曾元璟-Fenton程序處理水中有機物之研究

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國內部分水廠的原水因背景有機物較多,傳統自來水處理方法包括混凝、沈澱、過濾、消毒等程序對其有機物的去除效果不佳,且自來水廠加氯的過程會和水中有機物質形成有害的消毒副產品,會危害人體健康。本研究使用 Fenton程序氧化降解水中有機物,探討在不同條件下(pH值、溫度、反應時間、過氧化氫劑量、亞鐵劑量)對水中有機物的去除效率,並探討應用於自來水廠之可行性。

本研究以實驗室配置黃酸及腐植酸水溶液為實驗水樣,以 Fenton程序進行氧化與混凝的實驗;在黃酸的部分,實驗結果顯示在pH=3、轉速100 rpm下水中反應為單純氧化的效果,氧化反應在10分鐘之內快速的進行,30分鐘以後有機物降解變化不大。最佳反應溫度為35℃,可去除60%黃酸(以NPDOC表示),且氧化速率與最終有機物去除率隨過氧化氫劑量增加而增加;實驗結果亦顯示增加亞鐵劑量會使氧化速率增加,但不影響最終反應效果。而最佳加藥比例為H 2 0 2 /Fe 2+ 莫耳比等於2.5時,有最佳的氧化效果(室溫下可氧化40%黃酸水溶液的NPDOC)。在 pH=4時,則同時有氧化和混凝的效果,約可去除75% NPDOC。另外Fenton氧化黃酸的過程中,幾乎可完全去除黃酸水溶液的三鹵甲烷生成潛能(THMFP)。

在腐植酸的部分,在 pH=3和 4的Fenton程序皆有大量沈澱污泥產生,顯示主要去除機制為混凝而非氧化。且低劑量三價鐵混凝程序(5 mg/L F e3+ )即可去除 85%腐植酸的NPDOC,整體去除效率和Fenton程序相差不多,所以混凝程序即可有效去除腐植酸。

以 Fenton程序處理澎湖成功水廠原水,在pH=4時最佳的NPDOC去除率為41%。處理效果雖不如黃酸,但水樣經處理後其三鹵甲烷主成潛能幾乎低於偵測極限,顯示Fenton程序值得進一步探討將其應用於水廠原水的處理以降低加氯量或三鹵甲烷的生成的可行性。