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.     

南水北调中线工程总干渠河南段原水中消毒副产物前体物变化规律

以取自南水北调中线总干渠河南段沿线10个分水口门的原水为研究对象,探究了原水中有机物的相对分子质量分布和亲疏水性分布规律;并且研究了原水在氯化和氯胺化条件下消毒副产物生成潜能的变化规律.分离实验结果表明,南水北调沿程原水中的有机物以小分子和强疏水性为主,1×103区间的溶解性有机碳(DOC)所占的比例最大,质量分数约为57%,强疏水性组分的DOC含量最高,占到总量的50%左右;氯化及氯胺化消毒副产物生成潜能分析实验结果表明,氯化及氯胺化后主要生成了两种含碳消毒副产物(三氯甲烷和一溴二氯甲烷)和两种含氮消毒副产物(二氯乙腈和三氯硝基甲烷).氯化三氯甲烷生成潜能约为120μg·L-1,与氯化生成潜能相比,氯胺化三氯甲烷生成潜能减少了90%左右,一溴二氯甲烷减少了84.9%左右,生成的两种含氮消毒副产物增加了,其中二氯乙腈的生成量增加了约2.3倍,但总含氮消毒副产物生成潜能仍旧较低,均小于6μg·L-1.本研究成果可为南水北调中线工程河南段沿线城市的水厂工艺选择和优化提供有效的理论和技术支持.     

氯化消毒氨基酸过程中消毒副产物生成的研究进展

作为消毒副产物的一类重要前体物,天然水体中的氨基酸受到越来越多的关注。对近几年来国内外氯化消毒氨基酸过程中消毒副产物生成情况以及生成机理的相关研究。比较了氨基酸种类、消毒剂用量、pH值、溴离子浓度等对氯化消毒氨基酸过程中消毒副产物的生成的影响,阐述了不同氨基酸在氯化过程中消毒副产物的生成机理,并展望了饮用水消毒领域未来的主要研究方向。     

南方某水源水中天然有机物的特点及氯胺对氯化消毒副产物的控制

在对天然有机物分类的基础上进行了水体中有机物的特性研究，并采用氯胺对不同特性有机物的氯化消毒副产物进行了控制研究。结果表明，疏水酸占有机物总量的24％，疏水中性物质占41％，疏水性有机物占67％；对于三卤甲烷类消毒副产物生成势，疏水酸所产生的最多，疏水碱次之，亲水酸最少；对于卤乙酸类消毒副产物生成势，疏水碱产生的三卤乙酸最多，其次为疏水酸，亲水酸最少。氯胺对不同类有机物氯化消毒副产物控制程度不同，氯胺对疏水中性物质控制三卤甲烷类消毒副产物最好，其次是疏水碱和亲水碱；对疏水酸的三卤甲烷生成量控制较弱，对亲水酸的控制效果最差；氯胺对亲水碱氯化产生卤乙酸的控制效果最好，其次是疏水碱，控制效果最差的为疏水中性物质。     

饮用水消毒副产物分析及相关研究进展

饮用水消毒副产物（DBPs）是消毒剂和一些天然有机物（NOM）反应生成的化合物,主要包括三卤甲烷（THMs）、卤代G@（HAAs）、卤代乙腈（HANs）和致诱变化舍物（MX）4类。本文针对氯、氯胺、二氧化氯、臭氧4种主要消毒方式产生的消毒副产物,讨论了有关分析技术的发展过程,从DBPs的前处理技术、分析技术等角度,介绍了DBPs研究领域近期所取得的进展,并展望了今后研究的发展方向。     

铁改性石英砂过滤协同控制饮用水含氮消毒副产物和条件致病菌

石英砂在给水工艺中最主要的作用为去除浊度,其固-液界面的微生物作用受到忽视.为了解决普通石英砂(sand)在控制消毒副产物和条件致病菌有限的问题,将普通石英砂改性为铁改性石英砂(Fe-sand),用气相色谱-ECD测定了典型含氮消毒副产物(N-DBPs)和含碳消毒副产物的最大生成势.结果 表明,Fe-sand对卤代硝基...     

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.     

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.     

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.     

