正在写一篇关于黄浦江污染及防治的调查报告，需要一些实验方法及数据。

【专家解说】：O32BAC 深度处理黄浦江污染原水试研究 摘要 对黄浦江原水进行O32BAC 工艺深度处理试研究表明:O32BAC 能较长时间内保持对水有机物去除,CODMn 平均去除率2715 %;TOC 平均去除率3417 %;UV254 平均去除率57 % 该工艺还能去除水锰、色度等,能Ames 试验阳性水转化Ames 试验阴性 关键词 污染原水 臭氧 生物活性炭 试 由于大量工业废水和生活污水未经妥善处理即能采用黄浦江上游引水,原水近取自黄浦江下游, 排入水体,造成许多饮用水源严重污染,威胁饮用附近又有大型钢铁厂废水污染影响,原水水质较差水卫生安全性面对严峻水源污染问题,上海厂内配有臭氧发生设备,应付受污染原水水质处市方面斥巨资实施建设黄浦江上游引水工程;另理周家渡水厂净水工艺流程见图1 方面也探索强化污染原水处理工艺流程原上海市自来水公司80 年代初也曾进行O32BAC 工艺小型试验[1~2] ,本文小试基础上进行试研究,考查O32BAC 工艺深度处理黄浦江下游污染原水行性试验于1996 年上海周家渡水厂内完成 1 试验条件和装置111 周家渡水厂概况周家渡水厂位于上海浦东周家渡地区黄浦江边,处理水量约2 万m3/ d 由于处理水量较少,没 表2 混凝剂使用效与效益对比 混凝剂成本 沉淀20min 混凝剂较佳使用量 澄清层浊度/ NTU / 元/ m3 2215mg/ L PAC 21103 01018 0 1210mg/ L PFS 10120 01004 2 1mg/L PAC+011mg/L PAM-A 1150 01002 0 1mg/L PFS+011mg/L PAM-A 1120 01001 6 注: PFS 350 元/ t ,PAC 800 元/t,PAM-A 12 000 元/t PAM-A, 或PFS 和PAM -A 相结合复合法,能短时间内使西江水浊度从数百N TU 迅速降2N TU 下,而费用仅自来水厂单独加PAC 成本10 % 左右(自来水厂单独加PAC 量常12~ 25mg/ L) ,而且采用混凝剂复合投加法,絮团沉淀迅速,减少混凝剂和悬浮胶体自来水残留量,提高用水安全性 3 结论 对西江水混凝沉淀,用聚铁与阴离子聚丙烯酰胺投加方法,其效优于聚铝与阴离子聚丙烯酰胺投加方法两种复合投加方法皆比单独用聚铝和聚铁混凝沉淀速度快数倍上,处理成本也比原方法低50 %~92 % 自来水厂通过改进混凝剂投加方法,减少水铝盐和聚丙烯酰胺单体含量,从而减少对人体健康危害 进水,用管道泵直接提升本试验臭氧接触室臭氧接触室! 400 、高4m 锈钢筒,臭氧接触时间715min , 臭氧接触室出水进入活性炭柱活性炭柱! 800 、高315m 锈钢筒, 采用太原ZJ -15 型颗粒活性炭,填充高度2m , 空柱滤速8~ 9m/ h , 炭层空床接触时间(EBCT) 13~15min 试验工艺流程见图2 图2 O32BAC 工艺试验流程 2 试验结 试验主要分两阶段,活性炭吸附阶段, O32BAC 工艺阶段,试验期间活性炭池活性炭没有更换过两阶段划分主要根据否投加臭氧和活性炭吸附穿透来判断活性炭吸附期,从NH3-N 降解看,炭层已有微生物活动, 由于滤水溶解氧较低, 据测定仅有2mg/ L 左右,估计微生物影响明显211 活性炭吸附阶段 1996 年3 月21 日,活性炭柱投入吸附运行,没有投加臭氧水厂提高混凝效,常规反应池进口处投加了少量氯, 经反应2沉淀2过滤, 进入O32BAC 工艺水已没有余氯该阶段主要对活性炭柱进出水色度、CODMn 、UV254 和NH3-N 进行了监测,根据所测数据判断活性炭柱穿透点和柱内微生物生长情况该阶段CODMn 、UV254 和NH3-N 变化曲线分别见图3~图5 由图3 和图4 看出, 活性炭吸附早期对CODMn 、UV254 去除率均较高,随着吸附位逐渐饱和, 去除率有明显下降过程,稳定较低值范围内下降过程终点运行35~40d 之内从氨氮变化曲线知,运行30d 时,活性炭柱开始去除水氨氮,说明炭层内已有微生物 图5 活性炭吸附阶段NH3-N 变化曲线活动,三、四月份水温较低时,活性炭柱自挂膜需要约月时间由上曲线判断,活性炭柱连续运行40d ,吸附达饱和212 O32BAC 阶段 从6 月3 日开始投加臭氧,进入O32BAC 阶段O3 投加量主要210~310mg/ L 之间,O3 实际吸收量115~210mg/ L 试验期间考查O3 投加量影响,曾短期投加量提高4 、5 、6 、7mg/L , 