用分子量法對青甸湖水源水中有機物分布及去除的研究
摘要：本文通過對青甸湖水源水及生物陶粒小試工藝各單元出水中不同分子量的可溶解性有機物的分布(含量)進行測定，從而 分析 了水源水有機物的含量，各單元工藝對有機物的去除情況及各單元工藝的互補性。
關鍵詞：分子量法 有機物分布及去除 青甸湖
一、概況
青甸湖位于紹興市區(qū)以西，錄屬鑒湖水系，水量豐富，是紹興市自來水總公司西郭水廠的取水源。近年來由于多種原因，湖水水質逐年惡化，有機物及藻類含量較高，呈富營養(yǎng)化狀態(tài)。
由于有機污染引起的濾池堵塞，凈水成本增加，消毒副產(chǎn)物增多以及管網(wǎng)水中細菌再繁殖等 問題 ，對傳統(tǒng)的凈水工藝提出挑戰(zhàn)，為此紹興水司與清華大學環(huán)境工程系合作，建立生物處理小試工藝，對青甸湖水源水中有機物的去除進行 研究 。據(jù)資料反饋，針對水中有機物， 目前 可采用測定分子量大小及分布、Ames試驗致突變物、可同化有機物(AOC)等手段對其進行研究。而有機物的形態(tài)及大小是 影響 有機物在水中的物理、化學及生物化學行為的重要因素，了解水中有機物的分子量分布及特性是凈水工藝研究的有力依據(jù)。因而，本文通過測定不同分子量的有機物的分布情況，對小試工藝各單元對不同分子量有機物的去除情況進行了研究。
二、小試工藝及分子量測定 方法
(一)小試工藝
1、工藝流程：根據(jù)青甸湖水源水有機物含量高，呈富營養(yǎng)化狀態(tài)的水質特點，在紹興市自來水總公司青甸湖取水口建立了一套小試裝置，其流程如圖2-1所示：
2、工藝設備：
(1)水泵DBZ-250-28-40型
(2)空壓機：V-0.67/7型
(3)高位水箱：0.5×0.5×0.5M3
(4)混合池反應：¢140mm,高0.23m
(5)斜板沉淀池：1.3×0.3×0.7M3,斜板0.3×0.3M2,斜板間距0.1m
(6)調節(jié)水箱：0.5×0.5×0.5M3
(7)生物陶粒柱：¢230mm,高4m，陶粒層厚2m
(8)砂濾柱：¢100mm，高4m,0.8～1.0mm均質濾砂，濾層厚1.2m
(9)活性炭吸附柱：¢100mm，活性炭層高1.2m,ZJ-15型炭
3、運行參數(shù)
(1)陶粒柱：濾速4m/h;反沖周期7天;反沖強度氣為151/m2.s、水為10～151/m2.s。
(2)活性炭：接觸時間10min;濾速10m/h。
(二)測定方法
有機物分子量分布的測定采用膜過濾法。采用一系列超濾膜，通過級級過濾，得到不同分子量下的溶液，進一步測定溶液的有機物特性，從而獲得待測水樣不同分子量下有機物的特性。(具體由清華大學環(huán)境工程實驗室測定)
三、實驗結果及 分析
(一)實驗結果：
1、原水及各單元出水中小于某一分子量的有機物的分布(含量)見表3-1及圖3-2。
| 分子量（D） | 原水DOC | 混凝沉淀出水DOC | 生物陶粒出水DOC | 活性炭出水DOC | ||||
| 絕對值（mg/l | 占總量的百分比（%） | 絕對值（mg/l) | 占總量的百分比（%） | 絕對值（mg/l) | 占總量的百分比（%） | 絕對值（mg/l) | 占總量的百分比（%） | |
| 〈500 | 1.670 | 33.6 | 1.610 | 34.0 | 0.665 | 19.8 | 0.557 | 28.1 |
| 〈1K | 2.540 | 51.1 | 3.190 | 67.3 | 1.773 | 52.8 | 0.724 | 36.6 |
| 〈3K | 3.990 | 80.3 | 4.400 | 92.8 | 2.780 | 82.8 | 1.040 | 52.5 |
| 〈10K | 4.680 | 94.2 | 4.700 | 99.2 | 2.901 | 86.4 | 1.750 | 88.4 |
| 〈100K | 4.970 | 100.0 | 4.740 | 100.0 | 3.358 | 100.0 | 1.980 | 100.0 |
2、原水及各單元工藝出水中不同分子量區(qū)間有機物分布(含量)見表3-3及圖3-4。
| 分子量區(qū)間 | 原水DOC | 混凝沉淀出水DOC | 生物陶粒出水DOC | 活性炭出水DOC | ||||
| 絕對值（mg/l | 占總量的百分比（%） | 絕對值（mg/l) | 占總量的百分比（%） | 絕對值（mg/l) | 占總量的百分比（%） | 絕對值（mg/l) | 占總量的百分比（%） | |
| 0-500D | 1.670 | 33.6 | 1.610 | 34.0 | 0.665 | 19.8 | 0.557 | 28.1 |
| 500D-1K | 0.870 | 17.5 | 1.580 | 33.3 | 1.108 | 33.0 | 0.147 | 7.4 |
| 1K-3K | 1.450 | 29.2 | 1.210 | 25.5 | 1.007 | 30.0 | 0.316 | 16.0 |
