灤河原水2-MIB處理措施研究

王 偉， 周煥平， 施愛華

(天津塘沽中法供水有限公司，天津300450)

隨著人類活動的影響，水體中污染物不斷增加、富營養化程度逐漸加劇，飲用水源異味和臭味增加，引起越來越多的關注。飲用水中的氣味會直接影響水的口感，使飲用水感官指標下降，產生臭味的一些化合物也對人類健康有潛在的危害[1]。對普通用戶而言，嗅味更是判定水質安全的重要途徑。

引灤入津工程自1983年通水以來，有效地解決了天津市的用水危機，然而經過幾十年的運行，引灤水源污染問題日益突出。隨著上游地區經濟的迅速發展，生活、旅游、工農業生產產生的廢污水、廢渣以及化肥、農藥的排放量逐年升高，攔網養魚、網箱養魚的大量增加也對水質產生了很大影響。這些情況造成了潘家口、大黑汀水庫水質由中營養化水平逐漸向富營養化水平過渡，并隨著水庫蓄水的減少，呈現富營養化加劇的趨勢，使下游地區水質更加惡化[2]。由于引灤原水水質嚴重惡化，主要污染性水質指標超過地表水Ⅲ類水體標準，引發了高藻、異嗅異味等一系列問題。

筆者以高藻期2-MIB暴發時的灤河原水為研究對象，通過投加不同氧化劑以及投加活性炭進行吸附后模擬水廠混凝實驗，探討不同措施對2-MIB的去除效果，以期為水廠應急生產提供指導，保證出廠水水質達標。

1 嗅味產生的原因

土臭素(geosmin，GSM)和二甲基異莰醇(2-methylisoborneo，2-MIB)是導致飲用水產生異嗅味的兩種最常見的嗅味物質，主要來源于水中藻類和其它水生動植物的代謝產物或分解產物，以及水中的有機物和無機物。在富營養化狀態下的水體中生長著很多藻類，尤其是藍藻；并在藻細胞生長旺盛期，細胞內的嗅味物質不斷增加，在藻細胞生長衰亡期隨著細胞的裂解而釋放到水體中；藻類的胞外分泌物分解也是產生嗅味物質的另一個潛在來源[3]。同時，水體中存在的放線菌和真菌也能產生GSM和2-MIB等嗅味物質。

2 原理與方法

2.1 試驗原理

選取灤河上游高藻期原水，經檢測該時段原水2-MIB呈現爆發性增長，濃度為73.1 ng/L。通過實驗室模擬灤河水經上游流入塘沽某水廠途中投加不同氧化劑以及吸附劑后進行強化混凝試驗，考察各階段處理措施對2-MIB的去除效果。

2.2 檢測方法

2-MIB氣味強烈，嗅閾濃度很低，為半揮發性有機物，在水體中常以ng/L級存在，其檢測具有一定的難度。目前檢測方法主要分為感官分析法和儀器分析法：感官分析法主要是依靠人類的感覺器官對嗅味強度進行等級評定，儀器分析方法主要利用分析儀器進行檢測。試驗中采用氣相色譜-質譜聯用法，利用保留時間和質譜圖定性、內標法定量，實現快速、準確地測定2-MIB。

2.3 試驗試劑

高錳酸鉀復合鹽：對藻類和放線菌引起的嗅味有很好的處理效果，高錳酸鹽復合藥劑各組分間的協同氧化作用使嗅味物質分解，并與復合藥劑中某些成分絡合得到去除。同時，作用過程中會生成溶解度極低的新生態水合二氧化錳，具有一定的吸附作用，因而使水中的嗅味物質大大降低[4]。

次氯酸鈉：具有較強的氧化性，能夠有效去除水中藻類，防止持續產生致嗅物質，并且對水中有機物有氧化作用，降低CODMn值等[5]。

硫酸銅：銅離子可以與藻類體內的蛋白質結合生成蛋白鹽，使蛋白質變性、沉淀，使酶失去活性而達到滅活的目的。硫酸銅是應用最為廣泛的除藻劑[6]。

活性炭：擁有巨大的比表面積，有強大的吸附力，對色度、嗅味、溶解性有機物有較好的去除作用。

2.4 試驗方法

2.4.1A組實驗

分別取4份相同的灤河原水水樣，每份水樣體積為10 L。在1#水樣中投加KMnO4復合鹽溶液，濃度至3.0 mg/L；2#水樣中投加NaClO溶液，濃度至3.0 mg/L；3#水樣中投加CuSO4溶液，濃度為0.4 mg/L，快速混合均勻，靜止2 h后取上清液過濾、檢測。

在前3組剩余水樣及第4組水樣中投加活性炭至10 mg/L，快速混合均勻，靜置 0.5 h，取上清液過濾后進行相關指標檢測。

模擬水廠運行，進行燒杯混凝試驗，并檢測出水過濾后的相關指標。

2.4.2B組實驗

取5份相同的灤河原水水樣，每份水樣體積為10 L。分別投加5，10，15，20和30 mg/L活性炭，快速混合均勻，靜置0.5 h。取上清液進行燒杯混凝試驗，過濾后檢測。

混凝條件：取水樣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，靜置10 min，過濾后檢測出水相關指標。

3 試驗結果分析

3.1 投加不同氧化劑和活性炭混凝后的吸附效果

在2-MIB為73.1 ng/L的原水中分別投加不同氧化劑，再投加10 mg/L活性炭吸附并進行混凝試驗，結果見圖1。

圖1 投加不同氧化劑和活性炭對2-MIB的去除效果Fig.1 Removal effect of 2-MIB by adding different oxidants and activated carbon

由圖1可見，原水中投加不同氧化劑后2-MIB均升高，其中投加CuSO4后2-MIB由73.1 ng/L增至100.4 ng/L，上升程度最為明顯。這是由于氧化劑對藻細胞均有一定的破壞作用，會導致原本存在于藻細胞內的2-MIB釋放。投加活性炭并進行混凝，均對2-MIB有吸附作用。此后進一步投加NaClO溶液，對2-MIB的總去除率為39.53%，效果最為明顯。但在不投加氧化劑的情況下，僅單獨投加活性炭再進行混凝試驗后的2-MIB去除率可以達到47.20%。因此，在去除水中2-MIB的試驗中，氧化后投加活性炭聯用不是最佳處理技術，僅使用粉末活性炭吸附后的效果更為明顯。

3.2 活性炭投加量對2-MIB吸附效果的影響

對5份原水水樣分別投加5，10，15，20和30 mg/L活性炭，吸附時間為0.5 h，混凝試驗后的2-MIB濃度如圖2所示。

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

由圖2可見，投加5～30 mg/L活性炭對2-MIB的去除率為22.85%～79.62%。隨著活性炭投加量的增大，2-MIB去除率不斷增高，當活性炭投加量為20 mg/L時達到75.92%。再增大投加量對2-MIB去除效果的提高程度降低，因此20 mg/L為最佳投加量。

4 結論

① 當水中存在嗅味問題時，投加氧化劑會對藻細胞有一定的破壞作用，導致原本存在于藻細胞內的2-MIB釋放，使其濃度反而有所升高，因此不建議使用氧化后投加活性炭聯用的技術。

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

③ 當活性炭到達一定濃度后繼續投加，對2-MIB的去除效果明顯減弱，試驗中活性炭最佳投加量為20 mg/L。建議根據原水水質和實際生產工藝，合理選擇活性炭投加量。