紫外/过硫酸盐预氧化应用于地表水处理

我国饮用水源地中藻类最多的是蓝藻、绿藻和 硅藻。在藻类大量繁殖的水源水中，藻类不仅是主要 的致臭微生物，同时还会产生大量藻毒素，直接污染 水源。常规的的水处理工艺虽然能够使水澄清，但 是却难以有效去除藻类及其有机物。藻类物质大 量繁殖会使自来水厂滤料层堵塞，缩短过滤周期并 影响出水水质；藻类及其有机物在氯化消毒时是重 要的消毒副产物前体物，对人类健康构成了威胁。 在这种背景下，对受污染源水进行有效的预处理以 强化常规工艺对藻类和藻类有机物的去除已经是保 证饮用水安全性的一种重要技术手段。

对原水进行预氧化是一种常见的饮用水预处理 方法，常见的氧化方法如液氯、高锰酸钾等几种氧化 剂虽然都有较好的预氧化作用，但分别存在易与水中 有机物反应产生副产物、色度增加等缺点[5]。基于硫酸 根自由基 （SO4 ·- ） 的高级氧化技术则能够利用 SO4 ·- 的强氧化性，从而达到预氧化的目的，同时不会有产 生卤代副产物及色度等问题，具有一定的优势。

1 材料与方法
1.1 原水水质
本实验原水为武汉市梁子湖水，实验期间水体 中主要藻种为蓝藻门的拟柱孢藻，藻细胞密度大致 为 2.0×109 个 /L，其他水质指标。

1.2 实验装置 实验装置为自制强化混凝中试实验装置，处理 规模为 24 m3 /d。该装置由预氧化 池、机械絮凝池、斜管沉淀池和砂滤柱组成。预氧化 池内设置紫外灯组，用于活化过硫酸盐，紫外光照剂 量 183.6 mJ/cm2 ；机械絮凝池设三级搅拌桨，总絮凝 时间 19.44 min，G 值和 GT 值分别为 42.78 s-1 和 4.99×104 ；采用斜管沉淀池同时每天进行对照试验，即对原水不进行预氧 化，考察各个取样点的水质指标。

1.3 实验试剂与分析方法

1.3.1 实验试剂
聚合氯化铝（PAC），过硫酸钠（PS），丙酮，碳 酸镁，碘化钾，碘化汞，酒石酸钾钠，氯化铵，EDTA 二钠镁，碳酸钙，铬黑 T，氢氧化钠，氰化钠，三乙醇 胺，盐酸，甲基橙，酚酞，硝酸。

1.3.2 分析方法
pH 采用上海昕瑞pH计测量；浊度采用 WGZ-2 浊度仪进行测定；UV254 采用 UV-1600 紫外 可见分光光度计测量；DOC 采用 Multi N/C 2100 型 总有机碳 / 总氮分析仪测定；总铝的测量采用 Optima 8300 型电感耦合等离子光谱仪 （ICP-OES）测 定；其他水质指标的测定按照《水和废水监测分析方法》进行。

2 结果与讨论
2.1 pH 变化
于实验以 PAC 作为混凝剂，PAC 投加后在 水中发生了水解，使得混凝后各个出水点的 pH 均 有所降低。由对照组可以看出，实验期间未经预氧化 的沉淀池和滤池出水平均 pH 分别为 7.57 和 7.54； 预氧化后沉淀池及滤池出水 pH 平均值均为 7.50。 实验结果表明 UV/PS 预氧化对整个工艺出水的 pH 影响不大。

2.2 浊度变化
不同位置出水浊度变化情况。实验期 间，预氧化、沉淀和过滤出水浊度的平均去除率分别 为 17.57%、87.27%、92.59%，实验结果表明预氧化虽 然能够一定程度地去除浊度，但是对于浊度的去除， 主要发生在后续的混凝沉淀过滤阶段。至于对照组， 沉淀 池和 滤池 出水 浊度 的平 均 去 除 率 分 别 为 69.68%、82.63%，结果表明 UV/PS 体系更能够促进 对水中浊度的去除。

UV254 能够在一定程度上分别反映水中芳香结 构的有机物的含量。预氧化作用对于 UV254 的影响不明显。在 UV/PS 体系下，混凝、沉淀和过滤 出水的平均 UV254 的去除率分别为 40.93%、50.90%、 52.22%；而对照组混凝、沉淀和过滤出水的平均 UV254 的 去 除 率 分 别 只 有 33.37% 、37.33% 和 39.62%。实验结果表明 UV/PS 预氧化体系能够强化 混凝来提升对 UV254 的去除。同时可以看出，经过混 凝后 UV254 的含量明显降低，这是因为混凝剂的水 解产物带正电，会优先凝聚天然水中带负电的有机 物。相对于混凝池出水，沉淀池及滤池出水的 UV254 几乎无变化，这表明剩余部分有机物无法继续 通过沉淀得到有效去除。

总铝变化
本研究所用的聚合氯化铝 PAC 是铝系混凝剂， 通过投加 PAC 会使水体中铝元素含量升高，过量的 铝元素会对人体产生不利影响，因此实验考察了 预氧化条件下水中总铝的变化情况。

3 结 论
1）UV/PS 预氧化技术能够强化混凝，提高对水 中浊度、叶绿素 a 和 UV254 的去除。与对照组相比， UV/PS 预氧化对滤池出水浊度、叶绿素 a 和 UV254的去除率分别提升了 9.96%、17.93%和 12.60%。
2）UV/PS 预氧化对最终出水的碱度、硬度、及 总铝浓度的影响不大。对照组滤池出水的碱度、硬度 及总铝质量浓度的平均值分别为 50.13、72.29、0.15 mg/L；预氧化后上述指标滤池出水平均值分别为 50.13、74.14、0.15 mg/L。
3）UV/PS 预氧化会使得原水 pH 降低，但最终 出水 pH 与对照组变化不大，预氧化条件下滤池出 水 pH 平均值为 7.50，对照组滤池出水 pH 平均值为 7.54。预氧化虽然会使得水体中的 DOC 含量升高， 但是升高的 DOC 含量也能够在后续处理中得到有 效去除，使得最终出水 DOC 变化也不明显，最终滤 池出水 DOC 平均值为 4.34 mg/L，对照组 DOC 平 均值为 4.11 mg/L。 4）UV/PS 预氧化会使得水中氨氮含量升高，实 验期间出水氨氮的变化范围较大，这是将 UV/PS 体 系用于实际水处理应该着重考虑的地方。