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CO_2对溴酸盐的控制研究

郭路路  
【摘要】:臭氧消毒工艺不但具有强大的消毒能力,可以灭活传统消毒方法不容易灭活的两虫(隐孢子虫和贾第虫),其强氧化力还可以分解水中的有毒、有害物质,因此臭氧消毒工艺在饮用水处理得到广泛的应用。但是当水中存在一定浓度溴离子时,臭氧氧化过程中就可能产生一种潜在的致癌物-溴酸盐。本文以南方低碱度饮用水作为研究对象,针对臭氧消毒中产生的溴酸盐问题,提出投加CO_2控制溴酸盐的方法,并通过化学动力学模拟和臭氧鼓泡柱中试实验对其作用机理和作用效果进行研究。 模拟结果表明:对于溴酸盐生成的主要的三条主要途径:直接途径、直接间接途径和间接途径,降低pH值和加氨氮抑制作用不同。降低pH值主要抑制了溴酸盐生成的直接途径和间接途径。而加氨氮抑制的是溴酸盐生成的直接途径和直接间接途径。投加CO_2的作用表现在两个方面,一方面是降低pH值,抑制溴酸盐的直接途径和间接途径,另一方面增加水中的CO_3~(2-)和HCO_3~-,CO_3~(2-)和HCO_3~-可以捕获OH·,生成CO_3~-·,抑制溴酸盐生成的间接途径,但CO_3~-·在一定程度上促进直接间接途径,造成总体上溴酸盐生成量要略高于只降低pH值,但是增加幅度极小。加氨氮与CO_2联用可以起到协同作用,同时抑制溴酸盐生成的三条途径。模拟的结论在实验中得到证明,在不加氨氮的情况下,每降低一个单位的pH值,CO_2可以降低38.01~65.49%的溴酸盐生成量。投加CO_2的效果较加酸略差,当终点pH=7.4和pH=6.9时,投加CO_2生成的溴酸盐量分别比加酸高4.2%和8.8%。当水中的氨氮为0.20 mg/L时,溴酸盐生成量降低73.9%。氨氮存在时,CO_2对溴酸盐的抑制效果好于加酸。当终点pH= 7.4时,加CO_2可以在加氨氮的基础上再降低23.5%的溴酸盐生成量,而加酸仅可以再降低11.3%的溴酸盐生成量,证明加氨氮和CO_2联用是一种更加高效的溴酸盐控制方法。CO_2的投加方式对溴酸盐生成没有影响,CO_2预混合同直接通过曝气头加入几乎没有区别,因此可以在不增加任何额外设备的情况下,直接和臭氧一起通过曝气头曝气。投加CO_2不会对消毒效率产生负面影响,相反地可以大大提高臭氧对枯草芽孢杆菌的灭活效率。投加CO_2成本较低,每万吨水只需要21元,易于应用到实践中。


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