控制饮用水消毒副产物的研究状况与评述

论文简述了科学界对饮水消毒副产物问题的认识过程，对当前控制消毒副产物的主要途径和主要研究成果进行了综合评述。     

评价饮水DBPs致HepG2细胞损伤的2种试验方法

应用结晶紫染色法细胞毒性试验和胞质分裂阻滞法微核试验(CBMNT)评价饮水消毒副产物(DBPs)的HepG2细胞毒性和遗传毒性,探讨该2种试验方法纳入饮水安全性评价体系的可行性.根据遗传毒性和致癌性选用了5种DBPs,分别对HepG2细胞进行染毒,结果表明,5种DBPs的细胞毒性大小排序为3-氯-4-二氯甲基-5-羟基-2(5氢)-呋喃酮(MX)>二氯乙腈>二溴乙酸>二氯乙酸>三氯乙酸,其细胞毒性潜力(%C?值)分别为89.74,283.81,1217.02,5066.81,9335.38μmol/L,该5种DBPs在一定浓度下均可致HepG2细胞微核率显著增加,表现出明显的遗传毒性,其遗传损伤能力排序与细胞毒性大小相同.可考虑将这两种实验方法纳入到饮水安全性评价体系中.     

管道直饮水处理系统的优化设计探讨

对管道直饮水处理系统中的净水工艺和消毒方式的类型以及选择标准进行了详细探讨，并且对供水系统中的管网设计，饮水定额，以及管道材质和检测频率提出了参考性的建议。     

污水处理厂消毒技术对抗生素抗性菌的强化去除

基于消毒技术对污水处理厂出水中总异养菌(total heterotrophic bacteria,HPC)及5种抗生素抗性菌(antibiotic resistant bacteria,ARB):氨苄霉素抗性菌(AMP)、红霉素抗性菌(ERY)、四环素抗性菌(TET)、卡那霉素抗性菌(KAN)、环丙沙星抗性菌(CIP)的去除情况研究,分析消毒技术对ARB的强化去除效果.结果表明,实际污水处理厂的紫外消毒对ARB去除率仅为18.2%~40.9%,且AMP含量最高;另外,消毒技术对ERY有选择性去除效果,对其他4种ARB无明显选择性去除效果(P0.05);最后结合次氯酸钠、臭氧、紫外消毒处理对COD、NH_4~+-N的去除效果,确定强化去除ARB的消毒方式中臭氧,次氯酸钠和紫外的最佳浓度和剂量依次为5.0 mg·L~(-1)、25.0 mg·L~(-1)和45.0 m J·cm~(-2),ARB去除率依次为45.5%~74.5%、66.1%~85.5%、68.6%~85.5%,另外次氯酸钠耦合紫外消毒强化去除ARB的效果更佳.     

饮水中非挥发性有机污染物致突变性的防治对策

针对饮水致突变物的主要成因研究了减少饮水致突变活性的措施。结果表明：进厂源水生物膜预处理,可使致突变前体物,如藻、腐殖酸、总有机碳等含量分别减少68.2％、23.9％、37.2％,使水厂加氯量减少50％,最终使所制饮水的致突变件减少30％。改革加氯消毒方法可使饮水致突变活性降低,不同消毒剂所致致突变活性顺序为Cl₂＞ClO₂Cl₂＋ClO₂＞源水,Cl₂＋ClO₂等量联合消毒优于单一加氯消毒法,既可提高所试甲型肝炎病毒、脊髓灰质炎病毒及大肠杆菌ｆ₂噬菌体的灭活效果一至数倍;又可使饮水中CHCl₃,减少91.5％－96.5％,致突变活性减少27.6％。     

