黃廷林，熊向隕
西安建筑科技大學 環境工程系，陜西西安710055

　　摘　要：簡要介紹了去除微污染水源水中有機物的幾種 有效的物化和生化處理技術，藉此掌握該領域的動態和進展情況。
　　關鍵詞：水源水；有機污染；DBPs先質；去除方法
　　中圖分類號：TU991.25
　　文獻標識碼：B
　　文章編號 ：1000-4602 (1999)11-0027-02

　　消毒副產物(DBPs)是水在消毒過程中，鹵素元素(主要是氯)與水中自然有機物(NO M)進行反應的生成物。代表性的DBPs包括三鹵甲烷(THMs)、鹵代乙酸(HAA)等鹵代有機化合物。THMs只是總有機鹵化物(TOX)中揮發組分的一部分，而構成TOX的主要是不揮發組分，包括三氯乙酸(TCAA)、二氯乙酸(DCAA)和二氯乙腈(DCAN)等化合物。
　　凡是產生DBPs的物質稱為DBPs的先質。NOM是最基本的DBPs先質，DBPs的形成直接與NOM的濃 度和種類有關^［1］，幾乎所有水生NOM都可能在消毒過程中被氯化。水中NOM的來源是多種多樣的，按其性質可分為兩大類：一類是低分子量的有機質，如碳水化合物、蛋白質、肽類、氨基 酸、脂肪等，占水中有機質的10%～15%，這類較簡單的有機物容易被降解，稱為非腐殖質；另一類有機物結構復雜，分子量范圍從幾百到幾千甚至幾百萬，它們是構成天然水體中有機 質的主要成分(85%～90%)，這種無定形的、暗褐色的親水酸性有機物就是腐殖質。在所有腐殖質中，溶解態腐殖酸被認為是生成氯仿的最重要先質^［2、3］。武漢東湖水致突變 試驗證明，腐殖酸是三鹵甲烷和致突變物的主要先質之一，其含量與水樣的致突變活性呈正相關^［4］。由此可見，水中腐殖酸類物質是生成DBPs最重要的先質。?

1 物化去除技術的現狀

　　對于NOM的去除，美國水處理行業主要采用的方法有三種：強化絮凝、活性炭吸附和膜 過濾^［1］。?
　　主要通過提高絮凝劑投量和調節水的pH值來達到去除水中NOM的絮凝工藝稱為強化絮凝。鋁鹽和鐵鹽已被證明能容易地絮凝NOM，對水中DBPs先質的去除有時可高達60%。采用強化絮凝工藝往往難以有效去除溶解態的DBPs先質，因而其去除率只能達到一定程度。活性炭吸附 和膜過濾是另兩種相對昂貴的處理方法，要去除溶解性有機物，吸附是一種常用的處理方法。DBPs先質通過活性炭吸附一般要求至少10～15 min的接觸時間，溶解有機碳去除率最多達 80%，出水幾乎完全由非腐殖質和低分子的有機碳組成。膜濾用作NOM的去除是近幾十年相對新的水處理工藝，膜濾中的超濾膜有一個范圍較廣的分子量，超濾的壓力10～100kPa， 根據需要，致密超濾膜可以去除水中的一部分有機物。介于反滲透和超濾之間的是納濾，納濾的工作壓力在75～150kPa之間，在美國北加利福尼亞州已經進行了大量的膜濾研究。對強化絮凝、活性炭吸附和膜濾(納濾)工藝的NOM去除效率、運行操作和維護的復雜程度、每年投資三方面進行定性比較的結果表明：強化絮凝工藝投資少，但NOM的去除率受限；活性炭的使用中，過程的優化是最關鍵的問題，即希望知道特定的NOM和活性炭的特定性質才能達到NOM的高效去除。此外，預處理技術也將影響活性炭吸附的投資。膜處理工藝對NOM和DBPs先質的去除率最高，但處理費用比強化絮凝和活性炭吸附都要大。在美國，膜過濾的研究多限于地下水，因為地表水要求很高的預處理。至于這三種方法究竟能否推廣用于NOM的去除，有待于進一步研究和試驗。?

