氯胺消毒对三卤甲烷生成影响因素研究

采用腐殖酸模拟天然水体中消毒副产物前体物,探求了氯氨比、氯胺投加量、总有机碳(TOC)浓度和Br-浓度在氯胺消毒过程中对消毒副产物——三卤甲烷(THMs)生成量的影响。结果表明:(1)随着氯氨比的降低,THMs及各组分的生成量显著减少。(2)THMs的生成量均随着氯胺投加量的增加而增加,且都呈现出了良好的线性关系。当氯胺投加量大于7.0mg/L时,氯代卤化物成了优势产物。(3)随着TOC浓度的增加,THMs生成量增加,且具有一定的线性关系;三氯甲烷和一溴二氯甲烷生成量均增加,氯氨比为3∶1(质量比,下同)时三氯甲烷和一溴二氯甲烷生成量增加了9.86、7.80μg/L,氯氨比为5∶1时则分别增加了15.21、13.62μg/L;三溴甲烷和二溴一氯甲烷生成量均呈现先增加后减少的趋势。(4)随着Br-浓度的增加,THMs、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷和三溴甲烷生成量均增加,三氯甲烷生成量减少。溴化物的存在会促进THMs的产生。     

氯胺消毒对三卤甲烷类消毒副产物的控制研究

在氯消毒研究的基础上,研究氯胺对消毒副产物的控制,将氯与氨氮的比值降至5,能够使单独氯消毒所生成消毒副产物减少89%,二溴一氯甲烷也不再检出;消毒副产物的生成量与氯胺的投加量呈很好的线性关系;接触时间对消毒副产物的生成量影响很小,24 h增加缓慢;pH升高至8消毒副产物的总量比pH为7时减少82.3%,一溴二氯甲烷不再检出;氯胺代替氯消毒能够很好地控制溴代消毒副产物种类和总量.     

氯胺消毒对三卤甲烷类消毒副产物的控制研究

在氯消毒研究的基础上,研究氯胺对消毒副产物的控制,将氯与氨氮的比值降至5,能够使单独氯消毒所生成消毒副产物减少89%,二溴一氯甲烷也不再检出;消毒副产物的生成量与氯胺的投加量呈很好的线性关系;接触时间对消毒副产物的生成量影响很小,24 h增加缓慢;pH升高至8消毒副产物的总量比pH为7时减少82.3%,一溴二氯甲烷不再检出;氯胺代替氯消毒能够很好地控制溴代消毒副产物种类和总量.     

紫外光/H_2O_2对氯化消毒副产物三溴甲烷、二溴一氯甲烷的去除效果

研究了紫外光/H_2O_2去除两种氯化消毒副产物(DBPs)三溴甲烷和二溴一氯甲烷的影响因素。结果表明,三溴甲烷去除的最佳反应时间略小于二溴一氯甲烷的最佳反应时间。在有效反应时间内,两种DBPs的初始浓度对去除率影响较大,三溴甲烷的初始质量浓度为115.00μg/L时,其去除率可达到最大为96.00%,二溴一氯甲烷去除率在初始质量浓度为156.00μg/L时可达到最大为97.97%。其他反应条件也会对两种DBPs的去除率产生一定影响。随着H_2O_2投加量的增加,三溴甲烷和二溴一氯甲烷的去除率呈现先增加后降低的趋势;两种DBPs的去除率随着紫外光功率的增加而出现增加趋势;初始pH在5.00~9.00内变化时,不会对两种DBPs的去除率产生显著影响。     

饮用水中含氮消毒副产物卤代腈(氰)的生成特性与控制研究进展

卤代腈(氰)是水处理过程中产生的一类含氮的氯化消毒副产物。鉴于这种物质有极强的致畸和致突变性,其细胞毒性也远大于三卤甲烷和卤乙酸等常规消毒副产物,因此成为近年来饮用水中颇受关注的含氮消毒副产物种类之一。卤代腈(氰)在水厂出厂水中被大量检出,其质量浓度基本维持在μg/L,而采用氯胺消毒的出厂水中其浓度明显高于自由氯消毒方式。重点对卤代腈(氰)的物质种类、理化特性、遗传毒性、生产机制、检测方法及控制方法进行综述。鉴于多数卤代腈(氰)类消毒副产物均具有含量低、亲水性强等特点,若生成将难以在饮用水处理工艺中有效去除,因此如何有效控制其生成是卤代腈(氰)研究的主要发展方向。     

