臭氧—生物活性炭深度處理工藝去除太湖水嗅味的研究

陳思瑩

摘 要：采用臭氧生物活性炭深度處理工藝解決太湖水中嚴重的嗅味問題，考察臭氧投加量對土臭素（Geosmin，GSM）和二甲基異冰片（2-methylisoborneol，2-MIB）去除的影響。研究表明，隨著臭氧投加量從0增加到1.0mg/L，常規處理去除了36%～64%的GSM和38%～59%的2-MIB；預臭氧對GSM和2-MIB的去除效果與臭氧投加量成正比；碳濾對GSM和2-MIB的去除率都降低了33%左右。在臭氧投加量為1.0mg/L，GSM和2-MIB初始濃度為300ng/L時，出水的GSM和2-MIB均被成功地控制在合理閾值內。

關鍵詞：嗅味；臭氧；生物活性炭

中圖分類號：X831 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）05-0151-02

Taste and Odor Treatment in Tai Lake by Ozonation/GAC Technology

CHEN Siying

（ College of Environmental Science and Engineering，Tongji University， Shanghai 200092）

Abstract： This study investigated the applicability of the ozone （O3）/granular activated carbon （GAC） technology for taste and odor treatment in Tai lake. The effect of O3 dosage on geosmin/2-MIB removal were studied. Conventional treatment removed 36% to 64% and 38% to 59% of geosmin and 2-MIB， repectively， with O? dosage increased from 0 to 1.0 mg/L. Removal efficiency of geosmin and 2-MIB by pre-ozonation were increased with ozone dosage but both decreased by 33% after GAC filtration. At 1.0 mg/L O3 dosage， geosmin and 2-MIB were effectively removed below the odor threshold concentrations （OTCs） with the initial concentration of 300 ng/L.

Keywords： taste and odor；ozone；GAC

近年來，太湖藻類暴發，水中嗅味物質超標。許多研究表明[1]，混凝、沉淀和砂濾等傳統水處理工藝對嗅味物質的去除效果有限。為了更好地去除這些嗅味化合物，水廠需要后續進行深度處理。目前，臭氧-生物活性炭技術已廣泛應用于水廠[2]。

在臭氧-生物活性炭工藝中，臭氧能夠將大分子有機物氧化成中小分子有機物，增強了碳濾池吸附介質表面的生物活性，促進碳濾池中有機物的進一步去除[3]。然而，過去的研究大多為實驗室小試，關于臭氧-生物活性炭工藝對天然水體中嗅味物質的去除效果尚不清楚。因此，本文通過中試試驗研究臭氧-生物活性炭深度工藝對天然水中GSM和2-MIB的去除效果，考察其應對嗅味突發事件的能力，為水廠的實際應用提供參考。

1 試驗方法

裝置設置在蘇州新區水廠，由預臭氧、混凝沉淀、過濾、臭氧和碳濾組成。采用進廠原水，流量為2.0L/min；臭氧預氧化采用G11型臭氧發生器（Pacific Ozone Technology），接觸時間為7min。斜板沉淀池的水力停留時間為40min，排泥周期為24h；砂濾池和碳濾池的停留時間分別為17min和40min。選擇50/30μm DVB/CAR/PDMS萃取纖維頭（上海安譜公司），采用頂空固相微萃取對嗅味物質進行富集，隨后用GC-MS進行檢測。

2 試驗結果與討論

向太湖水中投加一定濃度的土臭素和二甲基異冰片混標，使原水中兩種物質的濃度達到300ng/L。分別在0、0.5、1.0mg/L臭氧投加量下進行實驗，研究臭氧投加量對出水嗅味物質濃度的影響。當臭氧投加量為1.0mg/L時，預臭氧對2-MIB去除率為0.5mg/L投加量時的2倍。與2-MIB相比，臭氧預處理對GSM的去除效果隨臭氧投加量的增加而迅速增加，在1.0mg/L臭氧投加量下迅速增加到31%，GSM更優的氧化效果與其化學結構有關[4]，太湖水中天然有機物對2-MIB和GSM的臭氧氧化也有影響[5]。臭氧投加量為0mg/L時，砂濾對2-MIB和GSM的去除效率分別為17%和15%；臭氧投加量為1.0mg/L時，砂濾對2-MIB和GSM的去除效率分別提高至41%和37%。研究表明，臭氧促進了濾池生物膜的形成，從而提高了砂濾去除2-MIB和GSM的能力[6]。與砂濾相比，當臭氧投加量從0mg/L增加到1.0mg/L時，碳濾對2-MIB的去除率從38%降低到6%，對GSM的去除率從37%降低到4%。研究表明，水中與兩種嗅味物質顆粒尺寸相近的有機物會與其產生吸附競爭，使碳濾的嗅味去除效率較低[7]。

總體來看，隨著臭氧投加量的增加，臭氧生物活性炭工藝對2-MIB和GSM的去除效果顯著提高。傳統的水處理工藝（混凝、沉淀和砂濾）去除了36%～64%的GSM和38%～59%的2-MIB。當投加1.0mg/L臭氧，進水嗅味物質濃度為300ng/L時，出水2-MIB和GSM的濃度低于檢測閾值，滿足出水水質標準，即《生活飲用水衛生標準》

（GB 5749—2006）。

3 結論

預臭氧和砂濾對2-MIB和GSM的去除率隨著臭氧投加量的增加而提高，并且土臭素更容易被臭氧氧化去除，但碳濾對2-MIB和GSM的去除率隨臭氧投量增加而降低。臭氧能氧化大分子有機物，促進整個工藝對嗅味物質的去除。總體來說，臭氧生物活性炭技術能有效去除水中高濃度的2-MIB和GSM。

參考文獻：

[1]李浩，賈瑞寶，李世俊.濟南玉清水廠強化常規處理工藝改造設計及運行分析[J].中國給水排水，2012（14）：90-93.

[2]陸坤明.微污染水源和城市供水臭氧生物活性炭處理工藝的應用[J].凈水技術，2010（4）：19-23.

[3]Simpson D R. Biofilm processes in biologically active carbon water purification[J]. Water Research，2008（12）：2839-2848.

[4]Ho L，Crou?? J P， Newcombe G. The effect of water quality and NOM character on the ozonation of MIB and geosmin[J]. Water Science & Technology，2004（9）：249-255.

[5]董秉直，姚迎迎，杜嘉丹.預氧化去除太湖水中有機物和臭味物質的研究[J].給水排水，2016（2）：31-36.

[6]Waters J E D，Digiano F A. The Influence of Ozonated Natural Organic Matter on the Biodegradation of a Micropollutant in a GAC Bed[J]. Journal，1990（8）：69-75.

[7]Newcombe G，Morrison J，Hepplewhite C，et al. Simultaneous adsorption of MIB and NOM onto activated carbon ： II. Competitive effects[J]. Carbon， 2002（12）：2147-2156.