摘要：將自來水廠濾池石英砂濾料更換為活性無煙煤，對比了石英砂、活性無煙煤濾料過濾對水中有機物的去除效果，以及這兩種濾料控制三鹵甲烷生成的效果。結果表明，將石英砂濾料更換為活性無煙煤濾料，可將COD_Mn平均去除率由18%提高至46%，UV₂₅₄平均去(qu)除率(lv)由6%提高(gao)至58%，從而降低THMs前體物(wu)含量(liang)，使(shi)得THMFP的平均去(qu)除率(lv)由9%提高(gao)至42%。

三鹵甲烷（THMs）是飲(yin)用水處(chu)理(li)過程中(zhong)氯(lv)化(hua)消毒產生的(de)(de)一類主要副(fu)產物(wu)，為可疑(yi)性致癌物(wu)質。THMs一般認為是氯(lv)與(yu)腐殖酸、富里(li)酸等(deng)消毒副(fu)產物(wu)前體物(wu)（DBPP）反應(ying)而生成的(de)(de)，降低水中(zhong)DBPP的(de)(de)方法(fa)有強化(hua)混凝(ning)法(fa)、化(hua)學氧化(hua)法(fa)、活(huo)性炭吸附法(fa)等(deng)。

活性無煙煤是普通的(de)(de)(de)無煙煤濾(lv)(lv)料經過特殊程序(xu)的(de)(de)(de)活化制備的(de)(de)(de)，具(ju)有豐富(fu)的(de)(de)(de)多孔結(jie)構，有利于吸附水中有機物。本文(wen)在生產性試(shi)驗的(de)(de)(de)規模上對比研究了石英砂、活性無煙煤濾(lv)(lv)料過濾(lv)(lv)對DBPP的(de)(de)(de)去(qu)除效(xiao)果，從而(er)控制THMs的(de)(de)(de)生成，為水廠(chang)的(de)(de)(de)改造提供技(ji)術(shu)參考(kao)。

1.試驗部(bu)分

1.1 試驗方法

將南方某水廠兩格快濾池石英砂濾料更換為活性無煙煤，處理水量為10000m³/d，濾速均為8m/h。石英砂濾料有效濾徑D₁₀=0.90mm，濾層厚度為1.2m；活性無煙煤濾層粒徑0.8~2.0mm，厚度為1.2m，碘吸附值，在運行初期測定為680mg/g，運行一年后測定為650mg/g。濾池反沖洗周期與強度為：水沖洗周期48h，水沖強度15L/s m²，水沖時間10min；氣水沖洗周期7d，氣沖強度10L/s m²，氣沖時間2min。 該生產性試驗濾池不間斷連續運行一年時間，定期監測耗氧量（COD_Mn）、 UV₂₅₄等有機物(wu)指標、三鹵甲烷生成勢(shi)潛能（THMFP）。

1.2 檢測(ce)指標

THMs：Tekmar 3100吹掃-捕(bu)集濃縮器富集進樣，Agilent 7890A-5975C氣相色譜-質譜聯用儀檢測三氯(lv)(lv)甲(jia)烷(wan)、二氯(lv)(lv)一溴甲(jia)烷(wan)、一氯(lv)(lv)二溴甲(jia)烷(wan)和三溴甲(jia)烷(wan)，THMs為這四種消毒副產物(wu)濃度之(zhi)和。

THMFP：間接表征水中THMs前(qian)體物的(de)(de)(de)多少。THMFP測定(ding)是在(zai)高投氯量和長時間反應的(de)(de)(de)條(tiao)件(jian)下，水樣(yang)能(neng)生成(cheng)THMs的(de)(de)(de)多少。THMFP的(de)(de)(de)測定(ding)參照(zhao)美國標準方法(fa)。

COD_Mn：酸(suan)性高(gao)錳酸(suan)鉀滴定法。

UV₂₅₄：水樣經0.45um的濾膜過濾以去除(chu)顆粒(li)物質引起的干擾，然后在紫(zi)外(wai)分(fen)光(guang)(guang)光(guang)(guang)度計上測定其在254nm波長單位比色皿光(guang)(guang)程下的紫(zi)外(wai)吸(xi)光(guang)(guang)度。

