摘要：将自来水厂滤池石英砂滤料更换为活性无烟煤，对比了石英砂、活性无烟煤滤料过滤对水中有机物的去除效果，以及这两种滤料控制三卤甲烷生成的效果。结果表明，将石英砂滤料更换为活性无烟煤滤料，可将CODMn平均去除率由18%提高至46%，UV254平均去除率由6%提高至58%，从而降低THMs前体物含量，使得THMFP的平均去除率由9%提高至42%。
三卤甲烷（THMs）是饮用水处理过程中氯化消毒产生的一类主要副产物，为可疑性致癌物质。THMs一般认为是氯与腐殖酸、富里酸等消毒副产物前体物（DBPP）反应而生成的，降低水中DBPP的方法有强化混凝法、化学氧化法、活性炭吸附法等。
活性无烟煤是普通的无烟煤滤料经过特殊程序的活化制备的，具有丰富的多孔结构，有利于吸附水中有机物。本文在生产性试验的规模上对比研究了石英砂、活性无烟煤滤料过滤对DBPP的去除效果，从而控制THMs的生成，为水厂的改造提供技术参考。
1.试验部分
1.1 试验方法
将南方某水厂两格快滤池石英砂滤料更换为活性无烟煤，处理水量为10000m3/d，滤速均为8m/h。石英砂滤料有效滤径D10=0.90mm，滤层厚度为1.2m；活性无烟煤滤层粒径0.8~2.0mm，厚度为1.2m，碘吸附值，在运行初期测定为680mg/g，运行一年后测定为650mg/g。滤池反冲洗周期与强度为：水冲洗周期48h，水冲强度15L/s m2，水冲时间10min；气水冲洗周期7d，气冲强度10L/s m2，气冲时间2min。 该生产性试验滤池不间断连续运行一年时间，定期监测耗氧量（CODMn）、 UV254等有机物指标、三卤甲烷生成势潜能（THMFP）。
1.2 检测指标
THMs：Tekmar 3100吹扫-捕集浓缩器富集进样，Agilent 7890A-5975C气相色谱-质谱联用仪检测三氯甲烷、二氯一溴甲烷、一氯二溴甲烷和三溴甲烷，THMs为这四种消毒副产物浓度之和。
THMFP：间接表征水中THMs前体物的多少。THMFP测定是在高投氯量和长时间反应的条件下，水样能生成THMs的多少。THMFP的测定参照美国标准方法。
CODMn：酸性高锰酸钾滴定法。
UV254：水样经0.45um的滤膜过滤以去除颗粒物质引起的干扰，然后在紫外分光光度计上测定其在254nm波长单位比色皿光程下的紫外吸光度。
2.结果与讨论
2.1 两种滤料对CODMn的去除效果
生产性试验不间断运行期间，定期监测滤池待滤水、石英砂滤池出水、活性无烟煤滤池出水的CODMn指标，结果如图1、表1所示。
表1 石英砂、活性无烟煤滤料对CODMn的去除效果统计表（单位：mg/L）
| CODMn | 待滤水 | 活性无烟煤滤池出水 | 砂滤池出水 |
| 最大值 | 2.77 | 1.50 | 2.18 |
| 最小值 | 1.07 | 0.43 | 0.88 |
| 均值 | 1.59 | 0.84 | 1.31 |
从图1、表1可以看出，连续运行期间，活性无烟煤滤池出水的CODMn均小于石英砂滤池出水，活性无烟煤对CODMn的平均去除率达46%，而石英砂仅为18%。这说明，活性无烟煤与活性炭一样，具有较高的吸附活性，能够显著去除水中有机物。
2.2 两种滤料对UV254的去除效果
生产性试验不间断运行期间，定期监测滤池待滤水、石英砂滤池出水、活性无烟煤滤池出水的UV254指标，结果如图2、表2所示。
表2 石英砂、活性无烟煤滤料对UV254的去除效果统计表（单位：cm-1）
| UV254 | 待滤水 | 活性无烟煤滤池出水 | 砂滤池出水 |
| 最大值 | 0.058 | 0.028 | 0.045 |
| 最小值 | 0.020 | 0.001 | 0.020 |
| 均值 | 0.031 | 0.013 | 0.029 |
紫外吸光度与DBPP含量有密切关系。通常的DBPP都含有苯环结构，会吸收与其浓度成正比的紫外辐射。UV254是指在254nm波长下水中的紫外吸光度，作为衡量有机物含量的一项重要参数，可以用作THMs前体物含量的替代参数。从图2、表2可以看出，连续运行期间，活性无烟煤滤池出水的UV254均远小于石英砂滤池出水，活性无烟煤对UV254的平均去除率达58%，而石英砂对UV254的去除率仅为6%。
2.3 两种滤料控制THMs生成的效果
生产性试验不间断运行期间，定期监测滤池待滤水、石英砂滤池出水、活性无烟煤滤池出水的THMFP，结果如图3、表3所示。
表3 石英砂、活性无烟煤滤料对去除THMFP效果统计表（单位：ug/L）
| THMFP | 待滤水 | 活性无烟煤滤池出水 | 砂滤池出水 |
| 最大值 | 224.88 | 123.28 | 199.82 |
| 最小值 | 100.59 | 46.92 | 82.71 |
| 均值 | 149.32 | 87.04 | 136.44 |
从图3、表3可以看出，连续运行期间，活性无烟煤滤池出水的THMFP均远小于石英砂滤池出水，活性无烟煤对THMFP的平均去除率达42%，而石英砂仅为9%。这说明，活性无烟煤与活性炭一样，具有较高的吸附活性，能够显著去除水中有机物。这可能是活性无烟煤滤料具有丰富的孔隙结构和较大的比表面积，THMs前体物通过与滤料表面的的静电引力、范德华力及氢键、配位键等得到了吸附去除。而石英砂滤料表面光滑，无孔隙结构，去除THMs前体物的效果不明显。THMFP去除的结果与CODMn和UV234的去除规律相一致。
3.结论
生产性试验连续运行监测的水质数据表明，将石英砂滤料更换为活性无烟煤滤料，可将COD平均去除率由18%提高至46%，UV254平均去除率由6%提高至58%，从而降低THMs前体物含量，使得THMFP的平均去除率由9%提高至42%。运行一年后，活性无烟煤滤料的碘吸附值由680mg/g下降为650mg/g，下降不明显，对CODMn和UV254的去除率运行初期下降较快，两个月后基本趋于稳定。活性无烟煤滤料价格约为6000元/吨，与活性炭滤料相比具有成本优势，用于城镇给水处理行业暂无相关标准，若要取得较好的有机物去除效果，活性无烟煤碘吸附值要不低于600mg/g。