水中利谷隆氯化降解动力学和消毒副产物生成特性

采用常用消毒剂次氯酸钠对含氮除草剂利谷隆开展了氯化降解实验研究,系统考察了加氯量、p H值、加Br-量以及温度对降解效果的影响,分析了氯化反应过程中消毒副产物生成特性.结果表明,次氯酸钠对利谷隆的氧化降解过程符合二级反应动力学;p H值对该降解反应影响较大,当p H值为7时反应速率最快,其中HOCl、OCl-与利谷隆的基元反应速率常数分别为4.84×102L·(mol·h)-1和3.80×102L·(mol·h)-1.在添加溴离子时,反应速率随着溴离子的加入逐渐减小.改变温度时,反应速率随着温度的增加而逐渐增大.利谷隆在氯化降解过程中可产生三氯甲烷、二氯乙腈、三氯硝基甲烷、卤代丙酮等多类型消毒副产物.在不同p H值和添加溴离子条件下,消毒副产物种类与浓度会出现显著差异.     

Influencing factors of disinfection byproducts formation during chloramination of Cyclops metabolite solutions

Effects of reaction time, chlorine dosage, pH and temperature on the formation of disinfection byproducts(DBPs), were investigated during the chloramination of Cyclops metabolite solutions. The results showed that some species of DBPs like trichloromethane(TCM), dichloroacetic acid(DCAA) and trichloroacetic acid(TCAA) could accumulate to their respective stable values with a progressive elevation in reaction time and monochloramine concentration. And 1,1,1-2-trichloropropanone(1,1,1-TCP) content decreased correspondingly with a continuous increase of reaction time. The amounts of chloral hydrate(CH), chloropicrin(TCNM), 1,1,1-TCP and DCAA firstly increased and then decreased with increasing monochloramine doses. Higher temperature resulted in a decrease of CH, dichloroacetonitrile(DCAN), 1,1-dichloropropanone(1,1-DCP), 1,1,1-TCP, DCAA and TCAA concentration. pH affected the formation of the different DBPs distinctly. TCM accumulateded with the increase of pH under 9, and DCAA, TCAA, CH and 1,1-DCP decreased continuously with increasing pH from 5 to 10, and other DBPs had the maximum concentrations at pH 6–7.     

微生物对饮用水典型消毒副产物前体物的降解效能及其群落特征

相对于CF（氯仿）等C-DBPs（含碳消毒副产物）,DCAN（二氯乙腈）等N-DBPs（含氮消毒副产物）具有更高的毒性.控制DBPs（消毒副产物）的前体物是抑制DBPs产生的最有效方法之一.为考察微生物降解DBPs前体物对生成DBPs的影响,分别选取C-DBPs和N-DBPs的典型代表物CF和DCAN及其相应的典型前体物Tyr（酪氨酸）和Asp（天冬氨酸）为研究对象,采用微生物培养前体物的方式,探究微生物对典型前体物Tyr和Asp的降解效果及其对生成CF和DCAN的控制效果.结果表明:①Tyr和Asp两种前体物经微生物降解后,DOC（溶解性有机碳）的去除率分别为94.0%和85.6%,DON（溶解性有机氮）的去除率分别为69.0%和81.0%.②在前体物经微生物降解后的水样中,氯化或氯胺化消毒后生成CF和DCAN的量较降解前均大大减少.以Tyr为前体物,水样经微生物降解、氯化消毒后生成CF和DCAN的量分别降低了56.1%和89.5%,氯胺化消毒后生成CF的量降低了68.5%;以Asp为前体物,水样经微生物降解、氯化消毒后生成DCAN的量最高可降低99.9%,经微生物降解、氯胺化消毒后生成的CF可降低50.7%.③对水样中微生物菌群分析发现,在门水平上的菌群主要有变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）和拟杆菌门（Bacteroidetes）,在属水平上的菌属主要有伯克氏菌属（Burkholderia-paraburkholderia）、半角藻属（Haliangium）、分枝杆菌属（Mycobacterium）、沉积小杆菌属（Sediminibacterium）、norank_f_Chitinophagaceae和动胶菌属（Zoogloea）.研究显示,微生物降解对DBPs典型前体物Tyr和Asp的去除,以及对生成CF和DCAN的控制具有较大的潜力,变形菌和放线菌在降解DBPs前体物中起到了重要作用.      

