净水工艺对可生物降解有机物的去除机制与规律

赵妍 赵纯钢

摘要：随着人们生活质量的提高，人们对水质的安全质量提出了更高的要求，目前，饮用水的安全成为人们普遍关注的问题，饮用水中的有机物以及有机物的前体物质、毒性物质严重威胁人们的身心健康，对此，必须引起高度的重视，降低其危害，随着净水工艺的发展，这一现状得到了一定的程度的缓解，本文就对其对有机物的降解以及去除的规律进行详细的分析。

关键词：饮用水安全净水工艺有机物降解机制与规律

1、前言

当饮用水出厂的时候含有一定的有机物，这些有机物会对人体的健康产生一定的威胁，而附着在管网管壁上的细菌将会对水质造成二次污染，这一现象必须加以控制，实现安全饮水的目标，必须引进净水工艺。

2、饮用水中可被生物降解的有机物分析

2.1饮用水中的有机物分类

从有机物的组成来看，其所含的有机物种类繁多，从相关的数据分析我们可以发现，其有机物含量高达700多种，而这些有机物的性质有存在着很大的不同，要对每种有机物进行测定是目前科技无法实现的。目前一般以水中的总有机碳（TOC）作为总有机物含量的替代参数；以溶解态有机碳（DOC）代表水中溶解性有机物的含量；DOC中可被细菌利用的部分为生物可降解溶解性有机碳（BDOC）；而BDOC中能被细菌直接合成细胞体的部分则被称为可同化有机碳（AOC）。从相关的研究数据分析中我们可以发现，BDOC和AOC与异养细菌在给水管道中的生长密切相关。

2.2 饮用水生物稳定性

饮用水生物稳定性是指饮用水中可生物降解有机物支持异养细菌生长的潜力，即当有机物成为异养细菌生长的限制因素时，水中有机营养基质支持细菌生长的最大可能性。相对而言，饮用水的生物稳定性指数越高，水中细菌生长所需的营养物质含量就越低，无法满足细菌的生长。

相对而言，管网的区域内，营养供给不足，但是却是细菌生长的良好区域，对细菌产生最大影响的因素主要是可生物降解的有机物、温度以及余氯。从细菌生长的条件分析，我们可以发现，一般情况下，只有温度达到15度，是细菌最佳的生长温度，但目前的技术对水温实行人为控制是难以实现的。采取氯消毒并且保持管网内的余氯含量是目前最普遍的水质消毒方法，但是某些细菌仍旧在生长，不能一味的依赖氯来进行细菌的消毒，无法实现完全安全的目标，而且氯的量超标，将会降低饮用水的安全。而异养菌生长必须依靠管网水中的可生物降解物质，在给水管网贫营养环境下，一般认为有机基质的含量是影响其生长的主要因素，因此减少水中可生物降解有机物的含量将对控制异养细菌地生长起到决定性的作用。

3、可生物降解有机物在净水工艺中的去除机制与规律

3.1 常规工艺阐述

目前，大多数饮用水供应企业的一般工艺主要是由混凝、沉淀（澄清）、过滤和加氯消毒组成，但是从大量的实践经验以及研究的实验表明，常规工艺对水中有机物的去除效果一般，无法实现完全的去除，相对而言，主要针对的是大分子量的有机物（腐殖质、胶体物质）去除较为有效；而对水中可生物降解有机物（BDOC与AOC）的去除率一般小于30%，且波动较大，受源水水质、水温影响大，无法满足饮用水安全的需求。从原因来分析，我们可以发现，主要是由于混凝剂易与憎水性强的大分子有机物整合，发生电性中和与吸附架桥作用，达到良好的去除效果。

3.2 生物处理方法论述

从AOC和BDOC的定义来看，它们代表的是细菌易利用分解的有机物，采用生物处理的方式无疑是最佳的措施之一。从目前我国的生物净化水质的技术分析，最常用的是生物膜的方法，其对小分子量的亲水性有机物效果非常显著，利用胞外酶分解大分子量有机物，并对大分子有机物具有一定的生物吸附作用。经生物处理后还能降低胶粒的Zeta电位，使胶粒更容易脱稳。从生物处理方法应用以来，大大提高了饮用水生物稳定性的工艺，减少了消毒剂的用量，对细菌的滋生也产生了较为有效地措施，因此，生物处理成为目前净水工艺的最主要措施。

3.3 臭氧氧化工艺

从大量的研究实验数据中，我们发现臭氧氧化将引起水中AOC和BDOC的增加，TOC却会降低。这是因为臭氧氧化水中的大分子有机物将會生成分子量减少的中间有机产物，这些产物成为异养菌的营养物，造成AOC和BDOC值的升高。但是该方法却使水质的稳定相降低，但是从整体来看，它对后续工艺比较有效，可以实现更好地消毒水平，达到水质安全的目的。

3.4 活性炭吸附工艺的应用

采用活性炭来吸附水中的有机物早已不是新闻，而且随着其高度的普及，其工艺正在逐渐的发展，成为未来净水工艺的主要措施，活性炭去除有机物的原理主要是吸附功能，活性炭具有发达的细孔结构和巨大的比表面积，有机物的极性与分子大小是活性炭对有机物去除的主要影响因素。溶解度小、亲水性差、极性弱、分子不大的有机物较易被活性炭吸附。经过实践研究，活性炭对小分子量的有机物吸附能力较好，对AOC和BDOC的有着良好去除作用。从目前的工艺发展情况来看，采用多工艺的联合实现良好的去除效果。

4、结语

提高饮用水质的安全性是社会发展的需求，是社会进步的必然，净水工艺是目前国际上非常关注的研究方向，因此，展开对科生物降解的有机物去除机制与规律的研究是十分必要的，是对我国饮用水安全具有十分现实的意义。

参考文献

[1]李世斌,施培俊,田永杰,唐建伟.活性炭纤维在水处理中的应用现状[J]环境科学与管理,2007,(03).

[2]袁波祥,陈莎,杨圣杰.臭氧化技术在饮用水处理中的应用[J]北方交通大学学报,2001,(06).