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江蘇銘盛環境

城鎮污水處理廠尾水消毒處理技術

文章出處:未知發表時間:2021-12-17 16:49:36


 

圖片1 

 

  作為再生水源的城鎮污水處理廠二級出水,可以有效地緩解水資源缺乏的現象,但它含有大量的病原微生物和微量的有毒有害污染物,因而,再生水源的水質平安問題成為人們普遍關注的重點。

 

  傳統氯消毒在消毒過程中生成消毒副產物(DB-Ps),這類物質會產生致癌、致畸、致突變等危害,近年來對含碳的消毒副產物研討比擬多,如鹵代乙酸、三鹵甲烷等方面。在工業污水處范圍中研討沒有得到注重,如鹵乙睛和三鹵甲烷類消毒副產物。

 

  本文立足于城鎮污水廠,以三鹵甲烷(THMs)等消毒副產物為研討對象,研討消毒方式、消毒劑量與消毒副產物生成的響應關系。

 

  一、實驗局部

 

  1.1 試劑與儀器

 

  甲基叔丁基瞇(MTBE)、二氯甲烷均為色譜純,無水硫酸鈉、硫酸、氫氧化鈉均為剖析純。

 

  Agilent7890A氣相色譜-電子捕獲檢測器(GC/ECD)Agilent7890A-5975C氣相色譜-質譜聯用儀(GC-MS)TekmarkAQUATEK70Autosampler型吹掃捕集器。

 

  1.2 實驗辦法

 

  對采集的水樣實行GC-MS檢測,剖析其中的含氯消毒副產物。

 

  1.2.1 樣品保管-20℃冷凍保管。

 

  1.2.2 處理

 

  采用醋酸纖維濾膜(0.45μm)過濾,去除水樣中的懸浮物。

 

  1.2.3 -液萃取

 

  參照美國環保局(EPA)對工業廢水的取樣和剖析步驟。量取30mL水樣置于40mL帶聚四氟乙烯襯墊的螺紋口樣品瓶中,參加6g無水乙酸鈉,精確移取3mL的萃取劑(MTBE,二氯甲烷)溶液,振蕩萃取一定時間后,靜置分層,取上層有機液1mL于樣品瓶中用于剖析。

 

  1.2.4 氣相色譜條件

 

  GC柱選用弱極性的DB-5型毛細管柱(交聯5%苯甲基聚硅氧烷),長度x膜厚x內徑=30mx0.25mmx0.25μm,載氣He:載氣流速0.7 mL /nin,不分流進樣,傳輸管溫度134℃,柱溫40℃(5min)10℃/min270℃(1min),進樣量1μL。質譜條件:電離方式-El,電子能量為70eV,離子源溫度為200℃,電子倍增器電壓為1050V,全掃描方式,掃描速度為500u/s,掃描范圍為35-400u

 

  1.2.5 吹掃-捕集

 

  吹掃流量40mL/min,室溫吹掃5min,干吹時間2min270℃脫附3min250電烘烤5min,傳輸線溫度110進樣口200℃,不分流進樣,色譜柱DB-VRX升溫程序:35℃(5℃/min1)→ 100℃(10℃/min) →220℃

 

  二、結果與討論

 

 

  2.1 消毒方式抵消毒副產物生成的影響本研討調研了7座城鎮污水處理廠,如圖1所示分別標注為ABCDEFG廠,不同污水處理廠采用的污水處理工藝以及消毒工藝見表1

 

圖片66 

  2.1.1 有機物成分

 

  不同污水處理廠采用的消毒工藝不盡相同。圖2為不同污水處理廠消毒前后出水的主要成分。

 

圖片67 

  由圖2可知,主要的消毒副產物包括:2-甲基戊烷、3-甲基戊烷、正己烷、甲基環戊烷、環己烷、乙苯、224-三甲基戊烷、12-二氯丙烷、二氯甲烷、三氯甲烷、三漠甲烷、一漠二氯甲烷、一氯二漠甲烷、四氯乙烯、尿素、二硫化碳。消毒前后有機物的成分有較為明顯的變化,消毒工藝能夠從一定水平上削減有機物成分以及含量,但消毒工藝也會衍生出某些消毒副產物。

 

  2.1.2 不同條件下的消毒效能剖析

 

  2.1.2.1 CIO2NaClO消毒效能剖析

 

  由圖2可知,采用NaClO消毒的B廠,經過NaClO消毒后,消毒前出水中的2-甲基戊烷、3-甲基戊烷明顯減少,分別由之前的20.42%10.18%降低到2.42%1.45%,而乙苯也由47.41%降低到31.42%,降低了15.99%。而采用ClO2消毒的C廠,經過ClO2消毒之后,二硫化碳由消毒前的57.13%降落到38.12%,降低了19.01%224-三甲基戊烷由32.65%降落到7.62%,降落了25.03%,尿素由消毒前的6.53%增加至31.19%,上升了24.66%。采用“NaClO+紫外消毒工藝的E廠,經過結合工藝消毒之后,尿素以及二硫化碳分別由先前的5.94%74.20%降落到1.87%46.75%,降低了4.07%27.45%,同樣采用該工藝的F廠,消毒后尾水中尿素以及二硫化碳占比含量有所降低,且224-三甲基戊烷在消毒后并未檢測到。由此也能夠從一定水平上闡明紫外消毒可以進一步強化消毒效果,削減有機污染物,且結合消毒工藝效果較單一的消毒工藝好。

 

  2.1.2.2 典型消毒副產物的剖析比擬

 