饮用水中典型微生物消毒过程中消毒副产物的生成规律

以饮用水中典型微生物--大肠杆菌（Escherichia coli）为试验对象,研究pH值、氯化时间、氯投量及细菌浓度对大肠杆菌在氯化消毒过程中生成消毒副产物（DBPs）的影响,并分析何种氯化条件下,DBPs控制效果最佳.研究表明：随氯投量增加,二氯乙腈（DCAN）呈先上升后下降趋势;随氯化时间延长,三氯丙酮（1,1,1-TCP）和DCAN先增加后减少;在pH值从5升高到9时,1,1,1-DCP、三氯硝基甲烷（TCNM）、二氯乙酸（DCAA）和三氯乙酸（TCAA）持续降低;细菌污染水源事件在近年常有报道,当水源水中细菌浓度增加时,饮用水中三氯甲烷（TCM）、TCNM、DCAA和TCAA浓度增加,但DCAN、三氯乙腈（TCAN）、二氯丙酮（1,1-DCP）和1,1,1-TCP不一定增加.为了达到低毒性的目的,氯投量浓度不宜太高,同时控制氯化时间为6h和pH>8.     

模拟泳池水中氯化消毒副产物的生成规律

以模拟泳池水为研究对象,研究不同的氯化时间、氯投加量、pH值、反应温度条件对泳池水在氯化消毒过程中生成消毒副产物（DBPs）的影响.研究结果表明：延长氯化反应时间,二氯乙酸（DCAA）、三氯乙酸（TCAA）和三氯甲烷（TCM）的浓度不断升高,二氯乙腈（DCAN）、三氯硝基甲烷（TCNM）和1,1,1-三氯丙酮（1,1,1-TCP）的浓度则先升高再降低.DBPs浓度在氯化反应的前24h增幅较大,48h后趋于平缓;随着氯投加量的增加,DCAA、TCAA、TCM、TCNM和1,1,1-TCP浓度一直呈上升趋势,而DCAN浓度则先升高再降低.在氯投加量为2mg/L时,DBPs的浓度较低;在pH值从6升高到8的过程中,DCAA、TCAA、DCAN和1,1,1-TCP浓度先升高再降低,TCM和TCNM浓度则一直升高.pH值在6~7范围内可有效控制DBPs的形成;随着反应温度的升高,DCAA、TCAA、TCM和TCNM浓度持续升高,DCAN和1,1,1-TCP则逐渐降低.综上所述,应合理调节泳池水的氯化消毒条件,在保证舒适度的同时有效控制DBPs的生成.     

太湖、钱塘江取水口底泥及周边土壤有机物形成消毒副产物的特征研究

底泥、土壤均是水体有机物的重要来源,但目前相关消毒副产物(DBPs)形成方面的研究偏少.本研究以长三角重要水源地太湖、钱塘江取水口的底泥和周边土壤的浸出液为研究对象,探索氯、臭氧+氯、氯胺、臭氧+氯胺4种消毒方式下,三卤甲烷(THMs)、卤代酮(HKs)、卤乙腈(HANs)、卤代硝基甲烷(HNMs)的形成情况.结果表明,太湖、钱塘江取水口的底泥、周边土壤有机物的芳香度均很低(SUVA254(即比紫外吸光值)2),与腐殖质(Sigma)相比,底泥、土壤有机物不是氯消毒中THMs的重要前驱物,但却是HANs特别是HNMs的重要前驱物.相比氯消毒,氯胺消毒能大幅降低土壤、底泥有机物THMs、HKs、HANs、HNMs的生成量,而且也可抑制含溴DBPs的形成.臭氧预处理大幅提高了氯、氯胺消毒中HKs、HNMs的产量,但对THMs、HANs则不一定.太湖、钱塘江的土壤、底泥存在一定的溴污染,但不管是哪种消毒方式,均是HNMs的溴嵌入因子最大.     