两点短时游离氯后转氯胺的顺序氯化消毒工艺研究

基于顺序氯化消毒工艺的原理,采用两点短时游离氯后转氯胺的两点顺序氯化消毒工艺,即在过滤和清水池前的两点分别加氯,并在清水池加氯后立即加氨转化为氯胺消毒的工艺,该工艺在常规处理工艺的给水厂进行了消毒试验.结果表明,加氯点的适当提前,不仅有利于控制消毒副产物的生成量,而且有效抑制了滤池中的生物膜滋生.两点顺序氯化消毒工艺中生成的卤代消毒副产物比相同条件下一次性加入等量的氯消毒剂的消毒方法产生的三卤甲烷(THMs)平均减少了51.6％,卤乙酸(HAAs)平均减少了46.7％.细菌学指标HPC的结果也显示出了该工艺在保障水质的微生物安全方面的优势.     

氯及氯胺消毒方式下管壁生物膜生长特性和群落功能研究

基于生物膜环状反应器,模拟培养氯消毒和氯胺消毒体系下的管壁生物膜,从生长特性、群落结构和功能丰度等方面探究管壁生物膜特性,研究不同消毒方式(氯和氯胺)胁迫下生物膜的特性差异。结果表明：与氯相比,氯胺消毒下生物膜的单位面积生物量更高,且活菌占比更大,表明在相同浓度水平下,氯比氯胺更能抑制管壁微生物的生长繁殖和细胞活性。氯胺消毒下生物膜的群落丰富度和多样性高于氯消毒,2种消毒方式下的生物膜群落结构和功能丰度存在显著差异。氯消毒下,γ-变形菌纲(平均相对丰度63.8%)占据主要优势,Nevskia属(32.9%)和嗜甲基菌属(20.4%)为优势菌属;氯胺消毒下,α-变形菌纲(53.8%)为最优势菌纲,慢生根瘤菌属(10.4%)为优势菌属。与氯胺相比,氯消毒下生物膜的新陈代谢功能丰度更具优势,尤其是在氨基酸代谢、碳水化合物代谢和脂类代谢关乎有机物利用的功能方面,分别增加36%、41%和48%,为供水管网中的微生物污染控制和以生物膜为前体物的副产物生成控制提供了一定理论基础。     

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.     

氯消毒和紫外消毒对城市污水处理厂二沉池出水中粪大肠菌群耐药性的影响

为考察城市污水处理厂消毒方式对出水中细菌耐药性的影响,使用二沉池出水进行氯消毒和紫外消毒试验. 选择AMP(氨苄西林)、TET(盐酸四环素)、CIP(环丙沙星)和CHL(氯霉素)作为典型的抗生素,研究消毒前后粪大肠菌群耐药率的变化. 结果表明:当水中ρ(有效氯)在0~1.0mg/L范围内增加时,粪大肠菌群对AMP和CIP的耐药率都有所升高,而对TET的耐药率却呈下降趋势. 当使用1.0mg/L氯消毒之后,粪大肠菌群对AMP、TET、CIP、CHL的耐药率分别为35.1%、5.6%、62.3%、0. 粪大肠菌群对AMP、TET和CIP的耐药性在氯消毒后会逐渐恢复. 氯消毒后48h,粪大肠菌群对AMP、TET和CIP的耐药率均高于消毒前. 在较低的紫外辐照剂量 (约16mJ/cm2以下)范围内,随着紫外辐照剂量的升高,粪大肠菌群对多种抗生素的耐药率均有降低,而较高的紫外辐照剂量则可能导致粪大肠菌群耐药率升高.      

