粉末活性炭吸附及强化混凝去除水中嗅味物质的效能研究

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随着城市人口数量的增多以及工业的迅速发展,许多有害的污染物以及化学药品被肆意地排入江河、湖泊等水体中,造成饮用水源水严重的污染,致使水体处于富营养化状态。而在富营养化的水体中,大量的藻类能够产生带有土霉味的次代谢产物,容易引起水体的异味问题。近年来,饮用水水源地突发性嗅味污染事件屡次发生,使饮用水安全性问题得到广泛关注。水厂常规工艺一般难以将嗅味物质去除,因此有必要探索出一种快速有效地去除水中嗅味物质的方法,来应对饮用水水源地突发嗅味污染事件。本试验主要以水中致嗅物质的典型代表物土臭素(GSM)及2-甲基异莰醇(2-MIB)作为研究对象,对水中嗅味物质GSM及2-MIB的分析方法进行了研究,并着重考察了活性炭吸附以及强化混凝对水中嗅味物质(GSM、2-MIB)的去除效果。研究表明采用顶空固相微萃取—气质联用仪能够有效地测定水中嗅味物质,通过试验建立了嗅味物质GSM及2-MIB的标准曲线,其相关系数都能达到0.99以上,且检出限均低于10ng/L,该方法操作简便、灵敏度及准确度高、检出限低,符合实际水样的检测要求。试验过程中,分别用Freundlich及Langmuir两种模型对活性炭吸附等温线进行了拟合,得出Freundlich吸附等温线模型能够更好地描述活性炭对嗅味物质的吸附过程,其拟合相关系数均能达到0.9以上;木质、煤质、椰壳三种粉末活性炭中,木质炭对嗅味物质GSM及2-MIB的吸附容量及吸附速率最大,其次是煤质炭、椰壳炭;通过对吸附动力学的研究,得出活性炭吸附速率最快的时段为前30min,在90~120min之间,吸附基本达到动态平衡。在一定范围内,温度对活性炭吸附过程影响较小,但从整体情况看,低温有利于活性炭的吸附;活性炭在碱性条件下对GSM及2-MIB的去除率较高;随着水力条件的增强,活性炭对嗅味物质的去除率越高;水中天然有机物会与嗅味物质产生竞争作用,其含量越高,活性炭对嗅味物质的去除率越低。常规工艺对嗅味物质的去除率较低,GSM及2-MIB的去除率分别仅为13.91%、19.91%;活性炭吸附强化混凝对水中嗅味物质(GSM、2-MIB)的去除率较高,分别可达到90%及77%以上,在此过程中,活性炭吸附去除率占主要比例;改变混凝剂的种类及投加量并不能有效地提高嗅味物质去除率;聚合氯化铝对投炭后水体中的浊度及UV254的去除效果最好;增加活性炭投加量及延长吸附时间能够有效地提高嗅味物质去除率;对水体不同种类及程度的嗅味污染,所需活性炭的投加量也不同。高锰酸钾强化混凝对嗅味物质GSM及2-MIB的去除率较低,GSM和2-MIB的去除率分别仅为20%及30%左右,增加高锰酸钾的投加量及延长氧化时间并不能提高其对GSM及2-MIB的去除率。活性炭与高锰酸钾联用强化混凝对嗅味物质(GSM、2-MIB)的去除效果较好,但两者联用强化混凝对GSM及2-MIB的去除率低于活性炭单独吸附强化混凝的去除率。
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