零价铝—活性污泥法组合工艺去除水中卤乙酸的研究

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卤乙酸(HAAs)作为氯或氯胺消毒过程中产生的副产物,在自来水、泳池水中被频繁检出,其浓度甚至高达数百μg/L。目前的调查发现,水中HAAs主要有两类5种,包括氯代卤乙酸:三氯乙酸(TCAA)、二氯乙酸(DCAA)、一氯乙酸(MCAA)和溴代卤乙酸:二溴乙酸(DBAA)、一溴乙酸(MBAA)。这5种HAAs均具有不同程度的遗传毒性或致癌毒性,对人体及环境具有潜在的风险。近年来对HAAs的控制一直是水处理领域的热点问题,HAAs的脱卤被认为是控制HAAs的重要途径之一。本文采用粉末态零价铝处理HAAs,发现其对TCAA具有很好的降解效果。在此基础上,分别研究了粒状零价铝柱过滤及其与活性污泥法联合使用对HAAs的去除,并分析了其主要影响因素。pH对粉末态零价铝去除TCAA具有很大的影响。初始浓度为200μg/L的TCAA,在pH=3的条件下,30 min左右的作用时间即可完全降解。随着pH的升高,其降解效率明显减低。当pH为中性或碱性条件时,TCAA基本不被零价铝降解。TCAA的脱氯还原是逐级进行的,先发生脱氯生成DCAA,DCAA再脱氯生成MCAA,零价铝对DCAA及TCAA有一定的降解效果,但其降解速率缓慢。MCAA、DCAA和TCAA的降解均符合准一级降解动力学,反应速率常数k分别为:0.008 min-1、0.043 min-1和0.215 min-1。温度对TCAA的降解有明显影响,45℃时的k值为0.215 min-1,当温度降低到35℃和25℃时的k值随之降低至0.063 min-1和0.027 min-1。零价铝对5种卤乙酸均有一定的降解效果,降解速率大小关系依次为:TCAA>DBAA>MBAA>DCAA>MCAA。pH对粒状零价铝柱过滤接触还原TCAA有很大影响。在pH<2时,经铝柱接触还原后,基本检测不到TCAA;当pH>5时,铝柱接触还原效率则降低至15%以下。在pH<2,25℃左右的反应温度时,铝柱也能保持对TCAA的较高还原降解能力。空床接触时间(EBCT)对TCAA的降解有明显影响,降解效率随EBCT的增大而增加。当EBCT增加到90 min,其降解率提高至90%;EBCT超过120 min,TCAA接触还原降解效率能达到98%以上。铝柱接触还原虽然对TCAA具有很好的接触还原效果,但基本仅发生TCAA降解为DCAA和MCAA的变化,仅仅很少部分MCAA转化为乙酸,总的HAAs降解率效果不佳。活性污泥对HAAs的去除效率跟HAAs分子中卤素原子数量呈负相关关系,即分子中卤素原子数目越少,降解效率越高。经铝柱接触过滤加活性污泥法处理后,TCAA、DCAA和DBAA的总体去除率均能达到90%以上,说明联合处理对HAAs具有很好的控制效果。在以TCAA及DCAA为目标物时,最终出水仅能检测到少量DCAA,其浓度均在10μg/L以下。
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