2 生物處理的應用與進展

　　在我國，飲用水水源中約有25%是湖泊水或水庫水。傳統的水處理工藝不能有效地去除水中的NH3-N和溶解性有機物，因此，目前國內有些研究者采用生物預處理(極少數采用臭氧——活性炭工藝)。生物預處理對水中的溶解有機物、NH₃-N均有良好的去除效果，其經濟、簡便、有效的優點使之成為處理微污染水源水強有力的手段。?
　　對于生物預處理，國內大多研究集中在生物濾池和生物陶粒反應器上。劉文君等在國內首次采用生產規模的生物陶粒濾池處理原水，試驗結果表明，在水氣比1∶1、空床濾速3.6～6.0m /h時，對源水中有機物和氨氮的去除率分別為13.6%～20.5%和70%～90%，減少了DBPs的形成。徐元勤等^［5］也對生物濾池進行了研究，結論基本一致，并且認為，采用生物濾池作為預處理，可減少水廠混凝劑投量60%以上。
　　生物陶粒反應器對微污染源水中的微量有機物具有較好的去除效果。在水溫為10～17 ℃時 ，COD去除率為45%～51%，即使在低溫下，COD的去除率仍維持在32%～35%。此外，生物陶粒反應器對于水中的NH₃-N、濁度和色度也有較好的去除效果。
　　80年代初期，日本就在傳統凈水工藝之前采用生物接觸氧化法進行微污染源水的預處理，該工藝與其他物理化學方法相比較既經濟又安全，但試驗 結果表明，此方法去除氨氮效果較好，對溶解性有機碳(DOC)的去除則較差。?
　　傳統的生物處理方法幾乎都是把活性污泥法與生物膜法分別進行研究。美國學者率先將強 化傳質的流化床工藝引入水處理領域，從而將活性污泥法和生物膜法結合起來，開發了高效、經濟的生物流化床工藝。近年來，國內外學者對生物流化床的研究逐漸從探索性試驗轉向動力學機理和數學模式的研究。由于二相床布水及充氧設備的復雜性，目前三相床的研究頗 受青睞，尤其是內循環式三相生物流化床，在流態、充氧、脫膜等方面具有很大的優勢。三相生物流化床通過氣、固、液三相的接觸，借助于上升流速，使顆粒呈流態化，具有良好 的混和、傳質特性，有較高的氧傳質系數。與其他工藝相比具有容積負荷高、生化反應速率快、抗沖擊負荷能力強、生物膜活性好、氧利用率高、三相易于分離、流程簡單、占地面積小、效率高、投資省等優點，被廣泛應用于工業生產和廢水治理中。
　　 生物流化床雖然在廢水處理和污水的深度處理(硝化、脫氮)方面已取得了很好的效果，但用作飲用水水源凈化預處理方面的研究尚未見報導。采用生物流化床去除三鹵甲烷先質，應是一條值得探索的解決飲水消毒副產物問題的新途徑。

參考文獻：?

　　［1］PhilipCSet al. Control of disinfection by-products in drink ing water［J］.Journal Environmental Engineering, 1994,120:51.
　　 ［2］Adin A, Katzhendler J D?et al .Water Res,1991,25:797.
　　［3］陶澍等.引灤水中不同形態天然有機物的鹵代活性［J］.環境科學學報，199 4，14(1).
　　［4］王家玲等.環境微生物學科研論文匯編［C］.北京：中國環境科學出版社，1 990.
　　［5］徐元勤等.微污染原水預處理試驗研究［J］.中國給水排水.1997，13(3).
　　［6］于祚斌等.五種消毒劑消毒飲水后形成三鹵甲烷的研究［J］.中國給水排水 ，1994，10(4).

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　　收稿日期：1999-05-02