活性炭濾池控制二氯乙腈生成

　　近年來，生物過濾在飲用水深度處理中的應用逐漸興起。在水源微污染的情況下，傳統的石英砂過濾器難以滿足飲用水處理標準。針對飲用水消毒過程中產生的劇毒含氮消毒副產物(N-DBPs)問題，使用活性炭-石英砂生物濾池、石英砂選擇生物過濾器。采用二氯乙腈為研究對象，通過測量不同濾池中常規污染物的變化，研究了活性炭-石英砂生物濾池對二氯乙腈生成的控制。

　　活性炭濾池測試裝置

　　試驗裝置如圖1所示，主體結構采用有機玻璃制成，內徑70mm，高度2000mm。過濾器包括進水管、出水管、反沖洗水管、支撐層和過濾介質層。200毫米高的支撐層由礫石制成。粒徑為0.5-1mm，和分別為1-2mm，過濾層的填料為石英砂和椰殼活性炭。過濾器A的填料層為1000mm石英砂。過濾器B、C的填料層均為上層200mm椰殼活性炭和下層800mm石英砂。根據水廠的設計規范，過濾器的過濾速度為8m/h，進水流量為30L/h。過濾器A和B為單點進水，過濾器C為兩點進水，兩個進水點分別位于過濾器頂部和20cm深度處;第一進水點流量為20L/h，第二進水點流量為10L/h。過濾器A和B是過濾器C的空白對照。過濾器每24小時反洗一次。

　　圖1：操作設備。

　　酪氨酸和COD的去除效果

　　活性炭濾池出水二氯乙腈前體酪氨酸和CODMn的平均去除率如圖2所示。實驗過程中，三個活性炭過濾器出水酪氨酸濃度依次下降：過濾器C(73%)>過濾器B(50%)>過濾器A(20%)(p<0.05)。生物濾池出水的酪氨酸濃度低于進水。誰記錄了飲用水處理廠生物過濾后出水中DON濃度的增加，表明DON總體出水濃度的變化并不代表個體的變化，而是過濾器中不同個體的變化規律也不同。平均出水CODMn去除率的變化趨勢與平均出水酪氨酸去除率一致。CODMn去除率可以反映生物濾池中有機物的去除情況。酪氨酸是一種有機物，其分子結構中含有還原性酚羥基和氨基，可被高錳酸鉀氧化。因此，CODMn去除率也可以作為酪氨酸去除的依據。

　　圖2：活性炭過濾器流出物中酪氨酸和CODMn的平均去除率。

　　活性炭過濾器中氮的轉化

　　飲用原水中的氮主要以NH4+-N、NO2-N、NO3N和有機氮的形式存在。本實驗中的大部分有機氮是酪氨酸。在生物濾池中，溶解無機氮(DIN)和DON是相互轉化的，因此有必要討論活性炭濾池中向氮的轉化。進出活性炭濾池的水中氮的變化如圖3所示。溶解無機氮損失為活性炭濾池C>B>A(p<0.05)，與CODMn的去除率一致。過濾器對有機物的利用隨著溶解無機氮損失的增加而增加，表明反應中的溶解無機氮損失現象與過濾器反硝化有關。

　　圖3：活性炭過濾器進水和出水氮的變化。

　　活性炭濾池控制二氯乙腈生成，活性炭-石英砂生物過濾器在去除常規污染物(NH4+-N和濁度)和有機污染物(CODMn和酪氨酸)方面優于其他過濾器，NH4+-N平均去除率為80%，濁度為80%，CODMn為49%，酪氨酸為73%。水活性炭-石英砂生物濾池對二氯乙腈的形成控制效果最好。過濾器中酪氨酸的去除集中在過濾器上部0-30cm處。DO沿濾池上部遞減，然后趨于穩定，兩點進水活性炭和生物濾池的總生物量最大。得出活性炭過濾，有利于前體物的去除。

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