控制消毒副产物及前体物的优化工艺组合

为实现对消毒副产物的控制,比较了新开发的顺序氯化消毒工艺与传统氯消毒工艺在常规工艺、常规+深度处理工艺、预氧化+常规+深度处理工艺中对消毒副产物及其前体物的去除特性.与传统的氯消毒相比,顺序氯化消毒工艺可以有效减少消毒副产物的生成量,THMs减少35.8%～77·0%,HAAs减少36·6%～54·8%;而且消毒进水水质越差,短时游离氯后转氯胺的消毒工艺就越有优势.对最简单的传统工艺进行顺序氯化消毒产生THMs和HAAs为18·51μg/L和19·25μg/L,低于采用最复杂工艺:预臭氧氧化+常规+臭氧-活性炭工艺进行传统氯消毒的副产物生成量(THMs19·40μg/L,HAAs24·70μg/L).对消毒副产物前体物去除和副产物控制有明显效果的前处理工艺是臭氧-活性炭工艺和预臭氧氧化.建议采用传统工艺的水厂改造时优先考虑顺序氯化消毒工艺和臭氧-活性炭工艺.     

臭氧预氧化对藻细胞及胞外分泌物消毒副产物生成势的影响

以处于对数生长期后期的悦目颤藻为研究对象,研究了藻细胞及胞外分泌物对氯化消毒副产物生成势(DBPFP)的贡献,以及臭氧预氧化对DBPFP的影响规律,即不同臭氧投量及预氧化时间对DBPFP的影响,并探讨臭氧预氧化控制消毒副产物生成势的原因.研究表明,藻细胞和胞外分泌物的三卤甲烷类副产物都主要是氯仿和一溴二氯甲烷,卤乙酸类副产物都主要是二氯乙酸和三氯乙酸.颤藻细胞和其EOM本身及经臭氧预氧化混凝后形成卤乙酸的能力基本都高于形成三卤甲烷的能力,在实际含藻水的处理中,应该更加重视对卤乙酸的控制.臭氧预氧化可以降低胞外分泌物形成氯化消毒副产物(DBP)的能力,且随着反应时间延长,DBPFP降低越多.在本试验条件下,0.975 mg/L臭氧预氧化10min后混凝,可比单纯混凝降低胞外分泌物DBPFP 31%,其中HAAFP降低52.6%,而THMFP却升高12.5%,可见臭氧预氧化控制胞外分泌物DBPFP主要原因是其可以很好地控制卤乙酸生成势.同时臭氧预氧化会使含藻细胞水样的DBPFP大幅度升高,且随着氧化时间延长,各种氯化消毒副产物生成势几乎呈线性增加.在实际水处理中,应在去除藻细胞之后再进行臭氧氧化以控制DBPFP.     

活性无烟煤滤池对消毒副产物前体物的去除特性

以东江下游季节性污染原水为对象,研究了活性无烟煤生物过滤工艺及其与混凝沉淀组合工艺对消毒副产物前体物的去除特性。建立了液相色谱—串联质谱技术分析水中9种卤乙酸同时定量检测方法,9种卤乙酸检测限为0.016².3μg/L,空白加标回收率为90.52.3μg/L,空白加标回收率为90.5¹09.8%,相对标准偏差为3.12109.8%,相对标准偏差为3.12⁹.04%。实验结果表明,活性无烟煤滤池生物过滤对消毒副产物前体物的去除效果显著,对三卤甲烷、卤乙酸和水合三氯乙醛前体物的去除率分别为40.2%、39.2%和34%,其中三氯甲烷、二氯乙酸和三氯乙酸前体物的去除率分别是48.2%、41.1%和38.0%,而传统石英砂滤池对应的去除率则为-10.0%9.04%。实验结果表明,活性无烟煤滤池生物过滤对消毒副产物前体物的去除效果显著,对三卤甲烷、卤乙酸和水合三氯乙醛前体物的去除率分别为40.2%、39.2%和34%,其中三氯甲烷、二氯乙酸和三氯乙酸前体物的去除率分别是48.2%、41.1%和38.0%,而传统石英砂滤池对应的去除率则为-10.0%³.6%。活性无烟煤生物滤池对二氯乙酸和三氯乙酸前体物降解效果相当,而混凝沉淀的则对前者去除效果较三氯乙酸前体物更为显著。     

