70%多孔彈性濾料—活性炭聯合工藝應用于飲用水深度處理效果的研究

摘要：著重研究70%多孔彈性濾料-活性炭聯合工藝在不同進水溫度及不同進水濃度時對飲用水中污染物的去除效果分析。試驗結果表明，該工藝對濁度、鐵、UV254、高錳酸鹽指數、DOC、BDOC的平均去除率分別在91%、94%、32%、36%、43%、88%左右，可基本滿足膜技術處理系統對進水水質的要求，可以應用于飲用水深度處理前的預處理，能較好地減輕后續膜技術處理的負荷。

關鍵詞：70%多孔彈性濾料；活性炭；深度處理效果

中圖分類號：X131.2 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2018）03-0114-03

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.03.066

Abstract：The removal efficiency of contaminants in drinking water with 70% porous elastic filter-activated carbon combined process at different inlet temperatures and different influent concentrations was studied emphatically. The results showed that the average removal rates of turbidity， iron， UV254， permanganate index， DOC and BDOC were 91%， 94%， 32%， 36%， 43% and 88% Meet membrane technology processing system of influent water quality requirements， can be applied to pretreatment of drinking water before the depth of treatment， can reduce the follow-up membrane technology to deal with the load.

Key words： 70% porous elastic filter； Activated carbon； Depth treatment effect

隨著人們生活水平的日益提高，對飲用水的要求也越來越高，飲用水水質問題直接影響著人們生活和身心健康。因此，采用以膜技術為核心的深度處理后，能有效提高飲用水中雜質的去除率，基本滿足人們對飲用水水質的需求。為了減輕飲用水深度處理時的膜技術處理[1]負荷，延長膜的使用壽命，在膜分離裝置前設置預處理工藝，盡可能的降低水中的有機物和雜質。因多孔彈性濾料具有耐腐蝕、拉伸性強、清洗方便、無不良氣味、價格便宜等性能，故本實驗著重研究進水→70%多孔彈性濾料→活性炭→出水的聯合工藝對水中污染物的去除效果，最大程度的簡化和降低預處理的成本，減輕深度處理時的膜技術負荷。

1 70%多孔彈性濾料-活性炭聯合工藝

1.1 試驗裝置

試驗裝置主要由圖1所示的3套尺寸相同的高位水箱和過濾柱組成。每次試驗時，3套裝置采用同一批原水經恒溫水浴分別控制在不同溫度范圍內。過濾柱由內徑5cm的聚乙烯制成，濾料填充高度24cm。依次分別填充70%多孔彈性濾料[2]和活性炭。多孔彈性濾料由剪刀剪成7mm的正方形，密度0.022g/m3，孔隙率98%，比表面積1.0×105 cm2/g，孔徑40μm；活性炭采用椰殼顆?；钚蕴浚椒植紴?.63～2.5mm，碘值≥1000mg/g。

1.2 試驗分析方法

濁度：HACH2100濁度儀；鐵：二氮雜菲分光光度法；UV254：紫外分光光度法；高錳酸鹽指數：酸性高錳酸鉀滴定法；DOC：高溫催化燃燒法；BDOC：靜態懸浮培養法。

2 試驗結果與分析

2.1 不同進水溫度不同進水濃度對濁度的去除效果

水的濁度是表示水的清澈或渾濁程度，不僅與水中懸浮物質及膠體物質的含量有關，而且與它們的大小、形狀及折射系數等有關，是反應水質優劣的一個重要指標，它既反映水的感觀（表觀）質量，也反映水的內在質量[3]。

試驗期間進水的濁度不穩定，在1-8.6NTU之間，當進水平均溫度分別為20℃、10℃、5℃時，70%多孔彈性濾料-活性炭聯合工藝對濁度的去除率均值分別為91.1%、91.6%、90.5%，均能很好地將濁度降低至0.1-0.4NTU，說明聯合工藝對致濁懸浮顆粒及膠體物質的截留效果非常好，且基本不受進水溫度進水濁度的影響。

2.2 不同進水溫度不同進水濃度對鐵的去除效果

由于供水管道的老化及銹蝕，管道末端自來水中的鐵的含量增大，不僅色度增加，還會有明顯的鐵銹味。據郭曉燕[4]對膜污染物的分析表明鐵及其氧化物會導致膜的脫鹽率和產水量明顯下降，從而對膜造成不可逆的污染，因此生活飲用水中的鐵及其化合物應在預處理中予以除去。

試驗期間進水中鐵的濃度為0.12 -0.64 mg/L，進水鐵濃度變化較大，當進水平均溫度分別為20℃、10℃、5℃時，70%多孔彈性濾料-活性炭聯合工藝對鐵的去除率均值分別為93.7%、94.7%、94.6%，經聯合工藝的出水中鐵濃度都接近于0，對鐵的去除效果顯著，且處理效果基本不受溫度及濃度的影響。

2.3 不同進水溫度不同進水濃度對UV254的去除效果

UV254值是指水中一些有機物在波長254nm處的紫外吸光度，是反映水中有機物濃度的綜合指標，它與難揮發性總有機碳、溶解性有機碳、天然有機物等均有著良好的相關性。所以UV254可以作為水處理中多種有機物控制指標的有效、便捷、可行的替代參數。

試驗期間進水中的UV254在0.022-0.039 cm-1之間變化，當進水平均溫度分別為20℃、10℃、5℃時，70%多孔彈性濾料-活性炭聯合工藝對UV254的去除率均值為31.9%、32.4%、32.1%，工藝對UV254的去除率較穩定，不受進水溫度的影響；出水中UV254濃度與進水中UV254濃度成正比，去除效果受進水濃度的影響較大。

