蘇 喆，李樹林，王 琰，周 全

(1.鄭州自來水投資控股有限公司，河南鄭州450007;2.國家糧食儲(chǔ)備局鄭州科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，河南 鄭州450045)

目前國內(nèi)許多地區(qū)飲用水水源都存在嗅味問題［1－4］，影響飲用水品質(zhì).對于常規(guī)處理工藝，投加粉末活性炭已成為水廠處理嗅味問題的應(yīng)急手段，二氧化氯作為氧化劑和消毒劑在部分水廠中已經(jīng)使用.

某水廠采用黃河中下游地表水，期間原水經(jīng)過兩次沉砂，輸送至水廠.原水輸送流程如圖1所示.水廠采用常規(guī)處理工藝，在嗅味高發(fā)期時(shí)，對水體嗅味去除能力較差，其中二次沉砂池至水廠輸水管廠7.15 km，根據(jù)輸送水量變化，原水在輸水管道中的停留時(shí)間約為 1.5 ～3.0 h.

圖1 某水廠原水輸送流程

鑒于水廠原水輸送的現(xiàn)有條件，擬在二次沉砂池出水口投加粉末活性炭或二氧化氯，充分利用現(xiàn)有管道條件，延長藥劑接觸時(shí)間，發(fā)揮兩種藥劑各自優(yōu)勢以達(dá)到除嗅目的.

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)裝置

根據(jù)反應(yīng)器設(shè)計(jì)原理［5］，原水輸水管道屬于推流式反應(yīng)器(PF型)，與完全混合間歇式反應(yīng)器(CMB型)在理論平均停留時(shí)間上完全相同.因此試驗(yàn)初期，自行設(shè)計(jì)制作一套攪拌模型(如圖2所示).設(shè)計(jì)容積為0.5 m3，漿片轉(zhuǎn)速為60 r/min，上有加藥口、取樣口和排空口.

圖2 試驗(yàn)用模型裝置

1.2 試驗(yàn)方法及檢測指標(biāo)

將試驗(yàn)用原水通入反應(yīng)器后，分別單獨(dú)或聯(lián)合投加定量粉末活性炭(5，10 mg/L)和二氧化氯(0.5，1.0 mg/L)，在反應(yīng)不同時(shí)間后取樣、檢測.取樣間隔時(shí)間為30或40 min.其中粉末活性炭為水廠貯備藥劑，碘吸附值為700;二氧化氯為市場購買的二氧化氯原液，經(jīng)檢測含量為1 950 mg/L.

檢測指標(biāo)包括臭閾值［6］、CODMn.試驗(yàn)期間原水水質(zhì)指標(biāo)見表1.

表1 原水水質(zhì)

2 結(jié)果與討論

2.1 單獨(dú)投加粉末活性炭

從圖3中可看出，隨著接觸停留時(shí)間增長，臭閾值明顯下降，活性炭對水體致嗅物質(zhì)的吸附在前80 min速度快，當(dāng)活性炭的投加量由5 mg/L增至10 mg/L時(shí)，在前80 min內(nèi)，致嗅物質(zhì)去除率基本相同，在停留時(shí)間為2 h時(shí)，臭閾值去除率由72.1%增至83.1%，稍有提升.

圖3 投加不同量粉末活性炭在不同停留時(shí)間內(nèi)的臭閾值和去除率變化曲線

2.2 單獨(dú)投加二氧化氯

由圖4可見，隨著試驗(yàn)運(yùn)行時(shí)間的增長，臭閾值明顯降低，說明二氧化氯對水體中的致嗅物質(zhì)有一定的氧化能力.在試驗(yàn)運(yùn)行 160 min時(shí)，投加0.5 mg/L和1.0 mg/L二氧化氯對臭閾值的去除率分別為 50.2%，57.2%，相差不大.

圖4 投加不同量二氧化氯在不同時(shí)間的臭閾值和去除率變化曲線

2.3 粉末活性炭和二氧化氯同時(shí)投加

由圖5和圖6可見，單一投加粉末活性炭對嗅味控制效果最好，160 min時(shí)去除率為65.4%，而同時(shí)投加粉末活性炭和二氧化氯與單一投加二氧化氯對嗅味的控制效果基本相同，160 min時(shí)去除率分別為51.2%，50.2%.對以上水樣同時(shí)檢測 CODMn結(jié)果，如圖7所示.

