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如何去除污水中的有機(jī)物成分
作者：西安綠標(biāo) 時間：2018-01-19 11:47:54
一、水中有機(jī)物的特性
溶解性大分子有機(jī)物 包括腐殖質(zhì)、蛋白質(zhì)和多糖類物質(zhì)，在水中多呈線性結(jié)構(gòu)。它們在水中多呈膠體狀態(tài)，有較強(qiáng)的憎水性，易吸附在固液界面，在混凝中易被去除。
被大分子有機(jī)物包圍的顆粒 原水中無機(jī)類膠體和懸浮物有黏土、金屬氧化物和氫化物、碳酸鹽、石棉纖維等。有機(jī)類膠體和懸浮物包括細(xì)菌、病毒、原生生物胞囊、藻類及其大分子有機(jī)物。在地表水中都是無機(jī)顆粒與有機(jī)物或有機(jī)體的復(fù)合體。由于有機(jī)物的存在會使膠粒Zeta電位增加使水中膠粒趨于穩(wěn)定。
生物態(tài)顆粒有機(jī)物和油的乳濁液 天然水體中生物態(tài)顆粒有機(jī)物主要是一些微生物（藻類、細(xì)菌）及其尸體（細(xì)胞碎片），也可能有原生生物和后生生物。當(dāng)水體受污染時水中也會出現(xiàn)油的乳濁液。水源水體PH值一般為6~8.這類有機(jī)顆粒帶負(fù)電。
二、各種有機(jī)物處理工藝去除有機(jī)物的效果
1.常規(guī)處理對不用分子量有機(jī)物的去除率 常規(guī)處理是指混凝、澄清過濾工藝。實際的生產(chǎn)運行是以出水的濁度為工藝的控制目標(biāo)，混凝劑投加量低于燒杯試驗。濾后水濁度約5NTU以下。常規(guī)處理對非溶解性有機(jī)碳去除率為94%左右，對相對分子質(zhì)量10000以上的溶解性有機(jī)碳去除80%左右，對相對分子質(zhì)量1000~~10000有機(jī)碳只去除30%左右，低于1000的有機(jī)碳反而增加。因此常規(guī)處理對相對分子質(zhì)量大于10000的有機(jī)物是十分有效的，對低于1000的有機(jī)物沒有去除效果，反而會引起增加。根據(jù)水源水中一般的有機(jī)物分子量特點，常規(guī)處理對有機(jī)碳去除基本在40%以下，一般為30%。簡而言之，常規(guī)處理去除的有機(jī)物主要為相對分子質(zhì)量大于10000的部分，對低分子量有機(jī)物去除作用很小。因此如果希望提高給水處理中對有機(jī)物的去除效率，單純依靠常規(guī)處理是不可能實現(xiàn)的。
混凝去除有機(jī)物的機(jī)理主要有三個方面：①帶正電的金屬離子與帶負(fù)電的有機(jī)物膠體發(fā)生電中和而脫穩(wěn)凝聚②金屬離子與溶解性有機(jī)物分子形成不溶性復(fù)合物而沉淀③有機(jī)物在礬花表面的物理化學(xué)吸附。有機(jī)物形態(tài)不同，其去除機(jī)理也不一樣。對于相對分子質(zhì)量大于10000的有機(jī)物，其形態(tài)呈膠體狀態(tài)，主要靠機(jī)理①和③的作用去除，分子量愈大，憎水性愈強(qiáng)，愈易被吸附在礬花表面，去除率越高。對于相對分子質(zhì)量在1000~10000的有機(jī)物，其形態(tài)可能處于膠體和真溶液之間，去除機(jī)理主要是脫穩(wěn)凝聚、聚合沉淀和表面吸附的綜合作用，去除不徹底。常規(guī)處理工藝對CODmn的去除率一般為20%~30%。
2.活性炭對不同分子量有機(jī)物的去除作用 活性炭是具有弱極性的多孔性吸附劑，具有發(fā)達(dá)的細(xì)孔結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積，是目前微污染水源水深度處理最有效的手段，尤其去除水中的農(nóng)藥、殺蟲劑、除草劑等微污染物質(zhì)和臭味、消毒副產(chǎn)物等，是其他水處理單元工藝難于取代的。但活性炭對有機(jī)物的去除也受有機(jī)物特性的影響，主要是有機(jī)物的極性和分子大小的影響。同樣大小的有機(jī)物，溶解度愈大、親水性愈強(qiáng)，活性炭對其吸附性愈差，反之對溶解度小、親水性差、極性弱的有機(jī)物如苯類化合物、酚類化合物、石油和石油產(chǎn)品等具有較強(qiáng)的吸附能力，對合成染料、胺類物質(zhì)及其他人工合成有機(jī)物有好的去除效果。
