饮用水处理中嗅和味的去除研究进展

在水处理过程中,常规工艺难以去除污染原水中的土腥味和霉烂味,产生这些嗅味的化合物主要是二甲基异冰片（2-MIB）和土臭素（Geosmin）等。本文介绍了国内外给水处理中嗅和味的现状,水源水中嗅味物质去除方法及影响因素等。     

我国饮用水中嗅味问题及其研究进展

综述了我国饮用水中的嗅味问题及其国内外研究进展,着重讨论了我国面临的饮用水中嗅味问题的现状、水中嗅味来源及饮用水中嗅味的定性定量分析技术、致嗅物质组成特性、典型致嗅物质的去除技术及工艺.旨在阐明除了土嗅素(geosmin)和2-甲基异莰醇(2-MIB)等微生物代谢产物外,硫醇硫醚类厌氧分解产物也是我国饮用水中重要的致嗅物质.硫醇硫醚类致嗅物质于2006年首次在东莞饮用水中发现,后被证明也是2007年太湖饮用水危机中的主要致嗅物质.Geosmin和2-MIB的吸附效果好于氧化,而硫醇硫醚类致嗅物质易于被氧化去除,不易被吸附去除.需要尽快开展我国饮用水中致嗅物质组成特性及典型致嗅物质去除技术和工艺的研究,形成应对不同水源、不同季节、不同致嗅物质嗅味的饮用水处理工艺.     

东江水中典型致嗅物质的调查

为去除由于运河排洪造成的东江饮用水中的嗅味,利用臭氧氧化-活性炭吸附中试装置,分别对东江水、运河水、装置进水和出水取样,进行吹扫捕集–GC-MS谱图分析,通过水样的臭阈值和吹扫捕集-GC-MS谱图对比,确定了东江夏季排洪时的致嗅物质,并分析了该江水中致嗅物质的组成特点.结果表明,东江水中致嗅物质来源于市内运河,其组成随季节不同变化较大,除了土嗅素和2-甲基异莰醇微生物代谢产物类致嗅物质外,以1-丙烯基-1-硫醇为主的硫醇、硫醚类厌氧分解产物是其夏季饮用水中主要的致嗅物质.     

典型城市河流中嗅味物质和微生物菌落特征

对某城市河流沿程水质、典型嗅味物质以及微生物群落结构进行了调查分析. 结果表明:河水中2种嗅味物质〔二甲基异莰醇(2-MIB)和土臭素(Geosmin)〕的质量浓度均受到ρ(DO)的显著影响. 绝对厌氧条件〔ρ(DO)<0.2 mg/L〕水体中,ρ(二甲基异莰醇)和ρ(土臭素)的平均值分别为794.8和269.8 ng/L;好氧条件〔ρ(DO)>2.0 mg/L〕水体中,二者的平均值分别为91.6 和104.7 ng/L;而且ρ(DO)较低时,水体中的可疑致病菌含量升高,微生物安全性降低. 控制该河流水体ρ(DO)在2.0 mg/L以上,有利于抑制水体中嗅味物质的产生,可提高河流水体的微生物安全性.      

饮用水中典型致嗅物质去除技术研究

为去除某市饮用水中的嗅味,根据该市饮用水水源中致嗅物质的组成特点,采用氧化、吸附和臭氧活性炭对其中典型致嗅物质的去除效果及工艺选择进行了研究.结果表明,硫醇硫醚类物质可以用氧化法有效去除,对土嗅素(geosmin)和2-甲基异莰醇(2-MIB)采用氧化法和活性炭吸附法均有效,但吸附法的效果更好;当原水中硫醇、硫醚类致嗅物质浓度<20 μg/L,不含有其他类型致嗅物质时,可以采用强化混凝＋高锰酸钾氧化工艺去除;当原水中geosmin、 2-MIB等微生物代谢产物类致嗅物质浓度<30 ng/L,不含有硫醇硫醚类致嗅物质时,可以采用强化混凝+粉末活性炭吸附工艺去除;当原水中硫醇、硫醚类致嗅物质浓度>20 μg/L,geosmin、 2-MIB浓度>30 ng/L时,需要增加臭氧活性炭深度处理工艺;当原水中硫醇、硫醚类致嗅物质浓度>150 μg/L,或者土嗅素、 2-MIB的浓度>100 ng/L时,需要根据致嗅物质组成特点,选择预KMnO₄氧化或者粉末活性炭吸附＋臭氧活性炭深度处理的组合工艺去除.     