基于树脂处理和电解联用的卤代消毒副产物控制

天然有机物(NOM)和溴离子是卤代消毒副产物的前体物,氯型阴离子交换树脂可以有效去除这2种前体物,同时交换出氯离子。交换出的氯离子与水源水中天然存在的氯离子通过电解可以产生自由氯用于消毒。将氯型阴离子交换树脂处理与电解联用,通过建立和优化树脂处理与电解消毒方法,实现饮用水中卤代消毒副产物的控制。结果表明:树脂依次经过碱/酸洗、甲醇抽提和5次去离子水清洗后,可以有效减少树脂溶出,并降低氯离子和甲醇的影响;在2 L的模拟水源水样中加入20 mL树脂反应1 h后,可以去除93.7%的NOM和91.2%的溴离子;由树脂交换至水样中的氯离子通过电解氧化,可以在3 min内产生5 mg·L~(-1)的氯。与单独的氯消毒相比,新方法可以削减86.4%的总有机卤素(TOX)。     

预氯化及常规工艺对消毒副产物的影响

以天津市某给水厂的水源水为实验对象,通过在实验室规模上模拟的给水处理厂工艺流程,比较了3种不同工艺流程中各单元出水的三卤甲烷(THMs)、卤乙酸(HAAs)和总有机物(TOC)浓度变化,分析了水处理单元工艺和TOC浓度对消毒副产物的影响。结果表明,预氯化生成的三卤甲烷和卤乙酸分别占最终出水中三卤甲烷和卤乙酸浓度的55.7%和66.7%,说明预氯化对出厂水中消毒副产物的产生有显著影响;混凝沉淀和过滤对三卤甲烷的去除率分别为17.2%和19.6%,而卤乙酸在水处理过程中变化不大,仅在过滤之后降低了3.32μg/L,说明过滤对三卤甲烷和卤乙酸均有一定的去除作用,而混凝沉淀仅对三卤甲烷有一定的去除作用;TOC浓度经过水处理工艺后整体呈下降趋势,但分析表明,其浓度对三卤甲烷和卤乙酸的生成影响很小,而氯则是三卤甲烷和卤乙酸生成的重要限制因素。     

二级出水中亚硝胺类消毒副产物分布及臭氧化特性

在污水深度处理过程中,臭氧氧化通常用来去除二级出水中的难降解有机物,提高后续深度处理工艺的处理效率。针对臭氧氧化对二级出水中亚硝胺类消毒副产物的作用,以城市污水厂二级出水为研究对象,采用固相萃取及超高效液相串联三重四级杆质谱联用仪作为分析测试手段,对二级出水中亚硝胺类消毒副产物的分布及臭氧化特性进行研究。结果表明,二级出水中7种亚硝胺类物质浓度由大到小依次为NPYR、NDIP、NDBA、NDMA、NMEA、NDPA和NDEA,均值分别为250、45.96、31.17、28、4.92、4.71和2.15 ng·L~(-1)。随着臭氧投加量的提升,臭氧氧化会使二级出水中的亚硝胺类物质含量增加,特别是NPYR、NDIP、NDBA和NDMA4种物质;但亚硝胺类物质的生成势却随之降低,且在臭氧氧化作用下亚硝胺的生成势降低量明显高于其自身的增加量,臭氧投加量越大,二者之间的差异越明显。臭氧氧化导致亚硝胺生成势的降低作用可以减少后续深度处理工艺及消毒过程中该类物质的生成,有利于保障再生水的回用安全。     