2.4 不同進水溫度不同進水濃度對高錳酸鹽指數的去除效果

高錳酸鹽指數是指在一定條件下，以高錳酸鉀為氧化劑，處理水樣時所消耗的氧化劑的物質總量。由于地下水中無機還原物質含量較少，而有機物含量相對較多，因此高錳酸鹽指數也在一定程度上反映了有機物的濃度。

試驗期間進水中高錳酸鹽指數介于1.09 -2.00 mg/L，當進水平均溫度分別為20℃、10℃、5℃時，70%多孔彈性濾料-活性炭聯合工藝對高錳酸鹽指數的去除率均值為44.4%、34.8%、28.8%，對高錳酸鹽指數的去除有一定作用，去除率與進水溫度成正比，隨著進水溫度的升高，工藝對高錳酸鹽指數的去除率逐步提高至44.4%；去除效果受進水中高錳酸鹽指數影響較大，與進水濃度成正比。

2.5 不同進水溫度不同進水濃度對DOC的去除效果

DOC是TOC中的一部分，是指通過0.45μm濾膜且在以后用于其測定的分析過程中不因蒸發而丟失的溶解態有機物質，是表征水體中有機物含量和生物活動水平的重要參數。有研究結果表明溶解性有機物的膜孔吸附是產生不可恢復膜污染的重要因素[5]，因此，在預處理過程中降低溶解性有機物的含量對減輕后續膜處理負荷極為重要。

試驗期間進水中DOC含量在1.72-2.23 mg/L之間變化，當進水平均溫度分別為20℃、10℃、5℃時，70%多孔彈性濾料-活性炭聯合工藝對DOC的去除率均值分別為45.4%、48.3%、36.5%。試驗結果表明，工藝對DOC的去除率隨著溫度的升高逐步提升至45.4%-48.3%左右；出水DOC濃度與進水DOC濃度基本成正比關系，去除效果受進水DOC濃度影響較大。

2.6 不同進水溫度不同進水濃度對BDOC的去除效果

BDOC又名生物可降解溶解性有機碳，是指DOC中可被細菌利用的部分，是細菌生長的物質和能量的主要來源。因此，BDOC可以作為一種評估細菌再生可能性的參數，是評價飲用水生物穩定性的重要指標之一。

試驗期間進水中BDOC含量在0.56-1.67 mg/L之間變化，當進水平均溫度分別為20℃、10℃、5℃時，70%多孔彈性濾料-活性炭聯合工藝對BDOC的去除率均值分別為83.2%、88.4%、91.1%，去除效果與進水濃度無顯著影響，去除率受進水溫度略有波動，隨著進水溫度的降低，其對BDOC的去除率趨于穩定，維持在91%左右。有研究表明，當BDOC<0.2 mg/L時，細菌停止生長繁殖，該水可以評價為生物穩定性水[6]。工藝在20℃、10℃、5℃時BDOC出水平均濃度分別為0.164 mg/L、0.125 mg/L、0.100 mg/L，該工藝的出水滿足生物穩定水的標準。

73 結論

（1）70%多孔彈性濾料-活性炭聯合工藝對濁度、鐵均有非常好的去除效果，基本不受進水溫度及進水濃度的影響，去除率均能穩定在91%以上；（2）工藝對UV254的去除率與進水溫度無明顯關系，穩定在30%左右；工藝的出水中UV254濃度與進水中UV254濃度呈正比例關系，去除效果受進水濃度的影響較大；（3）工藝對高錳酸鹽指數、DOC的去除效果也較明顯，與進水濃度及進水溫度成正比，隨著進水溫度的升高，高錳酸鹽指數的去除率從28.8%逐步提高至44.4%，DOC的去除率從36.5%逐步提高至45.4%-48.3%左右；（4）工藝對BDOC的去除效果顯著，去除率受進水溫度略有影響，隨著進水溫度的降低去除率呈上升趨勢，并維持在91%以上。試驗結果表明，70%多孔彈性濾料-活性炭聯合工藝對水中污染物去除效果明顯，利用微生物的生物降解作用凈化水體，降低水中的有機物和雜質，整個工藝出水水質較好，能達到預處理的要求，同時可以最大程度的簡化預處理的工藝和降低預處理的成本，能較好地緩解后續膜處理的負荷。

參考文獻

[1]董秉直，曹達文，范瑾初.膜技術應用于凈水處理的研究和現狀[J].給水排水，1999，25（1）：28-31.

[2]丁國際，楊開亮，沈成媛，等.多孔彈性濾料對飲用水中有機物的去除[J].水處理技術，2009， 35（1）：91-93.

[3]岳舜琳.水的濁度問題[J].中國給水排水，1995，11（4）：33.

[4]郭曉燕，侯毅 用于自來水深度處理的MF膜污染的清洗方法研究[J].中國給水排水，2006，22（5）：69-72.

[5]苗瑞.溶解性有機物對超濾膜污染的微觀作用力測試與機制解析[D].西安：西安建筑科技大學， 2015.

[6]李欣，袁一星，馬建薇，等.BDOC值對管網水生物穩定性的影響[J].中國給水排水，2004， 20（8）：10-12.

收稿日期：2918-01-27

作者簡介：龔敏（1986-），女，本科，工程師，研究方向為環境監測。