| 3K-10K | 0.690 | 13.9 | 0.300 | 6.3 | 0.121 | 3.6 | 0.710 | 35.9 |
| 10K-100K | 0.290 | 5.8 | 0.040 | 0.8 | 0.457 | 13.6 | 0.230 | 11.6 |
3、各單元工藝對不同分子量有機物的去除能力見表3-5。
| 分子量區(qū)間 | 原水DOC | 混凝沉淀出水DOC | 生物陶粒出水DOC | 活性炭出水DOC | 工藝總去除率 | |||
| 數(shù)值（mg/1） | 數(shù)值（mg/1） | 去除率（%） | 數(shù)值（mg/1） | 去除率（%） | 數(shù)值（mg/1） | 去除率（%） | （%） | |
| 0-500D | 1.670 | 1.610 | 3.6 | 0.665 | 58.7 | 0.557 | 16.2 | 66.6 |
| 500D-1K | 0.870 | 1.580 | ~ | 1.108 | 29.9 | 0.147 | 86.7 | 83.1 |
| 1K-3K | 1.450 | 1.210 | 16.6 | 1.007 | 16.8 | 0.316 | 68.6 | 78.2 |
| 3K-10K | 0.690 | 0.300 | 56.5 | 0.121 | 59.7 | 0.710 | ~ | ~ |
| 10K-100K | 0.290 | 0.040 | 86.2 | 0.457 | ~ | 0.230 | 49.7 | 20.7 |
四、試驗結果分析
1、出表3-1、3-3及圖3-2、3-4可看出青甸湖水源水有機物含量很高(<100KD的有機物DOC值近5mg/1>)，有機物污染嚴重，其有機物主要是分子量小于3000道爾頓的有機物，而其中500D以下和1KD~3KD之間的有機物含量較高。
2、出表3-3、3-5及圖3-4可以清楚地看出各分子量區(qū)間有機物在各單元中的去除情況：
(1)、分子量為0~500D的有機物主要在生物處理單元去除。生物處理對這部分有機物的去除率為58.7%;從小試工藝對這部分有機物的總去除率為66.6%及這部分有機物在總溶解性有機物中所占比例來看，同樣說明生物處理對其去除能力最強。
(2)、分子量為500D~1KD的有機物主要經(jīng)活性炭(GAC)吸附去除，GAC對其的去除達86.7%。生物生理對其也有一定的去除(近30%)。小試工藝對其總的去除率為83.1%。
(3)、分子量為1KD~3KD的有機物主要經(jīng)過GAC吸附去除，GAC對其的去除近70%；炷恋韺ζ溆休^低的去除(近17%)。小試工藝對其總的去除率為78.2%。
(4)、分子量為3KD~10KD的有機物主要經(jīng)混凝沉淀及生物處理去除，混凝沉淀及生物處理對其去除率分別為56.5%、60%。小試工藝使此部分有機物有少量增加。
(5)、分子量為10KD~100KD的有機物主要經(jīng)混凝土沉淀去除，混凝沉淀對其去除率為86.2%。而生物處理使此部分有機物增，經(jīng)GAC后又有部分去除，小試工藝對其總的去除僅為20.7%？梢，對于此部分有機物的去除，生物處理應置于混凝沉淀之前，以提高整個工藝的去除效率。
3、各單元工藝對不同分子量有機物的去除具有互補性。出表3-5可以看出：混凝沉淀主要去除分了量>10KD的有機物;生物處理的有效作用區(qū)間是分子量為<500D及在3KD~10KD之間的有機物，前者靠微生物的同化作用，后者靠生物的膜的吸附作用去除;GAC對分子量在500K~3KD的有機物吸附非常有效？梢，各單元工藝對溶解性有機物的去除具有明顯的互補性，沒哪一種單元工藝對有機物具有廣譜的去除能力，因而當水源水中有機物分布較均勻時，需要將各單元工藝組合起來，才能有效去除各種分子量的有機物，提高整個工藝對有機物的整體去除效率。
五、結論
在對水源水及小試工藝各單元出水有機物分布(含量)分析的基礎上，可得出如下結論：
1、青甸湖水源水有機物含量很高，有機物污染嚴重，其有機物主要是分子量小于3000道爾頓的有機物，而其中500D以下和1KD~3KD之間的有機物含量較高。
2、分子量為0~500D的有機物主要在生物陶料單元去除;分子量為500D~3KD的有機物主要經(jīng)活性炭(GAC)吸附去除;分子量為3KD~10KD的有機物主要經(jīng)混凝沉淀及生物陶料單元去除;分子量為10KD~100KD的有機物主要經(jīng)混凝沉淀去除。
3、各單元工藝對溶解性有機物的去除具有明顯的互補性，沒哪一種單元工藝對有機物具有廣譜的去除能力，當水源水中有機物分布較均勻時，需要將各單元工藝組合起來，才能有效去除各種分子量的有機物，從而提高整個工藝對有機物的整體去除率。
主要 參考 文獻 ：
1、《紹興市青甸湖飲用水處理工藝及水質分析》曹麗麗 清華人學環(huán)境工程系
2、《水質分析大全》 張宏陶主編 科學 技術出版社重慶分社
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”