再生水消毒副产物去除技术研究进展

三卤甲烷、卤乙酸、卤乙腈、三氯硝基甲烷以及N-亚硝基二甲胺是再生水氯/氯胺消毒中主要的消毒副产物,具有较强的毒性和致癌性,严重威胁生态安全及人体健康。目前难以通过改变消毒条件来减少其生成量,而去除其前驱物可有效降低消毒副产物的生成。文章介绍了氧化法、混凝沉淀法、离子交换法以及膜过滤等方法去除消毒副产物前驱物的研究,重点分析了臭氧氧化法去除消毒副产物前驱物的影响因素,对已生成的消毒副产物的去除也进行了简述。     

组合工艺控制有机物和消毒副产物的研究

利用MBBR预处理、常规处理及臭氧活性炭深度处理组合工艺I型和预臭氧氧化、常规处理及生物活性炭深度处理组合工艺II型,对郑州段黄河水进行有机物和消毒副产物去除效果的研究,结果表明:在臭氧投加量均为1mg/L的条件下,两种组合工艺对高锰酸盐指数、UV254和三卤甲烷生成势TFMP都有良好的去除效果,能提供安全的优质饮用水。     

氯消毒过程中水中色氨酸产生THMs和HAAs的特征研究

以氨基酸为代表的溶解性含氮有机物在水源水中广泛存在,成为制水工艺消毒副产物的主要前体物之一.选取色氨酸（Trp）为含氮前体物模型,考察了其在消毒工艺中产生受控消毒副产物的途径及影响因素.结果表明,Trp氯化过程经取代,脱羧,水解等一系列反应,可生成卤乙酸（HAAs）,三卤甲烷（THMs）等消毒副产物.THMs和HAAs的生成量随加氯量增加;随接触时间的延长逐渐增加.温度的升高,HAAs的生成量先增大后减少;碱性条件有利于THMs和HAAs的生成.氯胺消毒和遮光条件下可明显减少THMs和HAAs的产生.     

组合氯化消毒工艺的卤代消毒副产物生成特性

比较4种单独使用氯或组合氯化消毒工艺在较长管网停留时的卤代消毒副产物生成情况.4种工艺为单独游离氯消毒、氯胺消毒、清水池游离氯消毒后转氯胺的先氯后氨消毒、短时游离氯后转氯胺的顺序氯化消毒工艺.结果表明,游离氯消毒工艺在管网停留时间长时,卤代消毒副产物会持续大量的生成,而一氯胺消毒工艺生成的卤代消毒副产物量很低.目前使用较为普遍的先氯后氨消毒工艺与游离氯消毒相比,可以降低卤代消毒副产物的生成量,管网停留24 h时,三卤甲烷的生成量降低了9.6%,卤乙酸的生成量减低了42%.但是先氯后氨消毒工艺由于游离氯接触时间约为2 h,卤代消毒副产物已经大量生成.短时游离氯后转氯胺的顺序氯化消毒工艺,由于控制了游离氯的接触时间,可以在保障消毒工艺灭活微生物效果的同时更为有效地控制卤代消毒副产物,管网停留24 h时,三卤甲烷的生成量与单独游离氯消毒工艺相比降低了48%,卤乙酸的生成量减低了72%.因此,顺序氯化消毒工艺可以更好地控制卤代消毒副产物的生成,提高水质安全性.     

高锰酸钾预氧化控制氯/氯胺消毒的卤乙酸生成量

结合南方某市典型受污染水源,研究了高锰酸钾预氧化对后继氯或氯胺消毒工艺中卤乙酸(HAAs)生成量和生成形态的影响.研究结果表明,氯胺消毒比自由氯消毒可降低HAAs生成量60%～80%左右;通过一致性生成条件试验比较表明,高锰酸钾的最佳投量范围是0.5mg·L-1～1.5 mg·L-1,在高锰酸钾为1.0mg·L-1的条件下,后续氯消毒工艺的HAAs生成量降低了30.9%;而后续氯胺消毒工艺的HAAs生成量则降低了25.3%;高锰酸钾预氧化对DCAA生成量的影响相对较大;高锰酸钾预氧化可降低氯/氯胺消毒工艺的HAAs生成量.     

