摘要：將自來水廠濾池石英砂濾料更換為活性無煙煤，對(duì)比了石英砂、活性無煙煤濾料過濾對(duì)水中有機(jī)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(jié)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%。

三鹵甲烷（THMs）是飲用水處理過程中氯化消毒產(chǎn)生的一類主要副產(chǎn)物，為可疑性致癌物質(zhì)。THMs一般認(rèn)為是氯與腐殖酸、富里酸等消毒副產(chǎn)物前體物（DBPP）反應(yīng)而生成的，降低水中DBPP的方法有強(qiáng)化混凝法、化學(xué)氧化法、活性炭吸附法等。

活性無煙煤是普通的無煙煤濾料經(jīng)過特殊程序的活化制備的，具有豐富的多孔結(jié)構(gòu)，有利于吸附水中有機(jī)物。本文在生產(chǎn)性試驗(yàn)的規(guī)模上對(duì)比研究了石英砂、活性無煙煤濾料過濾對(duì)DBPP的去除效果，從而控制THMs的生成，為水廠的改造提供技術(shù)參考。

1.試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)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(yùn)行初期測(cè)定為680mg/g，運(yùn)行一年后測(cè)定為650mg/g。濾池反沖洗周期與強(qiáng)度為：水沖洗周期48h，水沖強(qiáng)度15L/s m²，水沖時(shí)間10min；氣水沖洗周期7d，氣沖強(qiáng)度10L/s m²，氣沖時(shí)間2min。 該生產(chǎn)性試驗(yàn)濾池不間斷連續(xù)運(yùn)行一年時(shí)間，定期監(jiān)測(cè)耗氧量（COD_Mn）、 UV₂₅₄等有機(jī)物指標(biāo)、三鹵甲烷生成勢(shì)潛能（THMFP）。

1.2 檢測(cè)指標(biāo)

THMs：Tekmar 3100吹掃-捕集濃縮器富集進(jìn)樣，Agilent 7890A-5975C氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀檢測(cè)三氯甲烷、二氯一溴甲烷、一氯二溴甲烷和三溴甲烷，THMs為這四種消毒副產(chǎn)物濃度之和。

THMFP：間接表征水中THMs前體物的多少。THMFP測(cè)定是在高投氯量和長(zhǎng)時(shí)間反應(yīng)的條件下，水樣能生成THMs的多少。THMFP的測(cè)定參照美國標(biāo)準(zhǔn)方法。

COD_Mn：酸性高錳酸鉀滴定法。

UV₂₅₄：水樣經(jīng)0.45um的濾膜過濾以去除顆粒物質(zhì)引起的干擾，然后在紫外分光光度計(jì)上測(cè)定其在254nm波長(zhǎng)單位比色皿光程下的紫外吸光度。

2.結(jié)果與討論

2.1 兩種濾料對(duì)COD_Mn的去除效果

生產(chǎn)性試驗(yàn)不間斷運(yùn)行期間，定期監(jiān)測(cè)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(biāo)，結(jié)果如圖1、表1所示。

表1 石英砂、活性無煙煤濾料對(duì)COD_Mn的去除效果統(tǒng)計(jì)表（單位：mg/L）

從圖1、表1可以看出，連續(xù)運(yùn)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(duì)COD_Mn的平均去除率達(dá)46%，而石英砂僅為18%。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(jī)物。

2.2 兩種濾料對(duì)UV₂₅₄的去除效果

生產(chǎn)性試驗(yàn)不間斷運(yùn)行期間，定期監(jiān)測(cè)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(biāo)，結(jié)果如圖2、表2所示。

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

紫外吸光度與DBPP含量有密切關(guān)系。通常的DBPP都含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)，會(huì)吸收與其濃度成正比的紫外輻射。UV₂₅₄是指在254nm波長(zhǎng)下水中的紫外吸光度，作為衡量有機(jī)物含量的一項(xiàng)重要參數(shù)，可以用作THMs前體物含量的替代參數(shù)。從圖2、表2可以看出，連續(xù)運(yùn)行期間，活性無煙煤濾池出水的UV₂₅₄均遠(yuǎn)小于石英砂濾池出水，活性無煙煤對(duì)UV₂₅₄的平均去除率達(dá)58%，而石英砂對(duì)UV₂₅₄的去除率僅為6%。

2.3 兩種濾料控制THMs生成的效果

生產(chǎn)性試驗(yàn)不間斷運(yùn)行期間，定期監(jiān)測(cè)濾池待濾水、石英砂濾池出水、活性無煙煤濾池出水的THMFP，結(jié)果如圖3、表3所示。

表3 石英砂、活性無煙煤濾料對(duì)去除THMFP效果統(tǒng)計(jì)表（單位：ug/L）

從圖3、表3可以看出，連續(xù)運(yùn)行期間，活性無煙煤濾池出水的THMFP均遠(yuǎn)小于石英砂濾池出水，活性無煙煤對(duì)THMFP的平均去除率達(dá)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(jī)物。這可能是活性無煙煤濾料具有豐富的孔隙結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，去除THMs前體物的效果不明顯。THMFP去除的結(jié)果與COD_Mn和UV₂₃₄的去除規(guī)律相一致。

3.結(jié)論

生產(chǎn)性試驗(yàn)連續(xù)運(yùn)行監(jiān)測(cè)的水質(zhì)數(shù)據(jù)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(yùn)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(duì)COD_Mn和UV₂₅₄的去除率運(yùn)行初期下降較快，兩個(gè)月后基本趨于穩(wěn)定�；钚詿o煙煤濾料價(jià)格約為6000元/噸，與活性炭濾料相比具有成本優(yōu)勢(shì)，用于城鎮(zhèn)給水處理行業(yè)暫無相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，若要取得較好的有機(jī)物去除效果，活性無煙煤碘吸附值要不低于600mg/g。