生物粉末活性炭-超滤组合工艺对微污染水源水中嗅味物质的去除效能及其微生物特性

采用生物粉末活性炭-超滤(BPAC-UF)组合工艺对模拟微污染水源水中的嗅味物质进行了去除试验,并对组合工艺中微生物量的分布和变化进行了测定.结果表明,相比混凝沉淀常规工艺,BPAC-UF组合工艺对微污染水源水中的嗅味物质有较好的控制效果,对二甲基三硫醚、2-甲基异莰醇和β-紫罗兰酮的平均去除率分别可达77.51%、65.86%和98.43%,并且对原水冲击负荷有更好的适应性;炭池是组合工艺中去除嗅味物质的主要单元,其微生物量远高于其它区域;炭池生物量变化平稳,组合工艺对原水中嗅味物质的去除具有稳定性.     

饮用水源水中致嗅物质去除技术研究进展

土臭素和2-甲基异莰醇是饮用水中存在的主要致嗅味物质,活性炭吸附是目前研究最多、应用最广泛的嗅味物质去除技术,文章重点介绍了影响活性炭吸附的各种因素,对化学氧化法和生物降解法去除嗅味物质的研究进展进行了简述。     

北京市景观水体嗅味污染特征

以北京市9处典型景观湖泊水体为研究对象,对其嗅味污染特征进行深入分析,并结合相关水质指标对水体嗅味污染特征进行初步解析. 研究发现,北京市景观水体中主要的嗅味污染物为土臭素(geosmin),2-甲基异莰醇(2-methylisoborneol,2-MIB)以及β-紫罗兰酮(β-ionone),其质量浓度平均值分别达613.84,1 319.57和143.00 ng/L. 通过对水质参数进行深入分析发现,北京市主要景观水体富营养化问题严重,TP是北京市景观水体的限制性水质因素,且有机物污染程度较高〔ρ(DOC)≥5.17 mg/L〕. 在研究的景观水体中,玉渊潭、福海和北海嗅味污染较为突出,前海和西海嗅味污染较轻. 北京市主要景观水体中嗅味污染与水中ρ(TP),ρ(DOP)和ρ(DOC)表现出显著相关,说明水体中存在的大量DOP和有机污染物是水体富营养化和嗅味污染的主要原因.      

无锡市饮用水嗅味突发事件致嗅原因及潜在问题分析

针对2007年5月底6月初发生的无锡市饮用水嗅味事件,在嗅味层次分析法(FPA)的基础上,利用感官气相色谱法对污染水团、取水口以及管网水中的致嗅物质种类进行了鉴定,并利用GC-MS对主要致嗅物质进行了定量分析,同时,对微囊藻毒素含量以及生物遗传毒性进行了测定.结果表明,此次嗅味事件的主要致嗅物质为以二甲基三硫为主的硫醚类有机体腐败产物,6月4日采集的污染水团中二甲基三硫含量高达11399 ng·L-1.同时,含有一定量的2-甲基异莰醇(MIB)等藻类分泌物,但这些物质的嗅味被二甲基三硫等硫醚类化合物导致的腥臭味所掩盖,不是主要的致嗅物质.另外,6月4日及6月8日采集的取水口样品分析结果表明,原水中微囊藻毒素含量远低于新颁布的生活饮用水卫生标准,而且,利用umu测试得到的水中遗传毒性水平很低.     

基于活性微生物特征的供水管壁生物膜生长特性

管网生物膜由各种活性微生物、微生物残体及有机无机杂质组成,管网生物膜的生长会导致机会致病菌寄居、管道腐蚀以及水质恶化等系列饮用水卫生问题.为研究供水管壁生物膜形成过程和附着生长活性微生物的分布特征,采用异养菌平板计数(HPC)、流式细胞术(FCM)和16S rRNA高通量测序对3种典型室内供水管材:聚氯乙烯(PVC)、无规共聚聚丙烯(PPR)、不锈钢(STS)内壁活性微生物的生长特性和群落多样性进行了分析.结果表明,PVC管壁生物量在第73 d最先达到峰值,3种管材内壁单位面积最大生物量、生物膜成熟时期生物量均呈现PVC PPR STS的规律. 3种管材表面活性细菌群落结构组成上,PVC管表面主要以硝化螺旋菌门为主,PPR和STS管以疣微菌门为主,其中STS管壁上生物膜物种丰富度最低、多样性最小,群落结构最简单. PVC和PPR管内壁表面相较STS管存在更多的蓝藻细菌和放线菌,在饮用水输配过程中更易引发饮用水嗅味问题.管材介质对管壁生物膜上微生物群落结构存在一定影响.     

