DOCNA，non-adsorbable DOC);按有机物能否在一定时间内被微生物所降解，可将有机物分成可生物降解有机物(BDOC或 DOCD，biodegradable DOC)[11]、难 生 物 降 解 有 机 物 (DOCND，nonbiodegradable DOC);这几类有机物又互相交叉，因此可将水中的有机物综合分成四类:a.可生物降解、可吸附有机物DOC(D＆A);b.可生物降解、难吸附有机物DOC(D＆NA);c.难生物降解、可吸附有机物DOC(ND＆A);d难生物降解、难吸附有机物DOC(ND＆NA)。其测定程序(如图1 所示)[12]。

图1 水中溶解性有机物的可吸附性、可生物降解性测定程序图

水源水中不同溶解性有机物的测定过程:

(1)将原水水样经0.45μm滤膜过滤后，测得TOC 为DOCT。

(2)可吸附性测定:活性炭吸附测定的投炭量为2.0g/L，吸附时间180min，吸附温度20℃。吸附后的水样经 0.45μm滤膜过滤后测得 TOC为DOCNA。则 DOCA=DOC总－DOCNA。

(3)BDOC测定:将需测水样放入装有生物沙的反应瓶中，放入恒温振荡箱中进行生物培养(测定BDOC，即DOCD)。培养8天后，水样经0.45μm 滤膜过滤，测得TOC为难生物降解有机碳(DOCND);则DOCD=DOCT－DOCND。然后，将生物培养后水样经过量活性炭吸附后(吸附180 min)，水样中剩余有机物为既难生物降解又难吸附的有机物，测定的TOC 为 DOCND＆NA。吸附后水样经 0.45μm 滤膜过滤后测得TOC为DOCND＆NA。

计算出 DOCND＆A=DOCND－ DOCND＆N;DOCD＆A=DOCA－ DOCND＆A;DOCD＆NA=DOCD－ DOCD＆A。

(4)水源水在混凝前后DOC的变化即原水可混凝去除性DOC(DOCH)，实验条件为混凝剂PAFC投加量为50mg/L，快搅速度为500r/min，快搅时间分别为30s，中速搅拌速度100r/min，搅拌时间为7min;慢速搅拌速度为40r/min，搅拌时间为15min，最后沉降20min。

2 结果与讨论

2.1 原水有机物类型

水样分别取自东营河口水厂原水及鹊华水厂原水，原水 DOC 分别为 2.71mg/L、2.51mg/L，略高于南方水库原水DOC[4]。两种水源水中有机物分类情况如图2所示，可见两种水源水的中各类型有机物分布情况相似，DOCA和DOCND＆A为主要有机物类型，分别占溶解性有机物总量的80%、60%以上，而DOCD与DOCD＆A所占比例相当，占总有机物中含量的30%以下，说明DOCD＆NA含量较低。由此可见，东营河口水厂原水、鹊华水厂原水中DOCA的含量均最高，DOCA中的 DOCND＆A次之，DOCD含量较低。

2.2 原水经混凝处理后的有机物分类

图3是水源水经混凝处理前后的有机物分布情况。原水混凝后 DOCA、DOCD、DOCND＆D、DOCD＆NA在总DOC中比例均有小幅度降低。东营河口水厂原水的DOCD和DOCD＆N下降幅度较大，其DOCD经混凝后的降幅为23.3%，而鹊华水厂原水DOCD经混凝后的降幅为7.1%;东营河口水厂原水DOCD＆A经混凝后降幅为21.2%;鹊华水厂原水中各类型有机物在混凝前后的变化不大。

图2 原水中DOC含量

图3 原水经混凝处理前后的各类型有机物在总DOC中所占比例

2.3 水源水经臭氧处理后的有机物分类

对水样进行臭氧氧化处理时，先用蒸馏水清洗反应柱后，然后向柱内加入3L水样，关闭吸收瓶管路上的阀门，打开进气阀门和臭氧发生器，调节流量计的流量，使水中臭氧达到2 mg/L，对水样进行臭氧氧化处理。图4为东营河口水厂及鹊华水厂原水经臭氧氧化处理前后各类型有机物在总DOC中所占比例。东营河口水厂原水及鹊华水厂原水经臭氧氧化处理后，DOCA在总 DOC中比例分别降低8.3%、5.3%;DOCD在总DOC中所占比例有较大提高，其增幅分别为5.1%、25.7%。由此可见，臭氧氧化对提高引黄水库水溶解性有机物的可生物降解性有一定的作用。

图4 原水经臭氧氧化处理前后的各类型有机物在总DOC中所占比例

3 结论

(1)DOCA、DOCND＆A为黄河水下游引黄水库水的主要有机物类型，DOCD较低。

(2)引黄水库水混凝后 DOCA、DOCD、DOCND＆D、DOCD＆NA在总DOC中含量均有小幅度降低。臭氧氧化处理后，DOCD在总DOC中所占比例有较大比例提高。针对引黄水库水DOCA含量高，DOCD含量较低的特点，为进一步降低水源水中DOC含量，可采取混凝沉淀和臭氧活性炭串联工艺处理工艺。

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