紫外/过硫酸盐高级氧化技术对水源水中天然有机物的去除特性研究

作     者：姬广雪 

作者单位：山东建筑大学 

学位级别：硕士

导师姓名：孙韶华;王明泉;刘建广

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 

主      题：紫外/过硫酸盐 天然有机物 水源水 高级氧化 消毒副产物 

摘      要：研究证明,水源水中的天然有机物(NOM)在水厂氯化消毒过程中会同氯反应生成具有致癌,致畸和致突变效应的卤代消毒副产物,给人类健康带来潜在威胁,因此,如何去除NOM已引起业内的重视。常规的水处理技术对NOM的去除效率有限。近年来,基于紫外的高级氧化技术因其良好的去污效能受到广泛关注。本课题对紫外高级氧化技术去除天然有机物的研究进展进行了调研,结合国内外高级氧化技术的研究情况,开展了UV/HO、UV/TiO和UV/过硫酸盐技术的比对分析,发现基于硫酸根自由基的高级氧化技术对有机物的去除效果较好,而且具有设备简单,处理效率高,二次污染小,pH适用范围广等优点,因此针对去除天然有机物的高级氧化技术,实验选取了紫外/过硫酸盐(UV/PS)技术。腐殖酸(HA)是NOM的主要组成部分,在消毒副产物的生成方面贡献较大,因此本课题首先选取腐殖酸为研究对象,探讨了过硫酸盐浓度,光照时间、pH值以及水中的无机阴离子对去除效果的影响。实验测定指标为DOC,UV,三维荧光以及消毒副产物生成势,通过以上指标来表征天然有机物的去除效果。通过UV、DOC来表征水中有机物的含量;通过三维荧光-平行因子法(EEM-PARAFAC)定性半定量分析UV/PS处理过程中水样荧光物质的变化;探究了UV/PS技术处理腐殖酸过程中的动力学规律及降解机理。研究发现,UV/PS高级氧化技术(实验室规模实验)可成功降解腐殖酸,中性条件下,当PS剂量为0.4mM,紫外照射160min后,通过UV/PS处理,HA被显著降解(UV去除率为?89%)并部分矿化(?62.5%),三卤甲烷生成势(THMFP)也显著降低(THMFP去除率约为85.4%)。随光照时间的增加,在UV和DOC之间观察到了很强的线性关系。低pH条件下HA的去除率明显优于高pH条件。此外,Cl和HCO对腐殖酸的去除均有抑制的作用,Cl的抑制作用在增强后有减弱的趋势,并且抑制作用比HCO弱。通过定性半定量分析腐殖酸的荧光光谱发现HA中的荧光化合物(C1和C2)明显降解,C1和C2的变化与THMFP的变化趋势具有一定的相关性。其次,开展了UV/PS技术针对水源水中天然有机物的去除特性研究。实验研究对象为实际水源水,为进一步研究实际水体中天然有机物的去除特性,实验利用树脂富集分离技术对实际水体天然有机物进行分类,探究UV/PS技术对实际水体天然有机物不同组分的去除效果,并利用各种技术手段对降解机理及降解过程对消毒副产物的影响进行探索。研究结果表明,UV/PS技术具有降低水中天然有机物的显著潜力,通过EEM-PARAFAC定性半定量分析也发现UV/PS处理过程中不同组分的最大荧光强度均呈现明显下降趋势。UV/PS技术对天然有机物亲水性组分的去除效果相对较好,此外,通过分析不同组分的消毒副产物生成情况以及降解过程对消毒副产物生成势的影响发现天然有机物疏水性组分对消毒副产物的生成贡献较大。综上,通过开展上述实验,深入了解了紫外/过硫酸盐高级氧化技术对水源水中天然有机物的去除特性。