凈水工藝對可生物降解有機物的去除機制與規律

趙妍 趙純鋼

摘要：隨著人們生活質量的提高，人們對水質的安全質量提出了更高的要求，目前，飲用水的安全成為人們普遍關注的問題，飲用水中的有機物以及有機物的前體物質、毒性物質嚴重威脅人們的身心健康，對此，必須引起高度的重視，降低其危害，隨著凈水工藝的發展，這一現狀得到了一定的程度的緩解，本文就對其對有機物的降解以及去除的規律進行詳細的分析。

關鍵詞：飲用水安全凈水工藝有機物降解機制與規律

1、前言

當飲用水出廠的時候含有一定的有機物，這些有機物會對人體的健康產生一定的威脅，而附著在管網管壁上的細菌將會對水質造成二次污染，這一現象必須加以控制，實現安全飲水的目標，必須引進凈水工藝。

2、飲用水中可被生物降解的有機物分析

2.1飲用水中的有機物分類

從有機物的組成來看，其所含的有機物種類繁多，從相關的數據分析我們可以發現，其有機物含量高達700多種，而這些有機物的性質有存在著很大的不同，要對每種有機物進行測定是目前科技無法實現的。目前一般以水中的總有機碳（TOC）作為總有機物含量的替代參數；以溶解態有機碳（DOC）代表水中溶解性有機物的含量；DOC中可被細菌利用的部分為生物可降解溶解性有機碳（BDOC）；而BDOC中能被細菌直接合成細胞體的部分則被稱為可同化有機碳（AOC）。從相關的研究數據分析中我們可以發現，BDOC和AOC與異養細菌在給水管道中的生長密切相關。

2.2 飲用水生物穩定性

飲用水生物穩定性是指飲用水中可生物降解有機物支持異養細菌生長的潛力，即當有機物成為異養細菌生長的限制因素時，水中有機營養基質支持細菌生長的最大可能性。相對而言，飲用水的生物穩定性指數越高，水中細菌生長所需的營養物質含量就越低，無法滿足細菌的生長。

相對而言，管網的區域內，營養供給不足，但是卻是細菌生長的良好區域，對細菌產生最大影響的因素主要是可生物降解的有機物、溫度以及余氯。從細菌生長的條件分析，我們可以發現，一般情況下，只有溫度達到15度，是細菌最佳的生長溫度，但目前的技術對水溫實行人為控制是難以實現的。采取氯消毒并且保持管網內的余氯含量是目前最普遍的水質消毒方法，但是某些細菌仍舊在生長，不能一味的依賴氯來進行細菌的消毒，無法實現完全安全的目標，而且氯的量超標，將會降低飲用水的安全。而異養菌生長必須依靠管網水中的可生物降解物質，在給水管網貧營養環境下，一般認為有機基質的含量是影響其生長的主要因素，因此減少水中可生物降解有機物的含量將對控制異養細菌地生長起到決定性的作用。

3、可生物降解有機物在凈水工藝中的去除機制與規律

3.1 常規工藝闡述

目前，大多數飲用水供應企業的一般工藝主要是由混凝、沉淀（澄清）、過濾和加氯消毒組成，但是從大量的實踐經驗以及研究的實驗表明，常規工藝對水中有機物的去除效果一般，無法實現完全的去除，相對而言，主要針對的是大分子量的有機物（腐殖質、膠體物質）去除較為有效；而對水中可生物降解有機物（BDOC與AOC）的去除率一般小于30%，且波動較大，受源水水質、水溫影響大，無法滿足飲用水安全的需求。從原因來分析，我們可以發現，主要是由于混凝劑易與憎水性強的大分子有機物整合，發生電性中和與吸附架橋作用，達到良好的去除效果。

3.2 生物處理方法論述

從AOC和BDOC的定義來看，它們代表的是細菌易利用分解的有機物，采用生物處理的方式無疑是最佳的措施之一。從目前我國的生物凈化水質的技術分析，最常用的是生物膜的方法，其對小分子量的親水性有機物效果非常顯著，利用胞外酶分解大分子量有機物，并對大分子有機物具有一定的生物吸附作用。經生物處理后還能降低膠粒的Zeta電位，使膠粒更容易脫穩。從生物處理方法應用以來，大大提高了飲用水生物穩定性的工藝，減少了消毒劑的用量，對細菌的滋生也產生了較為有效地措施，因此，生物處理成為目前凈水工藝的最主要措施。

3.3 臭氧氧化工藝

從大量的研究實驗數據中，我們發現臭氧氧化將引起水中AOC和BDOC的增加，TOC卻會降低。這是因為臭氧氧化水中的大分子有機物將會生成分子量減少的中間有機產物，這些產物成為異養菌的營養物，造成AOC和BDOC值的升高。但是該方法卻使水質的穩定相降低，但是從整體來看，它對后續工藝比較有效，可以實現更好地消毒水平，達到水質安全的目的。

3.4 活性炭吸附工藝的應用

采用活性炭來吸附水中的有機物早已不是新聞，而且隨著其高度的普及，其工藝正在逐漸的發展，成為未來凈水工藝的主要措施，活性炭去除有機物的原理主要是吸附功能，活性炭具有發達的細孔結構和巨大的比表面積，有機物的極性與分子大小是活性炭對有機物去除的主要影響因素。溶解度小、親水性差、極性弱、分子不大的有機物較易被活性炭吸附。經過實踐研究，活性炭對小分子量的有機物吸附能力較好，對AOC和BDOC的有著良好去除作用。從目前的工藝發展情況來看，采用多工藝的聯合實現良好的去除效果。

4、結語

提高飲用水質的安全性是社會發展的需求，是社會進步的必然，凈水工藝是目前國際上非常關注的研究方向，因此，展開對科生物降解的有機物去除機制與規律的研究是十分必要的，是對我國飲用水安全具有十分現實的意義。

參考文獻

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