黄河原水中消毒副产物前体物的组成特征及其化学预氧化处理效果对比

以取自河南省郑州市石佛原水厂的黄河原水为研究对象,系统研究了原水中消毒副产物(DBPs)前体物的组成规律,对比分析了3种预氧化剂(高锰酸钾、自由氯和二氧化氯)对原水中DBPs生成潜能的消减规律.试验结果表明:原水中DBPs的前体物均以小分子有机物和疏水性组分(52.51%)为主;分子量小于1 k Da有机物组分是生成含氮消毒副产物(N-DBPs)和三卤甲烷(THMs)的主要前体物;疏水性有机物是生成THMs的主要前体物,亲水性有机物是生成N-DBPs的主要前体物.经Cl2预氧化后,直接生成的DBPs随着自由氯投加量的增加而增加,Cl O2和KMn O4预氧化直接增加DBPs产生量.经3种预氧化剂氧化后,原水中三卤甲烷生成潜能(THMFP)均呈现一定的下降,其降低量依次为Cl O2Cl2KMn O4;然而3种预氧化剂都不能有效的减少含氮消毒副产物生成潜能(N-DBPFP),Cl O2预氧化和Cl2预氧化可增加N-DBPs生成潜能,尤其在较高投加量下,Cl2预氧化将大大增加N-DBPs生成潜能.为有效消减总DBPs生成潜能,水厂可优先采用KMn O4或Cl O2作为预氧化剂处理引黄水库或沉砂池水.     

某微污染水源自来水厂的纳滤深度处理效果研究

采用一级四段纳滤组合工艺处理南方某微污染水源自来水厂的传统净水工艺段出水,考察了纳滤膜工艺对出水水质的提升效果.结果表明,纳滤对常规水质指标与微量有机物有较好的去除效果,对混凝沉淀池出水中TOC和UV_(254)的去除率在95%以上(出水TOC≤0.3 mg·L~(-1),UV254≤0.005 cm~(-1));对卤乙酸、三卤甲烷前体物、多环芳烃和有机氯农药的截留率分别在62%、85%、50%和95%左右,使用UMU-SOS测试的出水遗传毒性低于检出限,不同段纳滤膜对相对分子质量较大的消毒副产物前体物与有机氯农药的去除率未呈现明显差异,但对相对分子质量较小的多环芳烃去除效果呈现明显差异,表明纳滤主要依靠物理截留去除水中相对分子质量较大的有机物,对相对分子质量较小的有机物则存在较大的局限性.与之相比,水厂目前使用的双级臭氧-生物活性炭深度处理工艺对传统净水工艺出水中多环芳烃、有机氯农药、遗传毒性的去除截留率分别仅为17%、62%、80%左右,显示纳滤对微量有机物的去除效果更为理想.     

湖泊、水库水的强化混凝除藻的试验研究

就高锰酸钾复合药剂强化混凝对湖泊、水库水中藻类的去除进行了研究，试验表明：投加一定量的高锰酸钾复合药剂可显著提高水中藻类的去除率。将经与预氯化、预投加高锰酸钾除藻工艺进行比较，表明高锰 酸钾复合药剂强化混凝除藻效率明显优于传统预氯化、预投加高锰酸钾除藻工艺。     

顺序氯化对微生物、副产物和生物稳定性的综合控制

在中试规模试验中,研究了“短时游离氯后转氯胺的顺序氯化消毒工艺”对微生物、消毒副产物和生物稳定性指标的控制效果.该顺序氯化消毒工艺综合利用了游离氯消毒灭活微生物迅速彻底,氯胺消毒副产物生产量低的特点,通过氯化消毒技术的组合,安全经济地实现了消毒卫生学和消毒副产物指标的双重控制.该消毒工艺对细菌总数、异养菌平板计数、总大肠菌群指标的控制效果略好于传统游离氯消毒,对脊髓灰质炎病毒和大肠杆菌f2噬菌体的灭活效果与游离氯相同.相同原水条件下,顺序氯化消毒工艺比游离氯消毒工艺产生的三卤甲烷浓度减少35.8%～77.0%;卤乙酸减少36.6%～54.8%.消毒进水水质越差,顺序氯化消毒工艺在消毒副产物控制方面就越有优势.该工艺对生物稳定性指标的控制效果明显高于游离氯消毒.     

不同预氧化剂对长江原水氯(胺)化DBPs生成潜能的影响

以取自上海市杨树浦水厂的长江原水为研究对象,对比分析了3种常见预氧化剂二氧化氯(ClO2)、高锰酸钾(KMnO4)及氯(Cl2)预氧化对削减氯化和氯胺化消毒副产物(DBPs)生成潜能的效果情况.氯化培养实验结果表明,3种预氧化剂的处理对DBPs总量的去除效果均不显著,经ClO2、Cl2及KMnO4作用后可分别削减8.4%、5.7%及3.9%,效果为ClO2>Cl2>KMnO4.对于长江原水使用氯化消毒时,采用ClO2作为预氧化剂可取得对消毒副产物较好的去除效果.氯胺化培养实验结果表明,3种预氧化剂处理对长江原水氯胺化DBPs的生成潜能影响有较大差异,经ClO2和KMnO4作用后可分别削减18.1%及4.1%,而预氯化后则增高12.3%,对于长江原水使用氯胺化消毒时,采用ClO2作为预氧化剂可取得对消毒副产物较为明显的去除效果.同时,应尽量避免使用预氯化后加氯胺化的组合,以防止在水处理过程中生成更多的DBPs而影响出水水质.     

