[发明专利]一种去除微污染水源水中溶解性有机氮的方法

说明书

技术领域

本发明涉及到饮用水处理技术领域的方法，特别是涉及到一种去除微污染水源水中溶解性有机氮的方法，属于水处理技术领域。

背景技术

现阶段，我国饮用水厂大多采用出水消毒来保障饮用水生物安全性。氯系消毒剂因价廉、高效而被广泛使用，但其可与水中的溶解性有机物(dissolved organic matters，DOM)反应，生成具有强烈“三致”效应的消毒副产物(disinfection by-products，DBPs)，给人类带来巨大的健康隐患。在过去的几十年里，饮用水中卤代消毒副产物如三卤甲烷(THMs)和卤乙酸(HAAS)最受关注，它们被认为是致癌或疑似致癌物^[2]。最近几年内，一类新兴的毒性更强的含氮消毒副产物(nitrogenous disinfection by-products，N-DBPs)被人们逐渐所认识，它们是氯与DOM的含氮组分反应形成的。N-DBPs是含有-NO₂和-CN等含氮官能团的化合物，如亚硝胺类物质(nitrosamines)、腈类化合物(nitriles)和卤化硝基烷烃类(halonitroalkane)等，相比卤代消毒副产物具有更高的细胞基因毒性。这些N-DBPs的分子量小，亲水性强，致癌风险极高，严重的威胁着饮用水安全性。溶解性有机氮(dissolved organic nitrogen，DON)作为N-DBPs的前体物，受到了国内外科研人员的关注。

根据国外报道，DON虽然给饮用水安全带来了极大的危害，但其却难以在常规的水厂处理工艺得到去除(去除率仅为5％～30％)，美国28个饮用水厂报道，DON平均去除率仅为20％，DOC和UV₂₅₄去除率分别为29％、55％。国内南方某饮用水水厂研究发现，DON在常规污水处理工艺(混凝沉淀+生物滤池+消毒)去除率仅为27％；而在深度处理工艺(预生物处理+混凝沉淀+石英砂滤池+一级臭氧生物活性炭池+二级臭氧生物活性炭池+消毒)中平均增加20％。这主要是因为饮用水处理工艺中的生物处理工艺(生物滤池、臭氧生物活性炭池)释放溶解性微生物产物(SMP)，使得DON浓度呈上升趋势，这也说明DON在饮用水处理工艺中的去除效果是十分有限的。因此，含有高DON浓度的微污染物水源水进入常规的处理流程之前，有必要在对其中的DON进行去除。

发明内容

本发明的目的是提供一种去除微污染水源水中溶解性有机氮的方法。本发明利用饮用水处理中常用的混凝剂混凝和活性炭吸附，通过混凝和吸附组合共同去除微污染水源水中溶解性有机氮。

为实现上述目的，一种去除微污染水源水中溶解性有机氮的方法，其特征在于工艺过程为：

(1)将微污染水源水进入混合设备，投加混凝剂0～10mgAl·L^-1，混合时速度梯度G保持在500～1000s^-1，混合时间10～30s；

(2)微污染水源水在经过混合设备絮凝后，进入沉淀池，沉淀时间为15～30min；

(3)经沉淀后的微污染水源水以8～12m·h^-1流速流过活性炭吸附滤池，停留时间10～20min，经过上述过程的处理后，微污染水源中溶解性有机氮的含量降低70～85％。

进一步地，微污染源水处理前溶解性有机氮的浓度为1.28mg·L^-1、溶解性有机碳的浓度为8.56mg·L^-1，经过混凝沉淀、活性炭吸附过滤后溶解性有机氮的浓度为0.23mg·L^-1、溶解性有机碳的浓度为3.05mg·L^-1。

上述混凝剂选自聚合氯化铝或硫酸铝中一种或两种。

上述活性炭吸附滤池内活性炭填料层高为1.5～2.5m。

本发明的优点：本发明操作简单、易行，能有效的去除微污染水源水中溶解性有机氮，为后续的处理和工艺参数控制提供保障。

本发明的基本原理如下：

(1)混凝剂在水解过程中形成的絮体呈现正电荷，可以吸附带负电荷的DOM；同时，混凝剂的吸附架桥与网捕作用也去除DOM。被去除的DOM具有含氮官能团，主要以大分量有机物为主，DON可以在混凝过程中被去除，去除效果见图1。