投加量增加对有机物去除率提高影响甚微试验还 发现O3 投加量升高,导致其吸收率从近80 % 逐渐下降略高于50 % 该阶段从6 月初至9 月下旬,历时三多月,期间完成了多方面数据分析每天进行分析包括浊度、色度、pH 值、CODMn 、UV254 、TOC 、NH3-N 、NO 2--N 、NO 3--N 和Mn 等水质指标21211 常规分析统计结 常规分析统计结见表1 表1 常规水质分析数据统计 指标名称 水样名称 统计天数/ d 大值 小值 平均值 对滤水平均去除率 对臭氧化水平均去除率 浊度/ N TU 滤水O3 出水炭水 23 23 23 1160 4172 01906 01244 01477 01090 01669 1129 01456 -9218 % 3118 % 6417 % 色度/ 度 滤水O3 出水炭水 31 31 31 16 28 12 11 5 0 1313 1613 7 -2216 % 4714 % 5711 % CODMn / mg/ L 滤水O3 出水炭水 31 31 31 6117 5145 4186 3166 3118 2161 5106 4145 3167 1211 % 2715 % 1715 % UV254 / 1/ cm 滤水O3 出水炭水 25 25 25 01157 01105 01079 01082 01031 01018 01114 01075 01049 3412 % 57 % 3417 % TOC / mg/ L 滤水O3 出水炭水 28 28 28 717 716 617 219 211 113 5153 4195 3161 1015 % 3417 % 2711 % NH3 -N / mg/ L 滤水O3 出水炭水 31 31 31 6143 6154 5115 0189 1106 0107 2152 2184 1130 -1217 % 4814 % 5412 % Mn / mg/ L 滤水O3 出水炭水 28 28 28 0130 0130 0110 0112 0112 0 0122 0122 0105 0 7713 % 7713 % 从表1 统计结看出,O32BAC 工艺对滤水浊度、色度、CODMn 、VU254 、TOC 、NH3-N 和Mn 平均去除率分别3118% 、4714% 、2715% 、57 % 、3417% 、4814% 和7713%, 大大地改善了出水水质结与该厂进行O32BAC 工艺小试结相符[1] O32BAC 阶段CODMn 平均去除率相对较低,分析其原因能进水氨氮浓度较高,活性炭池硝化反应消耗过多溶解氧,影响活性炭池内生物降解去除有机物效活性炭池上下位置溶解氧检测统计平均值见表2 20 给水排水 Vol126 No112 2000 表2 同炭层高度溶解氧浓度统计平均值变化 统计次数 上部DO/ mg/ L 部DO/ mg/ L 下部DO/ mg/ L 22 9109 2126 0129 21212 O32BAC 工艺去除有机物效2121211 有机综合指标 给水处理研究, 常用高锰酸盐指数(CODMn) 、紫外消光值(UV254) 和总有机碳( TOC) 来代表水有机物综合指标研究期间,对三指标都进行了监测,结分别见图6~图8 从图6~图8 看出,三指标UV254 去除率高,稳定般认UV254 代表含饱和双键和苯环有机物,们对紫外光有较强吸收由于臭氧强氧化作用,使饱和双键断开,苯环开环,使UV254 降低迅速CODMn 和TOC 去除受较多因素干扰,除臭氧氧化外,活性炭吸附和微生物降解也重要,因而去除率稍低且波动较大2121212 三氯甲烷、四氯化碳、总有机卤代物及多环芳烃去除 活性炭吸附阶段和O32BAC 工艺运行成熟,曾两次取样进行有机物去除效分析,结见表3 由表3 知,活性炭吸附对各种有机物均有好去除效O32BAC 工艺对TOX 、菲、蒽、萤蒽也有较好去除效经O32BAC 处理, CHCl3 和CCl4 没有降低,反而有稍微升高原因能CHCl3 和CCl4 旦形成,O32BAC 能其分解,只能靠活性炭吸附去除当活性炭吸附饱和, 进水CHCl3 和CCl4 较低,活性炭上CHCl3 和CCl4 会解析出来,导致出水CHCl3 和CCl4 稍有升高21213 色度和锰去除 试验期间对O32BAC 工艺进出水色度和锰也进行了长期监测由于周家渡水厂位于钢铁厂附近, 原水色度和锰较高,出厂水常出现色度和锰超标经O32BAC 处理,色度和锰均大大降低,出水水质有较大提高色度和锰变化曲线见图9 和图10 21214 Ames 试验 于1996 年9 月2 