城市污水再生氯消毒过程中HAAs生成及迁移转化

针对城市污水再生处理工艺中卤乙酸类(HAAs)消毒副产物和卤乙酸生成潜能(HAAFP),结合三维荧光光谱,分析HAAs及其前体物的变化规律。结果表明,二级出水经2次加氯过程后,再生出水中的总卤乙酸浓度增加了90%,其中溴代乙酸的增幅最大,占增加量的82%。卤乙酸生成潜能较大的为氯代乙酸类物质,说明水中存在大量的氯代乙酸前体物。从工艺过程来看,总卤乙酸生成潜能与总有机物荧光强度分别下降了32%和28%,表明该再生处理工艺对HAAs前体物有一定的去除作用。     

三卤甲烷和卤乙腈类消毒副产物在14个饮用水厂出水中的浓度水平及原水氯化/氯胺化中的生成势

选取长江、黄河、太湖、海河和辽河流域14个饮用水厂,对出厂水中4种三卤甲烷(THM4)和4种卤乙腈(HAN4)消毒副产物的浓度水平进行了调查,同时评价了原水氯化、氯胺化条件下上述消毒副产物的生成势。结果表明,14个饮用水厂出厂水中THM4和HAN4的浓度范围分别为23.45~57.04μg·L~(-1)和ND~3.29μg·L~(-1),均符合我国《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)的要求。氯化消毒实验中THM4生成势和HAN4生成势范围分别为56.18~183.38μg·L~(-1)和ND~5.98μg·L~(-1);氯胺消毒实验中THM4生成势和HAN4生成势范围分别为4.47~33.84μg·L~(-1)和0.88~5.3μg·L~(-1),与氯消毒相比THM4生成势平均减少86%,HAN4生成势增加61%。生成势结果显示原水中溶解性有机碳(DOC)含量与THM4生成势有良好的相关性,氯和氯胺消毒过程中r2分别为0.69和0.81。     

河流型水源地源水典型氯化消毒副产物及其前体物的强化去除工艺

以长三角某典型河流型水源地源水为研究对象,设计了传统工艺及基于凹凸棒土处理单元的6种强化工艺,对各工艺及其处理单元应用于典型氯化消毒副产物(三卤甲烷和卤乙酸)及其前体物控制的技术和经济可行性进行了系统分析。结果表明,预O3+凹土强化混凝+O3-GAC强化的工艺对上述2种消毒副产物及其前体物的控制效果最佳;在传统工艺中单纯增加O3处理也能在一定程度上提高其对消毒副产物前体物的去除效果;KMnO4控制消毒副产物的效果一般,但KMnO4处理可强化后续单元对消毒副产物前体物的去除效果。各工艺处理出水中三卤甲烷和卤乙酸单项指标均能达标,但传统工艺和经凹土强化混凝+GAC强化的工艺出水三卤甲烷4种化合物的实测浓度与其各自限值的比值之和均大于1.0,不能满足水质要求,必须进行强化处理。凹土强化混凝单元在6种强化工艺条件下对三卤甲烷生成潜能(THMFP)和卤乙酸生成潜能(HAAFP)的去除率较传统混凝单元平均提高15.99%和4.92%;各强化工艺对THMFP和HAAFP的去除率较传统工艺均提高20%以上(除凹土强化混凝+GAC强化的工艺外),消毒副产物产生量降低40%以上,工艺成本降低20%以上。     

饮用水消毒工艺对病毒的灭活

饮用水中的病毒会引发人体健康风险,故消毒是饮用水生物安全的重要屏障。为了比较不同消毒工艺对病毒的灭活效果,在总结水介质中常见病毒的种类及特性的基础上,围绕当前饮用水处理中广泛应用的消毒工艺(氯、氯胺、臭氧、二氧化氯、紫外线),梳理了各种消毒工艺的原理、影响因素、消毒效果及实际应用中的问题。鉴于消毒工艺进水水质对病毒灭活效果影响较大,且饮用水常规、深度处理工艺均可直接、间接强化对病毒的去除效果,故提出"常规处理+深度处理+消毒"协同高效运行的饮用水多级屏障处理工艺,以有效控制病毒等致病微生物引发的饮用水水质风险。     

饮用水臭氧氧化处理过程中溴酸根的产生及控制

论述了给水处理中溴酸根（BrO3-）的健康危害、产生机理、影响因素及其控制和去除方法。采用臭氧氧化处理含溴离子（Br-）水时,会产生以BrO3-为主的臭氧化副产物。BrO3-的生成与Br-初始浓度、臭氧投加量、水温、无机碳浓度、水中天然有机物（NOM）的种类和浓度、以及水的pH值等因素有关。目前研究较多的削减BrO3-...     

