凈水工藝對可生物降解有機(jī)物的去除機(jī)制與規(guī)律

趙妍 趙純鋼

摘要：隨著人們生活質(zhì)量的提高，人們對水質(zhì)的安全質(zhì)量提出了更高的要求，目前，飲用水的安全成為人們普遍關(guān)注的問題，飲用水中的有機(jī)物以及有機(jī)物的前體物質(zhì)、毒性物質(zhì)嚴(yán)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(fā)展，這一現(xiàn)狀得到了一定的程度的緩解，本文就對其對有機(jī)物的降解以及去除的規(guī)律進(jìn)行詳細(xì)的分析。

關(guān)鍵詞：飲用水安全凈水工藝有機(jī)物降解機(jī)制與規(guī)律

1、前言

當(dāng)飲用水出廠的時候含有一定的有機(jī)物，這些有機(jī)物會對人體的健康產(chǎn)生一定的威脅，而附著在管網(wǎng)管壁上的細(xì)菌將會對水質(zhì)造成二次污染，這一現(xiàn)象必須加以控制，實(shí)現(xiàn)安全飲水的目標(biāo)，必須引進(jìn)凈水工藝。

2、飲用水中可被生物降解的有機(jī)物分析

2.1飲用水中的有機(jī)物分類

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

2.2 飲用水生物穩(wěn)定性

飲用水生物穩(wěn)定性是指飲用水中可生物降解有機(jī)物支持異養(yǎng)細(xì)菌生長的潛力，即當(dāng)有機(jī)物成為異養(yǎng)細(xì)菌生長的限制因素時，水中有機(jī)營養(yǎng)基質(zhì)支持細(xì)菌生長的最大可能性。相對而言，飲用水的生物穩(wěn)定性指數(shù)越高，水中細(xì)菌生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)含量就越低，無法滿足細(xì)菌的生長。

相對而言，管網(wǎng)的區(qū)域內(nèi)，營養(yǎng)供給不足，但是卻是細(xì)菌生長的良好區(qū)域，對細(xì)菌產(chǎn)生最大影響的因素主要是可生物降解的有機(jī)物、溫度以及余氯。從細(xì)菌生長的條件分析，我們可以發(fā)現(xiàn)，一般情況下，只有溫度達(dá)到15度，是細(xì)菌最佳的生長溫度，但目前的技術(shù)對水溫實(shí)行人為控制是難以實(shí)現(xiàn)的。采取氯消毒并且保持管網(wǎng)內(nèi)的余氯含量是目前最普遍的水質(zhì)消毒方法，但是某些細(xì)菌仍舊在生長，不能一味的依賴氯來進(jìn)行細(xì)菌的消毒，無法實(shí)現(xiàn)完全安全的目標(biāo)，而且氯的量超標(biāo)，將會降低飲用水的安全。而異養(yǎng)菌生長必須依靠管網(wǎng)水中的可生物降解物質(zhì)，在給水管網(wǎng)貧營養(yǎng)環(huán)境下，一般認(rèn)為有機(jī)基質(zhì)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(jī)物的含量將對控制異養(yǎng)細(xì)菌地生長起到?jīng)Q定性的作用。

3、可生物降解有機(jī)物在凈水工藝中的去除機(jī)制與規(guī)律

3.1 常規(guī)工藝闡述

目前，大多數(shù)飲用水供應(yīng)企業(yè)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及研究的實(shí)驗(yàn)表明，常規(guī)工藝對水中有機(jī)物的去除效果一般，無法實(shí)現(xiàn)完全的去除，相對而言，主要針對的是大分子量的有機(jī)物（腐殖質(zhì)、膠體物質(zhì)）去除較為有效；而對水中可生物降解有機(jī)物（BDOC與AOC）的去除率一般小于30%，且波動較大，受源水水質(zhì)、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(fā)現(xiàn)，主要是由于混凝劑易與憎水性強(qiáng)的大分子有機(jī)物整合，發(fā)生電性中和與吸附架橋作用，達(dá)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(xì)菌易利用分解的有機(jī)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(zhì)的技術(shù)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(jī)物效果非常顯著，利用胞外酶分解大分子量有機(jī)物，并對大分子有機(jī)物具有一定的生物吸附作用。經(jīng)生物處理后還能降低膠粒的Zeta電位，使膠粒更容易脫穩(wěn)。從生物處理方法應(yīng)用以來，大大提高了飲用水生物穩(wěn)定性的工藝，減少了消毒劑的用量，對細(xì)菌的滋生也產(chǎn)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中，我們發(fā)現(xiàn)臭氧氧化將引起水中AOC和BDOC的增加，TOC卻會降低。這是因?yàn)槌粞跹趸械拇蠓肿佑袡C(jī)物將會生成分子量減少的中間有機(jī)產(chǎn)物，這些產(chǎn)物成為異養(yǎng)菌的營養(yǎng)物，造成AOC和BDOC值的升高。但是該方法卻使水質(zhì)的穩(wěn)定相降低，但是從整體來看，它對后續(xù)工藝比較有效，可以實(shí)現(xiàn)更好地消毒水平，達(dá)到水質(zhì)安全的目的。

3.4 活性炭吸附工藝的應(yīng)用

采用活性炭來吸附水中的有機(jī)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(fā)展，成為未來凈水工藝的主要措施，活性炭去除有機(jī)物的原理主要是吸附功能，活性炭具有發(fā)達(dá)的細(xì)孔結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積，有機(jī)物的極性與分子大小是活性炭對有機(jī)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(jī)物較易被活性炭吸附。經(jīng)過實(shí)踐研究，活性炭對小分子量的有機(jī)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(fā)展情況來看，采用多工藝的聯(lián)合實(shí)現(xiàn)良好的去除效果。

4、結(jié)語

提高飲用水質(zhì)的安全性是社會發(fā)展的需求，是社會進(jìn)步的必然，凈水工藝是目前國際上非常關(guān)注的研究方向，因此，展開對科生物降解的有機(jī)物去除機(jī)制與規(guī)律的研究是十分必要的，是對我國飲用水安全具有十分現(xiàn)實(shí)的意義。

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