日采样委托上海医科大学环图10 臭氧生物活性炭阶段锰变化曲线境卫生学教研室进行Ames 试验所采水样分别原水、滤水、水厂出厂水和活性炭柱出水出厂水和滤水区别于: 出厂水滤水经加氯115mg/L , 清水库停留时间30~40min , 取自厂内专用出厂水样龙头活性炭柱出水滤水经O32BAC 工艺处理出水Ames 试验选用了TA100 (碱基置换突变) 和TA98 (移码突变) 两种菌株结TA100 菌株各水样均未表现出Ames 试验 表3 部分有机物指标 检测日期 水样名称 CHCl3 /μg/ L CCl4 /μg/ L TOX /μg/ L 萘 菲 蒽 萤蒽 芘 艹屈 苯并(b) 萤蒽 苯并(k) 萤蒽 苯并(a) 芘 苯并(ghi) 芘 茚并(1 ,2 ,32 cd) 芘 0320 原水滤水炭水 711 717 012 1125 0161 0101 9410 46210 315 18167 36 < 610 1812 1717 < 110 112 113 018 1119 1119 < 110 1413 1012 < 110 < 115 < 115 < 115 < 210 < 210 < 210 < 110 < 110 < 110 < 110 < 110 < 110 < 215 < 215 < 215 912 < 510 < 510 0715 原水滤水O3 出水炭水 116 116 116 412 0123 0118 0112 0122 5312 14819 4810 3016 554 < 610 < 610 < 610 100 6312 5912 5111 215 512 218 119 1318 1812 < 110 < 110 < 110 < 110 < 110 < 110 < 115 < 115 < 115 < 115 < 210 < 210 < 210 < 210 < 110 < 110 < 110 < 110 < 110 < 110 < 110 < 110 < 215 < 215 < 215 < 215 < 510 < 510 < 510 < 510 注:表数据单位除注明外,其余均ng/ L 给水排水 Vol126 No112 2000 21 图11 TA98 菌株( + S9) Ames 试验结 图12 TA98 菌株( -S9) Ames 试验结阳性TA98 菌株试验结见图11 和图12 从图11 和图12 看出,周家渡水厂原水有移码突变性,常规处理,出厂水突变性增强,且所有水样直接致突变作用( -S9) 强于间接致突变作用(+S9) ;滤水经O32BAC 工艺处理,由致突变阳性转致突变阴性,显对保障人民身体健康非常有利本次试验Ames 试验结和小试结基本吻合[1] ,说明O32BAC 工艺对改变黄浦江水Ames 试验性质结论并非偶,具有重现性21215 氨氮去除 O32BAC 工艺有定去除氨氮能力本试验氨氮去除效见图13 试验发现由于受溶解氧足影响,O32BAC 工艺去除氨氮能力有限当进水氨氮浓度较高时,氨氮去除率低,氧化彻底,出水亚硝酸盐氮浓度升高,而且影响有机物去除效;当进水氨氮浓度低时,去除率高,氧化彻底因此建议控制O32 BAC 工艺进水氨氮浓度2mg/ L 下3 结论 (1) 研究表明,O32BAC 深度处理工艺能够有效 22 给水排水 Vol126 No112 2000 去除黄浦江污染原水有机物该试验装置共运行半年多, 活性炭没有更换和再生, 直维持CODMn 去除率20 % ~ 40 %; TOC 去除率20 % ~ 45 %;UV254 去除率40 %~70 % 对具体有机物分析说明,该工艺对水多环芳烃和TOX 能部分去除,对已形成CHCl3 和CCl4 却能分解去除, 只能靠活性炭吸附去除,当吸附饱和,该工艺对CHCl3 和CCl4 没有去除能力了 1 (2) O32BAC 工艺对水色度和Mn 有好去除效试验色度平均由1313 度降至7 度;进水Mn 超标情况下,去除率70 %~100 % 之间,出水Mn 合格率达100 % 2 (3) O32BAC 工艺能Ames 试验阳性黄浦江水转化Ames 试验阴性,从而提高饮用水质量和安全性,有利于保护人民身体健康 3 (4) O32BAC 工艺有定去除氨氮能力,进水氨氮浓度宜控制2mg/ L 下 4 (5) O32BAC 工艺适合于深度处理黄浦江污染原水 参考文献 1 吕锡武. 生物活性炭净水技术研究:[ 学位论文]. 上海:同济大学,1987 2 陆宏. 臭氧2生物活性炭工艺去除水有机物. 上海环境科学, 1986 ,5 (3) :2~4