加压混凝沉淀对蓝藻水处理中消毒副产物的控制

为了降低蓝藻水处理中消毒副产物的产生,采用物理加压法取代传统化学氧化法进行预处理,从而减少新的化学物质的产生,降低消毒副产物风险,实验对比研究了加压混凝沉淀和预氧化混凝沉淀除藻工艺中消毒副产物及其前驱物的浓度。结果表明,经0.7 MPa加压1 min后混凝沉淀处理,藻类去除率达到95.8%,浊度0.58 NTU,均比原水混凝沉淀和预氧化混凝沉淀后效果大幅度提高。蓝藻水加压后三卤甲烷前驱物降低26.2%,卤乙酸前驱物无变化,混凝沉淀处理后前驱物比原水混凝沉淀后略有减少。加压水过滤消毒后消毒副产物与原水处理后持平。而经1~2 mg/L的Na Cl O预氧化水混凝沉淀过滤消毒后,三卤甲烷和卤乙酸浓度分别比原水处理后增加了3~4倍和1.7~2.5倍。加压混凝沉淀工艺处理蓝藻水,比传统预氧化工艺更有效控制了消毒副产物的产生。     

多相芬顿-活性炭工艺强化饮用水消毒效果

为了考察多相芬顿-活性炭工艺对饮用水中微生物消毒效果的影响,采用中试对活性炭工艺与多相芬顿-活性炭工艺进行了对比研究。该中试对水中溶解性有机物(DOC)、总细菌16S rRNA、三磷酸腺苷(ATP)及胞外多聚物(EPS)含量与性质进行了分析。结果表明,多相芬顿-活性炭工艺能够将出水DOC浓度控制在(0.90±0.11) mg·L~(-1),并使得EPS减少83.2%,降低EPS中蛋白质/多糖(PN/PS)比值,其凝聚性明显下降,在相同氯浓度投加情况下水中微生物16S rRNA基因拷贝数去除量提高了3.5个对数量级,ATP浓度降低为0.016 nmol·L~(-1)。因此,多相芬顿-活性炭工艺明显提高了对有机物的去除能力,显著降低EPS中蛋白质的含量,使得微生物凝聚性变差,微生物更加容易被消毒剂灭活,该工艺强化了饮用水消毒效果。     

臭氧活性炭-后置砂滤工艺对水中农药的控制效能

选择我国饮用水水质标准中有相关规定,以及部分用量较大或虽被禁用但仍有残留的农药共25种,对黄浦江水源水以及采用臭氧活性炭-后置砂滤工艺的某水厂工艺段出水中的浓度分布进行了调查,评估了砂滤后置工艺条件下相应农药的实际处理效果。结果表明:原水中有包括莠去津、乐果、六氯苯、敌敌畏、乙草胺、丁草胺、仲丁威和p,p’-DDT的8种农药检出,且总浓度较高达到760 ng/L,其中莠去津和乙草胺含量较高,最高浓度分别达到531 ng/L和277 ng/L;从季节性分布来看,春季总农药浓度最高达760 ng/L,秋季最低为175 ng/L。从工艺去除效果来看,臭氧活性炭砂滤后置工艺对农药的总体去除率为62%~78%,与冬春季相比,夏秋季节的农药的去除率提高约10%左右,这可能与高温期微生物活性较高有关。值得关注的是,砂滤后置工艺与同期常规臭氧活性炭工艺相比农药的总去除率要低10%左右,应结合总体出水水质情况对其进一步评估。     

饮用水中卤代产物及前驱物的形成与控制

简述了目前国内对饮用水中卤代烃类化合物的研究现状，根据对饮用水中卤代产物的形成及浓度受水源水中前驱物、饮用水消毒处理方法等因素的影响，阐述了控制饮用水消毒过程中卤代烃的形成途径。     