Formation and speciation of disinfection byproducts during chlor(am)ination of aquarium seawater

The chemistry associated with the disinfection of aquarium seawater is more complicated than that of freshwater, therefore limited information is available on the formation and speciation of disinfection byproducts(DBPs) in marine aquaria. In this study, the effects of organic precursors, bromide(Br-) and pre-ozonation on the formation and speciation of several typical classes of DBPs, including trihalomethanes(THM4), haloacetic acids(HAAs),iodinated trihalomethanes(I-THMs), and haloacetamides(HAc Ams), were investigated during the chlorination/chloramination of aquarium seawater. Results indicate that with an increase in dissolved organic carbon concentration from 4.5 to 9.4 mg/L, the concentrations of THM4 and HAAs increased by 3.2–7.8 times under chlorination and by 1.1–2.3 times under chloramination. An increase in Br-concentration from 3 to 68 mg/L generally enhanced the formation of THM4, I-THMs and HAc Ams and increased the bromine substitution factors of all studied DBPs as well, whereas it impacted insignificantly on the yield of HAAs. Pre-ozonation with 1 mg/L O3 dose substantially reduced the formation of all studied DBPs in the subsequent chlorination and I-THMs in the subsequent chloramination. Because chloramination produces much lower amounts of DBPs than chlorination, it tends to be more suitable for disinfection of aquarium seawater.     

高锰酸钾预氧化强化混凝去除螺旋鱼腥藻的研究

以水华优势藻螺旋鱼腥藻为对象,研究不同高锰酸钾浓度氧化下,藻光合作用能力,藻液中Mn浓度,胞外有机物三维荧光和分子量分布的变化.研究发现高锰酸钾氧化作用主要在1 h内完成,1 h后藻液中残余Mn的含量达到1.23%~5.98%.藻光合能力随着高锰酸钾浓度上升而下降,随着高锰酸钾浓度升高,藻细胞分泌更多胞外有机物,同时藻细胞受到破坏,生成消毒副产物的前驱物腐殖酸.高锰酸钾预氧化1 h后进行混凝实验发现,藻的去除率显著升高,比直接混凝增加33.99%~36.35%.     

南水北调丹江口水库水氯(胺)化消毒副产物产生特性与消毒工艺对比

系统研究了南水北调中线工程水源——丹江口水库水在氯(胺)化消毒条件下,常规消毒副产物的产生特性,考察了消毒方式、消毒剂投加量、接触时间、p H和溴离子浓度等因素的影响,并对消毒工艺参数进行了优化.结果发现,丹江口水库水经氯化消毒可产生三氯甲烷、二氯一溴甲烷等常规含碳和较低浓度二氯乙腈、三氯硝基甲烷等含氮消毒副产物,而氯胺化消毒仅产生三氯甲烷和三氯硝基甲烷等消毒副产物(disinfection by-products,DBPs).自由氯消毒过程产生的各类型DBPs浓度约为氯胺消毒的7.5倍,短时自由氯转氯胺方式DBPs产生量介于两者之间;随着自由氯投加量增加,各类型消毒副产物均呈现增加趋势,投加量大于2 mg·L-1后DBPs增加量较少.随氯胺投加量增加,三氯甲烷生成量变化不大,投加量大于2mg·L-1后可产生三氯硝基甲烷等副产物.随反应时间延长,自由氯的衰减速率明显大于氯胺,同时消毒副产物增长量明显快于氯胺消毒.随着p H升高,自由氯消毒后三卤甲烷含量呈现增加趋势,而氯胺消毒后变化不明显.随溴离子浓度的增加,自由氯和氯胺消毒后副产物类型均向溴代DBPs转变,同时总生成量明显增加,自由氯消毒DBPs增长量明显大于氯胺消毒过程.丹江口水库水采用氯胺化消毒可以降低消毒副产物的生成风险,如采用自由氯消毒方式,水厂需根据实际常规处理工艺重点控制自由氯的投加量等参数.     

