摘要
嗅味一直是饮用水领域广泛关注的问题之一，2-甲基异莰醇（2-MIB）引起的土霉味和二甲基二硫醚（DMDS）、二甲基三硫醚（DMTS）和二乙基二硫醚（DEDS）等硫醚类物质引起的腥臭味则是我国饮用水中主要的嗅味问题。活性炭吸附技术是应用最广泛的突发性嗅味问题应急处理措施，但经过活性炭吸附去除后，硫醚类嗅味物质仍存在超出嗅阈值的现象。在实际水体中，相比于嗅味物质，有更大比例的天然有机物（NOM）存在，这些NOM会随着硫醚类嗅味物质一起进入后续的混凝水处理单元，对嗅味物质的去除有较大影响。因此，采用合适的预处理组合工艺单元，在NOM存在下高效全面的去除嗅味物质十分必要。基于此，本文首先通过用煤质炭在不同温度400、600和800℃下与尿素合成了一系列氮掺杂的粉末活性炭（C-0、C-400、C-600和C-800）用来强化吸附水中的2-MIB,并考察不同NOM对2-MIB吸附效果的影响和机制;其次，研究不同NOM对混凝去除难吸附硫醚类嗅味物质的影响效应，并采用预氧化技术调控水中有机物特性以增强混凝去除硫醚类嗅味物质的效果。最后，进行了氮改性活性炭（N-PAC）预吸附-臭氧预氧化的预处理工艺设计以保证全面高效的去除嗅味物质。研究结果如下: C-600在含有和不含有溶解有机物（DOM）的水中的微孔体积（Qe，micro）归一化的吸附容量分别是C-0的1.4和2.2倍。在不同pH和不同疏水性的DOM下，C-600对2-MIB总是表现出更高的亲和力和更大的容量。C-600与2-MIB的亲和力较高主要是由于电子供体-受体（EDA）的相互作用。与未掺杂的PAC相比，N掺杂的PAC由于其亲水性表面，不仅可以提高2-MIB的去除效率，而且可以显著减轻水动力剪切力，降低能源成本，这可以为吸附剂的开发提供新的策略。 与腐殖酸（HA）相比，牛血清白蛋白（BSA）丰富的氨基和大量的含氧官能团有助于与硫醚的结合，其对硫醚类化合物具有更强的亲和力（KF(BSA,298K）/KF(HA.298K)=1.6）,硫醚类嗅味物质更容易与蛋白质类物质结合并通过混凝协同去除。根据热力学参数，NOM和DMDS之间的主要相互作用是范德华力和氢键。预氯化和预臭氧氧化都可以提高混凝对有机物和硫醚类化合物的去除效果。值得注意的是，臭氧预处理后，混凝对硫醚的去除率是预氯化后的1.5倍。因此，在优化水处理技术时，可考虑在混凝之前增加预氧化工艺，适当考虑与有机物结合的嗅味物质。 最后，结合前面研究及实际，选取预吸附（N-PAC）结合预臭氧的预处理工艺提高给水厂去除嗅味物质的效果。本设计处理规模为120000m3/d,处理1吨水成本0.53元，主要包括粉末活性炭投加间，臭氧接触池等构筑物。
NETL