2.結(jie)果(guo)與(yu)討(tao)論

2.1 兩種濾料對COD_Mn的去除效果

生產性試驗不間斷運行期間，定期監測濾池待濾水、石英砂濾池出水、活性無煙煤濾池出水的COD_Mn指標(biao)，結果如圖1、表(biao)1所示(shi)。

表1 石英砂、活性無煙煤濾料對COD_Mn的去除效(xiao)果統計(ji)表（單位：mg/L）

從圖1、表1可以看出，連續運行期間，活性無煙煤濾池出水的COD_Mn均小于石英砂濾池出水，活性無煙煤對COD_Mn的平(ping)均去除(chu)率達46%，而石英砂(sha)僅為18%。這(zhe)說明，活(huo)性無(wu)煙(yan)煤與活(huo)性炭一(yi)樣，具有(you)較(jiao)高的吸附(fu)活(huo)性，能夠顯著去除(chu)水(shui)中有(you)機物。

2.2 兩種濾料對UV₂₅₄的去除效果

生產性試驗不間斷運行期間，定期監測濾池待濾水、石英砂濾池出水、活性無煙煤濾池出水的UV₂₅₄指標，結果如圖(tu)2、表2所示(shi)。

表2 石英砂、活性無煙煤濾料對UV₂₅₄的去除效果統計表（單位：cm^-1）

紫外吸光度與DBPP含量有密切關系。通常的DBPP都含有苯環結構，會吸收與其濃度成正比的紫外輻射。UV₂₅₄是指在254nm波長下水中的紫外吸光度，作為衡量有機物含量的一項重要參數，可以用作THMs前體物含量的替代參數。從圖2、表2可以看出，連續運行期間，活性無煙煤濾池出水的UV₂₅₄均遠小于石英砂濾池出水，活性無煙煤對UV₂₅₄的平均去除率達58%，而石英砂對UV₂₅₄的(de)去除率僅為6%。

2.3 兩種濾(lv)料(liao)控制THMs生成的效果

生(sheng)產性(xing)(xing)試驗不間斷運行期間，定(ding)期監測濾池(chi)待濾水(shui)、石英砂濾池(chi)出水(shui)、活性(xing)(xing)無煙煤濾池(chi)出水(shui)的THMFP，結果(guo)如圖3、表3所示。

表3 石英砂(sha)、活性(xing)無煙煤濾料(liao)對去除THMFP效果統計表（單位：ug/L）

從圖3、表3可以看出，連續運行期間，活性無煙煤濾池出水的THMFP均遠小于石英砂濾池出水，活性無煙煤對THMFP的平均去除率達42%，而石英砂僅為9%。這說明，活性無煙煤與活性炭一樣，具有較高的吸附活性，能夠顯著去除水中有機物。這可能是活性無煙煤濾料具有豐富的孔隙結構和較大的比表面積，THMs前體物通過與濾料表面的的靜電引力、范德華力及氫鍵、配位鍵等得到了吸附去除。而石英砂濾料表面光滑，無孔隙結構，去除THMs前體物的效果不明顯。THMFP去除的結果與COD_Mn和UV₂₃₄的去除(chu)規律相一致(zhi)。

3.結論

生產性試驗連續運行監測的水質數據表明，將石英砂濾料更換為活性無煙煤濾料，可將COD平均去除率由18%提高至46%，UV₂₅₄平均去除率由6%提高至58%，從而降低THMs前體物含量，使得THMFP的平均去除率由9%提高至42%。運行一年后，活性無煙煤濾料的碘吸附值由680mg/g下降為650mg/g，下降不明顯，對COD_Mn和UV₂₅₄的(de)去除(chu)率運行初期下降較快，兩個月后基本(ben)趨于穩(wen)定。活(huo)性(xing)無煙煤濾(lv)料價格約(yue)為6000元/噸(dun)，與活(huo)性(xing)炭濾(lv)料相(xiang)比具(ju)有(you)成本(ben)優勢，用于城鎮給水處(chu)理(li)行業(ye)暫(zan)無相(xiang)關標準，若(ruo)要取(qu)得較好的(de)有(you)機(ji)物去除(chu)效果(guo)，活(huo)性(xing)無煙煤碘吸附值要不(bu)低于600mg/g。