由圖7可見，單獨(dú)投加二氧化氯時(shí)CODMn有逐漸降低趨勢，160 min時(shí)去除率為14%.而單獨(dú)投加粉末活性炭和2種藥劑同時(shí)投加情況下，CODMn去除率出現(xiàn)負(fù)增長，且前者去除率負(fù)增長最高.其原因可能為水樣檢測同時(shí)未對水樣進(jìn)行粉末活性炭去除的預(yù)處理，造成活性炭被檢測藥劑高錳酸鉀氧化，CODMn增高.2種藥劑同時(shí)投加時(shí)，二氧化氯已對粉末活性炭進(jìn)行氧化，使得水樣CODMn含量低于單獨(dú)投加活性炭后的測量值，高于單獨(dú)投加二氧化氯的測量值.

分析3種投加方法除嗅的機(jī)理可能為:活性炭吸附包括物理吸附和化學(xué)吸附，物理吸附是由吸附質(zhì)和吸附劑分子間作用力所引起，結(jié)合較弱;化學(xué)吸附是吸附質(zhì)分子與固體表面原子(或分子)發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移、交換或共有，形成吸附化學(xué)鍵.當(dāng)同時(shí)投加粉末活性炭和二氧化氯時(shí)，由于二氧化氯的強(qiáng)氧化能力將活性炭表面具有化學(xué)吸附能力的點(diǎn)位氧化，使活性炭與水中致嗅物質(zhì)無法形成化學(xué)鍵，從而影響了活性炭的吸附效率，造成同時(shí)投加2種藥劑與單獨(dú)投加二氧化氯的效果相差不大.

圖5 同時(shí)投加粉末活性炭和二氧化氯在不同時(shí)間的臭閾值變化曲線

圖6 同時(shí)投加粉末活性炭和二氧化氯在不同時(shí)間的臭閾值去除率變化曲線

圖7 同時(shí)投加粉末活性炭和二氧化氯在不同時(shí)間的CODMn量和去除率變化曲線

3 結(jié)語

a.投加粉末活性炭能有效吸附水體中的致嗅物質(zhì)，在活性炭投加80 min內(nèi)，活性炭對致嗅物質(zhì)吸附速度較快，在試驗(yàn)運(yùn)行期間，當(dāng)投加量為10 mg/L時(shí)，停留時(shí)間為2 h時(shí)，臭閾值的去除率可達(dá)到83.1%.

b.二氧化氯能夠氧化水體中部分致嗅物質(zhì)，在試驗(yàn)運(yùn)行期間，停留時(shí)間為160 min時(shí)，二氧化氯的投加量為0.5 mg/L和1.0 mg/L時(shí)對臭閾值的去除率分別為50.2%，57.2%，兩者相差不大.

c.粉末活性炭和二氧化氯同時(shí)投加，活性炭有可能被二氧化氯氧化，從而降低了對致嗅物質(zhì)的去除.在實(shí)際生產(chǎn)過程中，應(yīng)避免2種藥劑的同時(shí)投加，充分提高藥劑的使用效率.

［1］胡嘉東，張錫輝，萬正茂，等.典型城市河流中嗅味物質(zhì)和微生物菌落特征［J］.環(huán)境科學(xué)研究，2009，22(1):47－51.

［2］李勇，陳超，張曉健，等.東江水中典型致嗅物質(zhì)的調(diào)查［J］.中國環(huán)境科學(xué)，2008，28(11):974 －978.

［3］楊小敏.包頭市給水廠異嗅味來源分析［D］.西安:西安建筑科技大學(xué)，2007.

［4］于建偉，李宗來，曹楠，等.無錫市飲用水嗅味突發(fā)事件致嗅原因及潛在問題分析［J］.環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2007，27(11):1771－1777.

［5］嚴(yán)煦世，范瑾初.給水工程(第四版)［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，1999.

［6］國家環(huán)境保護(hù)總局《水和廢水監(jiān)測分析方法》編委會(huì).水與廢水監(jiān)測分析方法(第四版)［M］.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002.