王 偉， 周煥平， 施愛華

(天津塘沽中法供水有限公司，天津300450)

隨著人類活動的影響，水體中污染物不斷增加、富營養(yǎng)化程度逐漸加劇，飲用水源異味和臭味增加，引起越來越多的關(guān)注。飲用水中的氣味會直接影響水的口感，使飲用水感官指標(biāo)下降，產(chǎn)生臭味的一些化合物也對人類健康有潛在的危害[1]。對普通用戶而言，嗅味更是判定水質(zhì)安全的重要途徑。

引灤入津工程自1983年通水以來，有效地解決了天津市的用水危機(jī)，然而經(jīng)過幾十年的運(yùn)行，引灤水源污染問題日益突出。隨著上游地區(qū)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，生活、旅游、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的廢污水、廢渣以及化肥、農(nóng)藥的排放量逐年升高，攔網(wǎng)養(yǎng)魚、網(wǎng)箱養(yǎng)魚的大量增加也對水質(zhì)產(chǎn)生了很大影響。這些情況造成了潘家口、大黑汀水庫水質(zhì)由中營養(yǎng)化水平逐漸向富營養(yǎng)化水平過渡，并隨著水庫蓄水的減少，呈現(xiàn)富營養(yǎng)化加劇的趨勢，使下游地區(qū)水質(zhì)更加惡化[2]。由于引灤原水水質(zhì)嚴(yán)重惡化，主要污染性水質(zhì)指標(biāo)超過地表水Ⅲ類水體標(biāo)準(zhǔn)，引發(fā)了高藻、異嗅異味等一系列問題。

筆者以高藻期2-MIB暴發(fā)時(shí)的灤河原水為研究對象，通過投加不同氧化劑以及投加活性炭進(jìn)行吸附后模擬水廠混凝實(shí)驗(yàn)，探討不同措施對2-MIB的去除效果，以期為水廠應(yīng)急生產(chǎn)提供指導(dǎo)，保證出廠水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。

1 嗅味產(chǎn)生的原因

土臭素(geosmin，GSM)和二甲基異莰醇(2-methylisoborneo，2-MIB)是導(dǎo)致飲用水產(chǎn)生異嗅味的兩種最常見的嗅味物質(zhì)，主要來源于水中藻類和其它水生動植物的代謝產(chǎn)物或分解產(chǎn)物，以及水中的有機(jī)物和無機(jī)物。在富營養(yǎng)化狀態(tài)下的水體中生長著很多藻類，尤其是藍(lán)藻；并在藻細(xì)胞生長旺盛期，細(xì)胞內(nèi)的嗅味物質(zhì)不斷增加，在藻細(xì)胞生長衰亡期隨著細(xì)胞的裂解而釋放到水體中；藻類的胞外分泌物分解也是產(chǎn)生嗅味物質(zhì)的另一個(gè)潛在來源[3]。同時(shí)，水體中存在的放線菌和真菌也能產(chǎn)生GSM和2-MIB等嗅味物質(zhì)。

2 原理與方法

2.1 試驗(yàn)原理

選取灤河上游高藻期原水，經(jīng)檢測該時(shí)段原水2-MIB呈現(xiàn)爆發(fā)性增長，濃度為73.1 ng/L。通過實(shí)驗(yàn)室模擬灤河水經(jīng)上游流入塘沽某水廠途中投加不同氧化劑以及吸附劑后進(jìn)行強(qiáng)化混凝試驗(yàn)，考察各階段處理措施對2-MIB的去除效果。

2.2 檢測方法

2-MIB氣味強(qiáng)烈，嗅閾濃度很低，為半揮發(fā)性有機(jī)物，在水體中常以ng/L級存在，其檢測具有一定的難度。目前檢測方法主要分為感官分析法和儀器分析法：感官分析法主要是依靠人類的感覺器官對嗅味強(qiáng)度進(jìn)行等級評定，儀器分析方法主要利用分析儀器進(jìn)行檢測。試驗(yàn)中采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法，利用保留時(shí)間和質(zhì)譜圖定性、內(nèi)標(biāo)法定量，實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確地測定2-MIB。

2.3 試驗(yàn)試劑

高錳酸鉀復(fù)合鹽：對藻類和放線菌引起的嗅味有很好的處理效果，高錳酸鹽復(fù)合藥劑各組分間的協(xié)同氧化作用使嗅味物質(zhì)分解，并與復(fù)合藥劑中某些成分絡(luò)合得到去除。同時(shí)，作用過程中會生成溶解度極低的新生態(tài)水合二氧化錳，具有一定的吸附作用，因而使水中的嗅味物質(zhì)大大降低[4]。

次氯酸鈉：具有較強(qiáng)的氧化性，能夠有效去除水中藻類，防止持續(xù)產(chǎn)生致嗅物質(zhì)，并且對水中有機(jī)物有氧化作用，降低CODMn值等[5]。