固定化改性TiO2光催化消毒性能与机理研究

发展中国家农村地区饮用水普遍存在着微生物超标问题，太阳光消毒法(SODIS)是实现饮用水微生物控制、提高当地居民饮水质量的潜在技术.目前，SODIS法存在光照利用率低的问题，消毒效果完全依赖于环境温度与光照强度，仅在低纬度地区晴朗天气环境下效果较好.本研究通过材料改性强化TiO2光催化性能，利用固定化技术提升催化剂的循环利用效率，开发了固定化改性TiO₂光催化消毒用技术，克服了上述SODIS法的缺陷.本研究采用水热法分别合成了暴露(001)或(101)晶面的锐钛矿相二氧化钛，暴露(110)面的金红石相二氧化钛以及不暴露特定晶面的锥形混晶相二氧化钛.通过与对照标准品比较在光照下灭活耐热大肠杆菌速率后发现，晶体类型对灭活速率的影响顺序为晶相>暴露晶面>晶粒形状.XRD、SEM、UV-vis、XPS价带谱、Zeta电位、ICP-MS等表征结果表明，催化剂的较高价带位置与表面电位在消毒过程中起主导作用，尖锐棱角形貌起次要作用.将001-TiO₂粉末样品固定化后，减少了循环使用中的催化剂损失，经处理水中细菌残留率仅为0.4%，优于已报道的固...     

HJSS—AI型高级净水器灭菌效果与机理

城市饮用水经管道远程输送，水箱贮存，普遍存在微生物二次污染。如何进行自来水网端消毒已摆到人们的议事日程上来。福州恒基对水器有眼公司生产的过滤与消毒串联的ＨＪＳＳ－ＡＩ型高级净水器较好的解决了这个问题。本文就该净水器灭菌效果与机理进行研究，以其更进一步提高灭菌效率与提高饮水质量。     

氯化消毒时三卤甲烷的形成（1）──形成机理及影响因素

７０年代发现氯消毒饮水中含有机致癌物三卤甲烷（ＴＨＭｓ）．其后人们对ＴＨＭｓ的形成机理及影响因素进行了广泛的研究．本文对近年报道的有关ＴＨＭｓ形成机理及影响因素进行了较详细的评述．     

单过硫酸氢钾复合粉在饮用水消毒过程中的副产物生成特性及遗传毒性变化

以北京田村山净水厂原水和炭后出水作为试验用水,对新型消毒剂单过硫酸氢钾复合粉消毒后生成的消毒副产物(disinfection by-products,DBPs)进行定性分析.向受试水样中分别投加单过硫酸氢钾复合粉和次氯酸钠,比较了复合粉消毒和氯消毒的DBPs生成量,并通过umu试验对水样消毒后的遗传毒性变化进行测试.结果表明,测试水样投加单过硫酸氢钾复合粉消毒前后的有机物种类变化不大,但仍有新的卤代烃和卤代物生成.与氯消毒相比,单过硫酸氢钾复合粉消毒后生成的三卤甲烷(THMs)和卤乙酸(HAAs)的含量更低.另外,根据umu测试的结果,经单过硫酸氢钾复合粉消毒后原水和炭后水的遗传毒性均明显低于氯消毒.然而在水中有机物较多和消毒剂投加量较大时,单过硫酸氢钾复合粉用于消毒仍有一定安全风险.     

顺序氯化消毒工艺的研究

研究了短时游离氯后转氯胺的顺序消毒工艺.结果表明,该消毒工艺对指示微生物的灭活效果优于游离氯消毒,游离氯和氯胺存在协同消毒作用;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,顺序氯化消毒工艺产生的三卤甲烷浓度比游离氯消毒工艺减少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(DBP)控制方面就越具优势.     

环境友好消毒剂二氧化氯的灭活效果和消毒副产物

消毒是一个非常重要水处理单元过程,但常规消毒剂氯气会产生具有"三致"作用的消毒副产物.二氧化氯(ClO2)灭活效率高,消毒副产物的危害小,是一种环境友好消毒剂.总结了ClO2对水中细菌、病毒、乙肝表面抗原(HBsAg)、原生动物、浮游动物、藻类等的灭活效果,分析了温度、pH、CT(ClO2浓度×灭活时间)等对ClO2灭活水中微生物效果的影响,探讨了ClO2消毒过程中产生的副产物的性质,提出了相应的控制方法,展望了ClO2在水处理中的应用前景.     

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.     