  CIO2是一種高效的消毒劑,對細胞壁具有較好的透過性能以及吸附性能,對含疏基的酶有氧化作用,能夠與色氨酸、半胱氨酸以及游離脂肪酸實行反響,可以疾速的控制生物蛋白質的生成,進步膜的浸透性,轉換病毒的衣殼蛋白,使病毒滅活而紫外線消毒皿則是充沛應用了紫外線的物理特征,起到殺菌作用的是C波段紫(UV-C)。在用紫外線映照細菌細胞后,DNA吸收波長254nm的紫外線,細胞中相鄰的胸腺囉陀互相纏繞,新產生的二聚體阻斷了DNA遺傳密碼在RNA鏈上的復制,RNA作為信使,它的功用是將DNA代碼傳送到細胞的不同局部。RNA傳送功用喪失,招致細胞功用降落至死亡,從而到達滅菌目的。當運用NaClO消毒時,NaClO在水溶液中離解成HClO和,其中HClO起主要殺菌作用。NaClO消毒能夠去除一定的有機污染物,同時,NaClO消毒可降低污水處理廠二級出水中按基、輕基、竣基、脂類等芳香環的取代度,降低三鹵甲烷的生成潛力,從而降低了三鹵甲烷消毒副產品的生成可能。圖3為不同污水處理廠消毒前后消毒副產物CHCl3CH2Cl2成分的詳細含量。

 

圖片68 

  由圖3可知,經過CIO2、紫外以及NaClO消毒之后,典型含氯有機物的含量呈現上升的趨向,C廠的CHCl3增加了0.514μg/LCH2Cl2增加了0.028μg /LD廠的CHCl3增加了0.984μg /LCH2 Cl2增加了0.049μg /LE廠污水廠的CH Cl3增加了2.354μg /LCH2Cl2增加了0.011μg /LF廠污水處理廠的CH2Cl2增加了0.006μg /LG廠污水廠的CHCl3增加了0.426μg /LCH2Cl2增加了0.051μg /L。研討其機理可知,游離氯在水中水解構成HOCl,消毒副產物由HOCl與水中的溶解性有機物發作反響生成。liu等提出,HOCl具有較高的氧化才能,能夠經過一系列階段將有機物轉化為不同的中間產物,經過親點取代促進THMs的構成。

 

  2.2 消毒條件抵消壽副產物的影響

 

  投加NaClO是目前城鎮污水廠最主要的消毒方式,且該辦法從經濟性、平安性上有較大優勢。為了進一步調查NaClO投加濃度抵消毒副產物產生量的影響,探求不同NaClO投加量的消毒效果及其抵消毒副產物的影響,結果見表2。水樣采自G廠,反響接觸時間統一為30min

 

圖片69 

  由表2可知,投加不同濃度的NaClO,含氯有機物CHCl3>CHBr Cl2CH2Cl2CCl4>CHBrClNO2C5HnCl的含量不同。CHCl3在各水樣中占比最大,最低占比為60.07%,最高占比可達85.82%CHBrCl2隨著NaClO投加量的減少而減少,NaClO的投加量由17.5mg/L增至30mg/L時,CHCl3的生成質變化不大,而CHqC—的生成量隨著NaClO投加量的增加呈現上升的趨向。剖析緣由,可能是由于隨著消毒劑量的增加,出水中復原性有機物逐步耗費,NaClO和復原性有機物構成的消毒副產物上升遲緩。同樣地,研討標明,在氯化過程中,水中的有機物質與氯反響構成不同類型的消毒副產物,隨著氯劑量和接觸時間的增加,水體中消毒副產物構成潛能和毒性構成潛力偶然增加,因而為了控制過量的毒性構成,需求相對低的氯劑量和短的接觸時間。

 

  為了進一步研討NaClO消毒劑的投加劑量抵消毒副產物的影響,對數據實行相關性剖析,發現NaClO濃度與CHCl3濃度線性擬合后的pearson相關系數為0.91,為極強相關,NaClO濃度與CH2Cl2濃度線性擬合后的pearson相關系數為0.75,為強相關。因而,NaClOCHCl3的影響較CH2Cl2大。緣由剖析可知,可能是低濃度的NaClO在殺滅細菌中起著重要作用,隨著NaClO投加量的增加,NaClO與污水中大量有機污染物發作氯化鹵代反響,所以消毒副產物是隨NaClO的投加量的進步而增加。Zhai等指出,CHCl3CH2Cl2是消毒副產物的主要物種,而這些消毒副產物的構成與水體中的有機物親密相關,且與氯化量與消毒副產物含量呈正相關的趨向。

 

  結果標明,隨著NaClO投加量的降低,可有效減少消毒后含氯有機物CHCl3CH2Cl2含量,特別是消毒副產物三氯甲烷(呈線性降落),因而,在保證水質達標的前提下,盡量減少NaClO的投加量,可有效控制尾水消毒副產物(CHCl3)含量。

 

  三、結論

 

  (1)不同消毒工藝,尾水消毒副產物占比不同,且經過消毒工藝,呈現了四氯乙烯、一漠二氯甲烷、三漠甲烷、一氯二漠甲烷以及三氯甲烷等消毒副產物,典型含氯有機物CHCI3CH2Cl2含量增加。

 

  (2)NaClO的消毒劑量抵消毒副產物有一定的影響,NaClO的濃度越大,CHCI3CH2Cl2的濃度越大,NaClO濃度與CHCl3濃度線性擬合后的pearson相關系數為0.91,為極強相關,NaClO濃度與CH2Cl2濃度線性擬合后的pearson相關系數為0.75,為強相關,故NaClOCHCl3的影響較CH2Cl2大。

 


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