活性炭对天然有机物氯化过程消毒副产物生成的影响及作用机制

活性炭(AC)与氯均为水处理过程中广泛使用的药剂,在实际使用过程中二者的接触不可避免,因此,深入研究AC对于氯化过程中消毒副产物(DBPs)生成的影响对于饮用水安全有重要意义。本研究对比了AC对于溶解性天然有机物(DOM)氯化过程中已知DBPs(包括三卤甲烷(THMs)和卤乙酸(HAAs))生成释放的影响,并采用傅立叶变换离子回旋共振质谱(FTICR-MS)技术检测分析其滤后水的未知氯化副产物及有机物变化规律。结果表明,在DOM氯化过程中,AC存在时释放的THMs和HAAs浓度较低,但氯的衰减速率更快,这是由于AC本身的强还原性及其他氯代副产物生成导致的。进一步通过FTICR-MS分析未知氯代产物及DOM的变化发现,在2种条件下有163种相同的氯化产物,与不存在AC时对比,AC存在时生成了不同的氯化产物中有57种。此外,AC存在时CHOCl、CHONCl和CHONSCl分子式的数量减少,而CHOSCl分子式的数量增加,并且具有芳香结构的DOM更容易被转化。通过电子自旋共振谱仪(ESR)分析发现AC表面的持久性自由基激发次氯酸钠反应生成的氯自由基(Cl·)是导致氯化产物变化的主要原因。本...     

白洋淀入湖河流水体中多溴联苯醚的浓度分布特征

对白洋淀入湖河流(府河)水体中的典型持久性有机污染物——多溴联苯醚(PBDEs)的浓度分布规律进行了综合调查和分析。结果表明:白洋淀入湖河流中总PBDEs质量浓度为38.7～216.3ng/L;以污水处理厂为分界点,各PBDEs在污水处理厂上下游水体中所占比例不同,上游段主要污染物为十溴代的BDE-209,其次为五溴代的BDE-100;经流污水处理厂后,下游段水体中未检出BDE-209,主要污染物变为四溴代的BDE-47,其次为五溴代的BDE-99、BDE-100。与污水处理厂上游段相比,下游段中一溴代的BDE-3、二溴代的BDE-10和BDE-33/28以及BDE-99、BDE-100、BDE-209均有不同程度的下降,而BDE-47略有上升。研究结果可为了解白洋淀及其上游流域PBDEs的浓度分布现状及进一步开展白洋淀生态风险评估提供数据支持。     

UV/H_2O_2及活性炭过滤对消毒副产物和条件致病菌的控制

为了考察UV/H_2O_2-活性炭过滤对水体中消毒副产物和条件致病菌的控制效果,采用原水-加氯、原水-活性炭过滤-加氯以及原水-UV/H_2O_2-活性炭过滤-加氯消毒进行了对比研究。对不同处理出水中溶解性有机碳(DOC)、生物可降解有机碳(BDOC)、有机物不同结构组成、消毒副产物、总细菌16S r RNA、三磷酸腺苷(ATP)及条件致病菌等相关指标进行测定分析。结果表明,UV/H_2O_2-活性炭过滤通过去除有机物中富里酸和腐殖酸类物质可以有效控制DOC浓度和后续消毒过程中消毒副产物三卤甲烷和卤乙酸类物质特别是三氯甲烷、二氯乙酸和三氯乙酸的生成。另外,UV/H_2O_2高级氧化也可以有效灭活颗粒黏附态和自由悬浮态的微生物,而UV/H_2O_2-活性炭过滤可以很好地控制BDOC浓度,再通过后续加氯消毒后微生物再生长能力弱,微生物活性也得到有效抑制,该工艺可以很好地控制微生物包括条件致病菌嗜肺军团菌和鸟分枝杆菌的生长。UV/H_2O_2-活性炭过滤可以很好地控制后续加氯消毒过程中消毒副产物的生成和条件致病菌的生长,有一定的应用前景。