新型溴代苯酚类消毒副产物的氯化降解机制

最近,13种新型极性卤代苯酚类消毒副产物在氯化消毒后的饮用水中被发现,它们按结构被分成4组,分别是二卤-4-羟基苯甲醛、二卤-4-羟基苯甲酸、二卤水杨酸和三卤苯酚.为研究它们在氯化消毒过程中的降解机制,选取了其中的4种全溴代种类,即3,5-二溴-4-羟基苯甲醛、3,5-二溴-4-羟基苯甲酸、3,5-二溴水杨酸以及2,4,6-三溴苯酚,利用UPLC/ESI-tq MS中的前体离子扫描,多反应监测和子离子扫描,鉴定了这几种消毒副产物在氯化消毒过程中的中间产物以及终产物,并根据这些中间产物和终产物与消毒时间的关系推测了其降解路径.结果表明,除了3,5-二溴水杨酸相对较稳定外,其余3种消毒副产物在氯化消毒过程中不稳定,通过取代、水解以及氧化等过程最终降解为卤乙酸等脂肪族小分子消毒副产物.在降解过程中有许多中间产物被检测并鉴定出来,其中包含一组具有五元环结构的新型消毒副产物(三卤代-羟基环戊烯二酮).     

中草药空气净化剂的消毒效果

1 前言 目前,常用的2类杀灭空气中致病微生物空气消毒方法,即物理方法(紫外线照射)及化学品喷蒸消毒法,在应用中存在稳定性较差,对人体产生刺激和对生活用品产生腐蚀等不足之处,使用不当会造成一定伤害。本文根据空气消毒的特点,对中草药空气净化剂的消毒效果进行试验,为空气消毒方法的科学研究提供参考。     

光照及自由基对三卤甲烷形成的影响

为了更好地了解氯消毒饮水后三卤甲烷（THMs）的形成以及更有效地控制THMs的产生,以腐植酸（HA）作为THMs的前体,观察了光照及自由基对氯化HA后THMs形成的影响。结果显示,消毒前光照含THMs前体的溶液,可促进THMs的形成,光照30min时达最高,后随光照时间延长而减少;消毒后光照,则THMs产量逐渐减少,这与水中的氯被分解破坏有关;THMs产量与光源发射的波长成反比。HA溶液中含有半醌类自由基,且其消长与THMs产量有直接关系。     

umu试验研究饮用水氯和氯胺消毒过程中遗传毒性的变化以及消毒条件的影响

采用umu遗传毒性测试方法考察了消毒剂投加量、反应时间和消毒剂氯氮比对某饮用水厂臭氧-生物活性炭出水加氯或氯胺消毒前后遗传毒性的影响.结果表明,炭后水具有一定的遗传毒性(20～70 ng/L),加氯或氯胺消毒后遗传毒性增加.反应时间为24 h,在相同投加量下氯消毒遗传毒性(40～95 ng/L)高于氯胺消毒遗传毒性(20～40 ng/L);当氯初始投加量从0 mg/L增加到10 mg/L时,炭后水的遗传毒性先迅速增加,在0.5～1 mg左右达到极大值,然后再降低,在3～5 mg左右达到极小值后缓慢上升,但是氯胺消毒后水样遗传毒性变化规律不如氯消毒的明显.当投加量为3 mg/L时,随着反应时间从0 h延长至72 h,无论是氯消毒还是氯胺消毒,炭后水遗传毒性均是先迅速增加,在2 h时达到极大值后再下降,在18 h左右达到极小值然后缓慢上升,而且任意反应时间内,氯胺消毒的遗传毒性(20～62 ng/L)均小于氯消毒(83～120 ng/L).本试验还研究了消毒剂氯氮比对炭后水氯消毒后遗传毒性的影响.在本试验条件下,从遗传毒性的角度看,对于饮用水消毒氯胺比氯更安全,而且2种消毒方式的遗传毒性的变化规律均不同于总HAAs的变化规律.