Treatment of taste and odor causing compounds 2-methyl isoborneol and geosmin in drinking water: A critical review

Problems due to the taste and odor in drinking water are common in treatment facilities around the world. Taste and odor are perceived by the public as the primary indicators of the safely and acceptability of drinking water and are mainly caused by the presence of two semi-volatile compounds – 2-methyl isoborneol (MIB) and geosmin. A review of these two taste and odor causing compounds in drinking water is presented. The sources for the formation of these compounds in water are discussed alongwith the health and regulatory implications. The recent developments in the analysis of MIB/geosmin in water which have allowed for rapid measurements in the nanogram per liter concentrations are also discussed. This review focuses on the relevant treatment alternatives, that are described in detail with emphasis on their respective advantages and problems associated with their implementation in a fullscale facility. Conventional treatment processes in water treatment plants, such as coagulation, sedimentation and chlorination have been found to be ine ective for removal of MIB/geosmin. Studies have shown powdered activated carbon, ozonation and biofiltration to be e ective in treatment of these two compounds. Although some of these technologies are more e ective and show more promise than the others, much work remains to be done to optimize these technologies so that they can be retrofitted or installed with minimal impact on the overall operation and e ectiveness of the treatment system.     

Simultaneous analysis of five taste and odor compounds in surface water using solid-phase extraction and gas chromatography-mass spectrometry

In this paper, a method using solid-phase extraction (SPE) and gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) was developed to simultaneously analyze five taste and odor compounds in surface water, i.e., 2-methylisoborneol (2-MIB), 2,4,6-trichloroanisole (TCA), 2-isopropyl-3-methoxy pyrazine (IPMP), 2-isobutyl-3-methoxy pyrazine (IBMP), and trans-1,10-dimethyl-trans-9-decalol (geosmin, GSM). The mass spectrometry was operated in selective ion monitoring (SIM) mode. Three kinds of SPE columns and three eluting solvents were compared, the C18 column was chosen as optimum SPE column, and methanol was chosen as the optimum eluting solvent. It was found that the method showed good linearity in the range of 1–200 ng·L⁻¹ and gave detection limits of 0.5–1.5 ng·L⁻¹ for individual compounds. Good recoveries (93.5%–108%) and relative standard deviations (1.58%–7.31%) were also obtained. Additionally, concentrations of these taste and odor compounds in Jinan’s surface and drinking water were analyzed by applying this method, and the results showed that GSM and 2-MIB were the dominant taste and odor compounds in Jinan’s raw water.     

地表水体放线菌分离鉴定与致嗅能力研究

原水中的嗅味是饮用水中嗅味的主要来源之一.从中国南方地区某水库中分离纯化放线菌并进行菌种鉴定及产致嗅物质2-甲基异莰醇(2-MIB)和土臭素(GSM)能力研究.使用膜滤法和高氏一号培养基分离纯化水体中的放线菌.结合菌落菌丝形态特征、碳源利用、菌株生理生化特征及16S rRNA同源性序列分析对从该水库中分离纯化的40株放线菌进行菌种鉴定,结果表明有38株链霉菌、1株气微菌和1株假诺卡氏菌.分别使用高氏一号液体培养基和水库水体对这40株放线菌进行摇床发酵,结合顶空固相微萃取(SPME)和气质联用(GC-MS)方法检测发酵液中致嗅物质2-MIB和GSM含量,发现不同放线菌甚至链霉菌属内不同菌种产生致嗅物质的能力不同,且相差较大.放线菌在液体培养基中产致嗅物质2-MIB和GSM能力并不完全代表在水库中对水体2-MIB和GSM的贡献大小.     

洞庭湖水体异味物质及其与藻类和水质的关系

以洞庭湖水体中异味物质为研究对象,开展异味物质调查,并结合藻类结构、水质及其营养状况等因素,深入分析洞庭湖异味物质的来源和变化情况. 结果表明,DMS(dimethylsulfide,甲硫醚)、DMTS(dimethyltrisulfide,二甲基三硫醚)、β-cyclocitral(β-环柠檬醛)、MIB(2-methylisoborneol,二甲基异冰片)和GSM(geosmin,土嗅素)在全湖广泛存在,其最高质量浓度分别达到500.80、28.80、21.84、14.50和22.40 ng/L. 结合与藻类生物量的相关分析发现,直链藻、冠盘藻等硅藻可能是洞庭湖中DMS、DMTS和β-cyclocitral的重要来源,湖区土壤、沉积物中的微生物和死亡分解的藻类是MIB和GSM主要来源. 洞庭湖水体绝大部分处于中营养水平,其中东洞庭湖TLI(综合营养状态指数,为48.3)最高,南洞庭湖(为47.3)其次,西洞庭湖(为42.7)最低. 异味物质含量和水质的相关分析发现,异味物质质量浓度与TLI、水温、pH、ρ(DO)、ρ(TN)和ρ(COD_Mn)显著相关,说明水质对异味物质含量有重要影响.      