硫酸銅：銅離子可以與藻類體內(nèi)的蛋白質(zhì)結(jié)合生成蛋白鹽，使蛋白質(zhì)變性、沉淀，使酶失去活性而達(dá)到滅活的目的。硫酸銅是應(yīng)用最為廣泛的除藻劑[6]。

活性炭：擁有巨大的比表面積，有強(qiáng)大的吸附力，對色度、嗅味、溶解性有機(jī)物有較好的去除作用。

2.4 試驗(yàn)方法

2.4.1A組實(shí)驗(yàn)

分別取4份相同的灤河原水水樣，每份水樣體積為10 L。在1#水樣中投加KMnO4復(fù)合鹽溶液，濃度至3.0 mg/L；2#水樣中投加NaClO溶液，濃度至3.0 mg/L；3#水樣中投加CuSO4溶液，濃度為0.4 mg/L，快速混合均勻，靜止2 h后取上清液過濾、檢測。

在前3組剩余水樣及第4組水樣中投加活性炭至10 mg/L，快速混合均勻，靜置 0.5 h，取上清液過濾后進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)檢測。

模擬水廠運(yùn)行，進(jìn)行燒杯混凝試驗(yàn)，并檢測出水過濾后的相關(guān)指標(biāo)。

2.4.2B組實(shí)驗(yàn)

取5份相同的灤河原水水樣，每份水樣體積為10 L。分別投加5，10，15，20和30 mg/L活性炭，快速混合均勻，靜置0.5 h。取上清液進(jìn)行燒杯混凝試驗(yàn)，過濾后檢測。

混凝條件：取水樣1 L，加入20 mg/L PAC，以200 r/min快速混合1 min；投加40 mg/L FeCl3，以200 r/min快速混合1 min；以40 r/min慢速混合18 min，靜置10 min，過濾后檢測出水相關(guān)指標(biāo)。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 投加不同氧化劑和活性炭混凝后的吸附效果

在2-MIB為73.1 ng/L的原水中分別投加不同氧化劑，再投加10 mg/L活性炭吸附并進(jìn)行混凝試驗(yàn)，結(jié)果見圖1。

圖1 投加不同氧化劑和活性炭對2-MIB的去除效果Fig.1 Removal effect of 2-MIB by adding different oxidants and activated carbon

由圖1可見，原水中投加不同氧化劑后2-MIB均升高，其中投加CuSO4后2-MIB由73.1 ng/L增至100.4 ng/L，上升程度最為明顯。這是由于氧化劑對藻細(xì)胞均有一定的破壞作用，會導(dǎo)致原本存在于藻細(xì)胞內(nèi)的2-MIB釋放。投加活性炭并進(jìn)行混凝，均對2-MIB有吸附作用。此后進(jìn)一步投加NaClO溶液，對2-MIB的總?cè)コ蕿?9.53%，效果最為明顯。但在不投加氧化劑的情況下，僅單獨(dú)投加活性炭再進(jìn)行混凝試驗(yàn)后的2-MIB去除率可以達(dá)到47.20%。因此，在去除水中2-MIB的試驗(yàn)中，氧化后投加活性炭聯(lián)用不是最佳處理技術(shù)，僅使用粉末活性炭吸附后的效果更為明顯。

3.2 活性炭投加量對2-MIB吸附效果的影響

對5份原水水樣分別投加5，10，15，20和30 mg/L活性炭，吸附時(shí)間為0.5 h，混凝試驗(yàn)后的2-MIB濃度如圖2所示。

圖2 不同投加量活性炭對2-MIB的去除效果 Fig.2 Removal effect of activated carbon with different dosages on 2-MIB

由圖2可見，投加5～30 mg/L活性炭對2-MIB的去除率為22.85%～79.62%。隨著活性炭投加量的增大，2-MIB去除率不斷增高，當(dāng)活性炭投加量為20 mg/L時(shí)達(dá)到75.92%。再增大投加量對2-MIB去除效果的提高程度降低，因此20 mg/L為最佳投加量。

4 結(jié)論

① 當(dāng)水中存在嗅味問題時(shí)，投加氧化劑會對藻細(xì)胞有一定的破壞作用，導(dǎo)致原本存在于藻細(xì)胞內(nèi)的2-MIB釋放，使其濃度反而有所升高，因此不建議使用氧化后投加活性炭聯(lián)用的技術(shù)。

② 投加活性炭對2-MIB有非常好的吸附作用，隨著投加量的增大，去除率也逐步升高，投加30 mg/L活性炭對2-MIB的去除率可達(dá)79.62%。

③ 當(dāng)活性炭到達(dá)一定濃度后繼續(xù)投加，對2-MIB的去除效果明顯減弱，試驗(yàn)中活性炭最佳投加量為20 mg/L。建議根據(jù)原水水質(zhì)和實(shí)際生產(chǎn)工藝，合理選擇活性炭投加量。