高锰酸盐复合药剂预氧化对摇蚊幼虫DBPsFP的去除控制研究

以花翅摇蚊幼虫为试验对象,研究高锰酸盐复合药剂预氧化对摇蚊幼虫代谢产物在氯化消毒过程中消毒副产物前体物的去除控制.研究表明:在p H由5升高到9时,三氯乙酸(TCAA)与二氯乙酸(DCAA)的浓度呈逐渐减少趋势;p H由5升高到7时,三氯甲烷(TCM)和三氯乙腈(TCAN)的浓度减幅最大,1,1-二氯丙酮(1,1-DCP)和1,1,1-三氯丙酮(1,1,1-TCP)则在p H为8时浓度达到最低值;随着药剂投加量的增加,TCM呈现出持续稳定增长趋势,DCAA呈总体下降趋势,而TCAN、1,1-DCP、1,1,1-TCP和TCAA则先增加后减少,高锰酸盐的投加量为3mg·L-1时,消毒副产物去除效果显著;延长预反应时间,TCM呈总体上升趋势,1,1-DCP、DCAA、TCAA呈下降趋势,TCAN、1,1,1-TCP呈先增加后减少的趋势,综合考虑最佳预氧化时间为30 min;投加混凝剂能够有效控制消毒副产物前体物的生成,随着混凝剂的不断增加,TCM、1,1,1-TCP呈先增加后减少的趋势,TCAN、1,1-DCP、DCAA、TCAA浓度则逐渐降低,在投量为40 mg·L-1时,达到最低值.     

氯、氯胺消毒下钱江源水源水消毒副产物形成特征研究

以钱江源水源水为研究对象,以氯、氯胺为消毒方式,研究了不同消毒条件下,三卤甲烷(THMs)、卤乙腈(HANs)、氯代酮(CKs)、二卤乙酸(DHAAs)、三卤乙酸(THAAs)等消毒副产物(DBPs)的形成情况,以便为水务工作者监测钱江源建库前后水质、DBPs形成的变化提供基础数据.结果显示,氯消毒下DBPs的产量比氯胺消毒高出3~7倍甚至1个数量级,但不管是氯消毒还是氯胺消毒,THMs、HAAs形成量均在我国饮用水标准范围内.氯消毒下,大部分DBPs产量为中、碱性条件酸性条件(除了CKs),氯胺消毒则呈现不同的情况(所有DBPs的产量均为p H=6、p H=7p H=8).消毒剂量对所有DBPs形成具有明显的促进作用;溴离子对THMs、DHANs、DHAAs的形成有明显的促进作用.进一步研究表明,钱江源水源水的水质比钱塘江下游九溪水源水好,DBPs形成也较低,某些指标(如有机碳、有机氮、HANs形成量等)甚至比同省水质较好的金兰水库还要好;而且由于其较高的比紫外吸收值(SUVA),DBPs的溴嵌入能力均比九溪水源水、金兰水库低.此外,就目前的钱江源水源水来说,控制消毒剂量(氯、或氯胺)是控制DBPs形成的有效策略.     

饮用水含氮与含碳消毒副产物的生成潜能及其毒性

消毒副产物生成潜能测试常用于表征水中消毒副产物的前体物含量.不同于三氯甲烷等含碳消毒副产物,二卤代乙腈（DHANs）与二卤代乙酰胺（DHAcAms）等含氮消毒副产物在氯消毒的余氯存在下易分解,并且在氯胺消毒过程中可由氯胺提供氮源生成,因此常用于含碳消毒副产物的生成潜能测试方法（如Krasner提出的测试法）可能无法有效揭示DHANs与DHAcAms的前体物水平.本研究以三氯甲烷和氯醛两种含碳消毒副产物为对比,考察DHANs与DHAcAms在饮用水氯消毒与氯胺消毒过程中不同投氯量与反应时间下的生成量,识别最大生成量对应的消毒条件,以便更好地评估水样中DHANs与DHAcAms的前体物浓度.同时,对消毒过程中生成的这些挥发性消毒副产物进行毒性评价.结果显示,两个水样氯消毒的DHANs与DHAcAms生成量分别为6.19~40.08、1.34~15.75 nmol·mg^-1（mg^-1以TOC计）;氯胺消毒的DHANs与DHAcAms生成量分别为2.63~21.46、18.43~49.99 nmol·mg^-1.Krasner测试法条件下的DHANs与DHAcAms生成量均最低.在投氯量为TOC+8×NH₃-N、反应时间为24 h的氯消毒条件下,氯胺投加量20×TOC、反应时间为3 d的氯胺消毒条件下,两个水样具有最高水平的DHANs与DHAcAms生成量,并且消毒副产物毒性也高于Krasner法测试条件下的毒性水平.因此,氯消毒采用投氯量TOC+8×NH₃-N、反应时间24 h,氯胺消毒采用投加量20×TOC、反应时间3 d的生成潜能测试条件可能更好地揭示水中DHANs和DHAcAms的前体物浓度水平.     

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.