除了有機(jī)物極性以外，活性炭的孔徑特定也決定了活性炭對不同分子大小的有機(jī)物的去除效果?；钚蕴靠晌降挠袡C(jī)物的最大相對分子質(zhì)量約為5000.大于5000的有機(jī)物由于空間位阻效應(yīng)而難于進(jìn)入活性炭的微孔，因而其吸附率較低。活性炭對相對分子質(zhì)量500~3000的有機(jī)物有十分好的去除效果，對小于500和大于3000的有機(jī)物難以去除。綜上，活性炭主要吸附小分子量有機(jī)物特別是相對分子質(zhì)量在500~3000的有機(jī)物。
3.生物處理技術(shù)對不同分子量有機(jī)物的去除 生物濾池對低分子量有機(jī)物有良好去除作用，對于相對分子質(zhì)量大于10000的有機(jī)物沒有去除效果。
生物處理對有機(jī)物的去除機(jī)理主要有以下幾個方面：①微生物對小分子有機(jī)物的降解；②微生物胞外酶對大分子有機(jī)物的分解作用③生物吸附絮凝作用。
4.強(qiáng)化常規(guī)處理工藝 如投加高錳酸鉀，投加粉末活性炭，強(qiáng)化混凝，強(qiáng)化過濾，對CODmn去除率可提高30%~40%不等。
5.預(yù)臭氧-常規(guī)工藝 對CODmn去除效果較好，一般為35%~40%，對氨氮的去除也有較好的效果。
6.臭氧活性炭工藝 對去除率為40%~50%，對氨氮的去除率為70%~90%。
7.常規(guī)工藝后增加臭氧-活性炭或者只有活性炭 對CODmn的總?cè)コ蕿?0%左右，對氨氮去除率大于90%。
8.生物預(yù)處理或化學(xué)預(yù)氧化-常規(guī)工藝-臭氧-活性炭 對CODmn去除率為60%左右，對氨氮去除率大于90%。
9.預(yù)臭氧-生物預(yù)處理-常規(guī)工藝-臭氧-活性炭工藝 對去除率大于60%，可解決水源中有機(jī)物、氨氮和藻類的多重污染問題。
溶解性大分子有機(jī)物 包括腐殖質(zhì)、蛋白質(zhì)和多糖類物質(zhì)，在水中多呈線性結(jié)構(gòu)。它們在水中多呈膠體狀態(tài)，有較強(qiáng)的憎水性，易吸附在固液界面，在混凝中易被去除。
被大分子有機(jī)物包圍的顆粒 原水中無機(jī)類膠體和懸浮物有黏土、金屬氧化物和氫化物、碳酸鹽、石棉纖維等。有機(jī)類膠體和懸浮物包括細(xì)菌、病毒、原生生物胞囊、藻類及其大分子有機(jī)物。在地表水中都是無機(jī)顆粒與有機(jī)物或有機(jī)體的復(fù)合體。由于有機(jī)物的存在會使膠粒Zeta電位增加使水中膠粒趨于穩(wěn)定。
生物態(tài)顆粒有機(jī)物和油的乳濁液 天然水體中生物態(tài)顆粒有機(jī)物主要是一些微生物（藻類、細(xì)菌）及其尸體（細(xì)胞碎片），也可能有原生生物和后生生物。當(dāng)水體受污染時水中也會出現(xiàn)油的乳濁液。水源水體PH值一般為6~8.這類有機(jī)顆粒帶負(fù)電。
二、各種有機(jī)物處理工藝去除有機(jī)物的效果
1.常規(guī)處理對不用分子量有機(jī)物的去除率 常規(guī)處理是指混凝、澄清過濾工藝。實際的生產(chǎn)運行是以出水的濁度為工藝的控制目標(biāo)，混凝劑投加量低于燒杯試驗。濾后水濁度約5NTU以下。常規(guī)處理對非溶解性有機(jī)碳去除率為94%左右，對相對分子質(zhì)量10000以上的溶解性有機(jī)碳去除80%左右，對相對分子質(zhì)量1000~~10000有機(jī)碳只去除30%左右，低于1000的有機(jī)碳反而增加。因此常規(guī)處理對相對分子質(zhì)量大于10000的有機(jī)物是十分有效的，對低于1000的有機(jī)物沒有去除效果，反而會引起增加。根據(jù)水源水中一般的有機(jī)物分子量特點，常規(guī)處理對有機(jī)碳去除基本在40%以下，一般為30%。簡而言之，常規(guī)處理去除的有機(jī)物主要為相對分子質(zhì)量大于10000的部分，對低分子量有機(jī)物去除作用很小。因此如果希望提高給水處理中對有機(jī)物的去除效率，單純依靠常規(guī)處理是不可能實現(xiàn)的。