A balancing act: Optimizing free chlorine contact time to minimize iodo-DBPs, NDMA, and regulated DBPs in chloraminated drinking water

Many drinking water treatment plants in the U.S. have switched from chlorination to chloramination to lower levels of regulated trihalomethane (THM) and haloacetic acid (HAA) disinfection byproducts (DBPs) in drinking water and meet the current regulations. However, chloramination can also produce other highly toxic/carcinogenic, unregulated DBPs: iodo-acids, iodo-THMs, and N-nitrosodimethylamine (NDMA). In practice, chloramines are generated by the addition of chlorine with ammonia, and plants use varying amounts of free chlorine contact time prior to ammonia addition to effectively kill pathogens and meet DBP regulations. However, iodo-DBPs and nitrosamines are generally not considered in this balancing of free chlorine contact time. The goal of our work was to determine whether an optimal free chlorine contact time could be established in which iodo-DBPs and NDMA could be minimized, while keeping regulated THMs and HAAs below their regulatory limits. The effect of free chlorine contact time was evaluated for the formation of six iodo-trihalomethanes (iodo-THMs), six iodo-acids, and NDMA during the chloramination of drinking water. Ten different free chlorine contact times were examined for two source waters with different dissolved organic carbon (DOC) and bromide/iodide. For the low DOC water at pH 7 and 8, an optimized free chlorine contact time of up to 1 h could control regulated THMs and HAAs, as well as iodo-DBPs and NDMA. For the high DOC water, a free chlorine contact time of 5 min could control iodo-DBPs and NDMA at both pHs, but the regulated DBPs could exceed the regulations at pH 7.     

Characterization of dissolved organic matter fractions and its relationship with the disinfection by-product formation

Dissolved organic matter(DOM) has been identified as precursor for disinfection by-products(DBPs) formation during chlorination. Recently,it has been demonstrated that the characteristics of DOM influence the DBPs formation mechanism. A study was,therefore,initiated to investigate the effects of DOM fractions on DBPs formation mechanism. In the chlorination process,organic acids are dominant precursors of total thihalomethanes(TTHM) because of the νC-O and unsaturated structures. Furthermore,the TTHM format...     

活性炭吸附对藻类有机物的去除及其消毒副产物的控制

本文研究了粉末活性炭(powder activated carbon,PAC)吸附对藻类有机质(algal organic matter,AOM)及其典型含氮和非含氮消毒副产物(disinfection by-products,DBPs)的去除效能.结果表明,AOM主要含有一些小分子量、亲水性、低芳香度的有机质,三维荧光光谱证实,PAC吸附改变了AOM的组成,明显降低了类腐殖质物质含量,但对芳香蛋白类物质去除能力有限.PAC投加量为20 mg·L~(-1),吸附时间10~30 min时,对于3.30 mg·L~(-1)的胞内有机质(intracellular organic matter,IOM)和胞外有机质(extracellular organic matter,EOM)溶液,溶解性有机碳去除率分别为20.7%~31.9%和12.6%~19.0%.PAC对IOM和EOM中卤代甲烷总生成量的最高去除率分别为26.6%和35.8%;卤代乙腈总生成量的最高去除率分别为49.6%和53.6%,其中二溴乙腈前体物的去除效果显著.PAC对EOM氯化生成的DBPs的控制作用较好.     

高锰酸钾预氧化对大肠杆菌DBPsFP的去除

以大肠杆菌为试验对象,采用高锰酸钾（KMnO₄）预氧化法,研究了不同的高锰酸钾浓度、氯化时间、pH值、预氧化时间及反应温度在氯化消毒过程中对大肠杆菌消毒副产物生成潜能（DBPsFP）的去除影响.研究表明：随着KMnO₄浓度的增加,二氯乙腈（DCAN）、三氯乙腈（TCAN）、1,1,1-三氯丙酮（1,1,1-TCP）及三氯乙醛（CH）浓度先降低,后升高,1,1-二氯丙酮（1,1-DCP）浓度先升高,后降低;三氯甲烷（TCM）浓度逐渐降低.在KMnO₄浓度2mg/L时,DCAN、TCAN、1,1,1-TCP浓度降至最低,对大肠杆菌DBPsFP的氧化去除效果最好;延长氯化时间,TCAN,1,1-DCP浓度逐渐升高,而DCAN,CH和1,1,1-TCP浓度先升高后降低.TCM浓度先升高后趋于稳定;pH值由5升高到9时,1,1,1-TCP、TCAN浓度不断地降低;DCAN浓度先降低,再升高;而1,1-DCP、CH浓度先升高,再降低;延长预氧化时间,TCAN、DCAN、TCM的浓度逐渐降低;1,1-DCP、1,1,1-TCP的浓度先升高,再降低;CH的浓度先升高,之后趋于稳定;随着反应温度的升高,1,1-DCP、DCAN的浓度逐渐升高;1,1,1-TCP浓度则逐渐降低;TCAN、TCM的浓度先升高再降低,而CH浓度则先降低再升高.综上,在KMnO₄浓度2mg/L,氯化时间48h,碱性条件（pH > 8）,预氧化时间30min时最有利于大肠杆菌DBPsFP的去除.