二級處理水中DOM在爐渣改性土壤含水層系統(tǒng)中的去除性能.pdf

1、水資源的缺乏與水質(zhì)惡化使世界的各個(gè)行業(yè)均面臨著水危機(jī)。土壤含水層處理技術(shù)(Siol-aquifer treatment,SAT)由于具有諸多優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛關(guān)注。溶解性有機(jī)物(Dissolved organic matter,DOM)是再生水加氯消毒中消毒副產(chǎn)物的重要前體物質(zhì)，是近年來SAT技術(shù)研究的熱點(diǎn)。DOM種類多樣，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以用常規(guī)的化學(xué)手段進(jìn)行分析。本研究采用XAD樹脂技術(shù)，根據(jù)DOM中不同組分在XAD樹脂上的不同吸附特性，將

2、DOM分為五類性質(zhì)不同的物質(zhì)，即疏水性有機(jī)酸(Hydrophobic acids,HPO-A)，疏水性中性有機(jī)物(Hydrophobic neutral,HPO-N)，過渡親水性有機(jī)酸(Transphilic acids,TPI-A)，過渡親水性中性有機(jī)物(Transphilic neutral,TPI-N)及親水性有機(jī)物(Hydrophilic fraction,HPI)。針對傳統(tǒng)SAT系統(tǒng)吸附作用弱，對疏水性強(qiáng)、分子量大的物質(zhì)去除效

3、果不佳的問題，本研究以燃煤爐渣為添加劑改性傳統(tǒng)SAT系統(tǒng)，以溶解性有機(jī)碳(Dissolved Organic carbon,DOC)、紫外254nm處的吸光度(UV-254)、三鹵甲烷生成勢(THMFP)、三鹵甲烷生成活性(STHMFP)及三維熒光光譜(Three-dimensional excitation and emission matrix fluorescence spectroscopy,EEM圖譜)、紅外光譜等手段對DOM

4、在爐渣改性SAT系統(tǒng)中的去除進(jìn)行了探討，并對出水的回用開展了健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)。此外，本研究將活性炭(GAC)吸附與傳統(tǒng)SAT處理組成一個(gè)系統(tǒng)(活性炭吸附+土壤含水層處理系統(tǒng)，GAC+SAT系統(tǒng))，研究DOM在其中的去除行為，作為爐渣改性SAT系統(tǒng)的對比系統(tǒng)。
　　GAC吸附二級出水DOM的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，GAC對大分子物質(zhì)具有優(yōu)先去除作用，對小分子物質(zhì)的去除優(yōu)勢不明顯。GAC對HPO-A組分中芳香性物質(zhì)可以優(yōu)先去除，但對HPI組分的芳香

5、性物質(zhì)卻無明顯作用。GAC+SAT系統(tǒng)對HPI組分具有優(yōu)異的去除效果，表明HPI組分更易被生物降解，GAC對大分子物質(zhì)的優(yōu)先吸附與土壤生物降解作用相結(jié)合使該系統(tǒng)的處理效率較單純GAC有較大提高。
　　爐渣的吸附實(shí)驗(yàn)表明，粒徑與二級出水DOM的去除有密切關(guān)系，酸性條件有利于爐渣的吸附反應(yīng)，溫度升高對爐渣吸附DOM具有積極作用。爐渣改性的SAT系統(tǒng)對二級出水DOM及其分級組分的DOC、UV-254均有較大幅度的去除，尤其是傳統(tǒng)SAT系

6、統(tǒng)去除效果不佳的HPO-A組分。對HPI組分，爐渣改性的SAT系統(tǒng)也具有較好的處理效果。由于HPO-A及HPI組分是二級出水DOM中芳香性貢獻(xiàn)最大的兩個(gè)組分，因此對HPO-A及HPI組分的有效去除對控制出水水質(zhì)意義重大。爐渣改性SAT系統(tǒng)對THMFP的普遍高效去除也證明了以爐渣來改性SAT系統(tǒng)是有意義的。各系統(tǒng)出水的EEM光譜圖及紅外光譜圖表明，爐渣的添加的確影響了土壤中微生物的活動(dòng)，但并不強(qiáng)烈。另外在爐渣改性SAT過程中保留上層25c

7、m的土壤層也具有一定的必要性。爐渣改性的SAT系統(tǒng)對HPI組分DOC的去除率低于GAC+SAT系統(tǒng)，表明爐渣的添加在一定程度上可能影響了土壤柱中的微生物活動(dòng)。保留上層25cm的土壤層對系統(tǒng)保持良好的生物降解能力有重要作用。
　　爐渣改性的SAT處理系統(tǒng)出水的健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)表明，回用中，各系統(tǒng)出水中的化學(xué)致癌物質(zhì)及化學(xué)非致癌物質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)值均低于國際輻射防護(hù)委員會推薦值，處于可接受范圍內(nèi)。對非飲用回用，在三種不同的污水回用途徑中，致癌物質(zhì)