生物过滤饮用水深度处理:机遇与挑战

源水水质的恶化给传统的饮用水处理工艺带来了挑战.生物过滤是饮用水消毒输配之前管理、维护及增强颗粒滤料表面生物活性以去除有机和无机物的过程.由于具有高效、低成本等优点，生物过滤在饮用水深度处理工艺中逐渐得到广泛的应用.本文综述了生物过滤在饮用水处理过程中对水中溶解性有机质（消毒副产物前体物）的去除、微量污染物的削减、嗅味化合物及氨氮的去除等.此外，针对生物过滤在水深度处理过程中存在的问题，本文详细讨论了含氮消毒副产物前体物的生成、低温下生物过滤效能下降等挑战，并提出了今后需要研究的问题.     

Identification of causative compounds and microorganisms for musty odor occurrence in the Huangpu River, China

There are regular problems of musty odor in the Huangpu River,a major source of drinking water for Shanghai,China.In this study,the musty odor and its main causative compounds in the Huangpu River source water were confirmed through a yearly investigation using flavor profile analysis combined with HSPME-GC-MS analysis.The investigation showed that 2-methylisoborneol (2-MIB) with a concentration level between 28.6 and 71.0 ng/L was responsible for the musty odor in summer from July to September.Microscopic observation confirmed with the cloning results showed that Phormidium spp.,which accounted for 80%-95% of the algal cell density,was the microorganisms responsible for the production of 2-MIB and the estimated 2-MIB yield was 0.022 pg/cell.Results from a wide-area sampling campaign in the Huangpu River watershed showed that,other than the large tributaries receiving water from Tai Lake,several small creeks close to the intake may have contributed most of the 2-MIB and the Phormidium spp.to the Huangpu River source water.This study provides methodology for the investigation of odor causing compounds and microorganisms in river-type source water,and the result will be useful for water quality control in both source water and drinking water.     

典型工业恶臭源恶臭排放特征研究

恶臭污染具有主观性和复杂性特点,结合使用仪器分析和嗅觉方法,可以从成分和感官两方面充分反映恶臭污染特征.本文参考USEPA TO14A和GB/T 14675-93方法,选择天津滨海新区内的6个不同类型的工业恶臭源,包括制药、喷漆、炼油、石化、树脂合成和橡胶,采集了各类源工艺流程中通过有组织方式排放的恶臭废气,测定了废气的感官臭气浓度并定量分析了其中的恶臭VOCs物质.使用臭气浓度、恶臭指数及统计学方法进行研究,结果发现,炼油源和制胶源的废气具有非常严重的感官刺激性.甲硫醇等硫化物是炼油源和制胶源的主要特征恶臭物质;苯乙烯和甲苯分别是合成树脂源和喷涂源的特征恶臭组分;对苯二甲酸(PTA)源和制药源属于混合型恶臭源.甲苯是喷漆源和制药源的标识组分;二硫化碳是制胶源的标识组分;间,对-二甲苯可以用来标识石化PTA污染源;炼油源的标识组分为三氯乙烯、氯乙烷和1,2-二溴乙烷;苯乙烯是合成树脂源的标识组分.     

室内建筑装饰装修材料气味物质及其释放研究进展

室内建筑装饰装修材料释放的污染物可能导致气味,是消费者抱怨室内空气质量的主要原因.目前,针对室内建材气味污染物识别、定量及其释放规律的研究较少.本文总结了近年来室内气味物质的分析测定方法,梳理了已有研究中有关石膏、木质材料、油毡、地毯、塑料、橡胶、人造革、涂料和胶粘剂等9类建筑装饰装修材料释放的气味污染物的研究结果,列出了各类材料可能的致嗅物质及其嗅觉阈值,最后对加强室内气味污染研究和控制提出了建议.本研究发现,尽管不同建筑材料气味污染评价方法不统一,嗅觉测定法却是主要的评价方法.此外,虽然建筑材料释放的气味物质组成差异大,但建筑材料随时间老化和臭氧氧化时产生的气味物质主要为含氧基团的化合物,如醛、酮和酸等.