混凝去除有機(jī)物的機(jī)理主要有三個方面：①帶正電的金屬離子與帶負(fù)電的有機(jī)物膠體發(fā)生電中和而脫穩(wěn)凝聚②金屬離子與溶解性有機(jī)物分子形成不溶性復(fù)合物而沉淀③有機(jī)物在礬花表面的物理化學(xué)吸附。有機(jī)物形態(tài)不同，其去除機(jī)理也不一樣。對于相對分子質(zhì)量大于10000的有機(jī)物，其形態(tài)呈膠體狀態(tài)，主要靠機(jī)理①和③的作用去除，分子量愈大，憎水性愈強(qiáng)，愈易被吸附在礬花表面，去除率越高。對于相對分子質(zhì)量在1000~10000的有機(jī)物，其形態(tài)可能處于膠體和真溶液之間，去除機(jī)理主要是脫穩(wěn)凝聚、聚合沉淀和表面吸附的綜合作用，去除不徹底。常規(guī)處理工藝對CODmn的去除率一般為20%~30%。
2.活性炭對不同分子量有機(jī)物的去除作用 活性炭是具有弱極性的多孔性吸附劑，具有發(fā)達(dá)的細(xì)孔結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積，是目前微污染水源水深度處理最有效的手段，尤其去除水中的農(nóng)藥、殺蟲劑、除草劑等微污染物質(zhì)和臭味、消毒副產(chǎn)物等，是其他水處理單元工藝難于取代的。但活性炭對有機(jī)物的去除也受有機(jī)物特性的影響，主要是有機(jī)物的極性和分子大小的影響。同樣大小的有機(jī)物，溶解度愈大、親水性愈強(qiáng)，活性炭對其吸附性愈差，反之對溶解度小、親水性差、極性弱的有機(jī)物如苯類化合物、酚類化合物、石油和石油產(chǎn)品等具有較強(qiáng)的吸附能力，對合成染料、胺類物質(zhì)及其他人工合成有機(jī)物有好的去除效果。
除了有機(jī)物極性以外，活性炭的孔徑特定也決定了活性炭對不同分子大小的有機(jī)物的去除效果?；钚蕴靠晌降挠袡C(jī)物的最大相對分子質(zhì)量約為5000.大于5000的有機(jī)物由于空間位阻效應(yīng)而難于進(jìn)入活性炭的微孔，因而其吸附率較低。活性炭對相對分子質(zhì)量500~3000的有機(jī)物有十分好的去除效果，對小于500和大于3000的有機(jī)物難以去除。綜上，活性炭主要吸附小分子量有機(jī)物特別是相對分子質(zhì)量在500~3000的有機(jī)物。
3.生物處理技術(shù)對不同分子量有機(jī)物的去除 生物濾池對低分子量有機(jī)物有良好去除作用，對于相對分子質(zhì)量大于10000的有機(jī)物沒有去除效果。
生物處理對有機(jī)物的去除機(jī)理主要有以下幾個方面：①微生物對小分子有機(jī)物的降解；②微生物胞外酶對大分子有機(jī)物的分解作用③生物吸附絮凝作用。
4.強(qiáng)化常規(guī)處理工藝 如投加高錳酸鉀，投加粉末活性炭，強(qiáng)化混凝，強(qiáng)化過濾，對CODmn去除率可提高30%~40%不等。
5.預(yù)臭氧-常規(guī)工藝 對CODmn去除效果較好，一般為35%~40%，對氨氮的去除也有較好的效果。
6.臭氧活性炭工藝 對去除率為40%~50%，對氨氮的去除率為70%~90%。
7.常規(guī)工藝后增加臭氧-活性炭或者只有活性炭 對CODmn的總?cè)コ蕿?0%左右，對氨氮去除率大于90%。
8.生物預(yù)處理或化學(xué)預(yù)氧化-常規(guī)工藝-臭氧-活性炭 對CODmn去除率為60%左右，對氨氮去除率大于90%。
9.預(yù)臭氧-生物預(yù)處理-常規(guī)工藝-臭氧-活性炭工藝 對去除率大于60%，可解決水源中有機(jī)物、氨氮和藻類的多重污染問題。
