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.     

MBR出水氯、紫外、臭氧单独与组合消毒

采用氯、紫外和臭氧单独与2种组合工艺对MBR工艺中试出水进行了消毒实验,研究了不同消毒方式对指示性微生物的去除效果以及消毒副产物三卤甲烷(THMs)生成量随有效氯投加量的变化。结果表明,组合工艺消毒效果明显优于单独消毒效果,紫外剂量为25 mJ/cm2与有效氯投加量为3 mg/L的紫外与氯组合、臭氧投加量为6 mg/L与有效氯投加量为4 mg/L的臭氧与氯组合2种工艺消毒后出水中的总大肠菌群指标均满足《污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T 18920-2002)的要求。THMs生成量随着有效氯投加量的增加而增加。相对紫外与氯组合消毒,臭氧与氯组合消毒可以大幅度降低THMs生成量,有效氯投加量为4 mg/L时,THMs生成浓度为14.11μg/L,比氯单独消毒过程降低了37.19%。     

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。     

挥发性溴代消毒副产物在不同水处理工艺过程中的变化

对中国沿海某市2个自来水厂的常规和深度水处理工艺过程中挥发性溴代消毒副产物的变化规律进行了研究。在选取的7种挥发性溴代消毒副产物中,只有一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷、二溴甲烷和三溴甲烷这4种被检出,除二溴甲烷只在深度水处理工艺过程中被检出外,其余3种化合物在2种不同水处理工艺过程中均有检出。一溴二氯甲烷和二溴一氯甲烷在常规和深度水处理工艺过程中的部分工艺段出水中的检出浓度超过了GB 5749-2006中规定的限值(饮用水中一溴二氯甲烷和二溴一氯甲烷的的浓度限值分别为60μg·L~(-1)和100μg·L~(-1)),应被给予足够的重视。挥发性溴代消毒副产物在常规水处理工艺过程中的检出浓度随水处理工艺流程而逐渐升高,而在深度水处理工艺过程中检出的挥发性溴代消毒副产物(除二溴甲烷外)浓度变化则表现为随水处理工艺流程先轻微降低后大幅升高的趋势。与常规水处理工艺相比,挥发性溴代消毒副产物在深度水处理工艺过程中的检出浓度明显低于其在常规水处理工艺过程中对应工艺段出水中的检出浓度,但对于在常规和深度水处理工艺过程中均被检出的3种挥发性溴代消毒副产物来说,它们的最大值均出现在加氯后出厂水中。     

Fe~(3+)和Cu~(2+)对饮用水氯消毒副产物三卤甲烷形成的影响

为了研究水中存在Br-的情况下,Fe3+和Cu2+对三卤甲烷(THMs)的生成及CHCl3、CHBr Cl2、CHBr2Cl、CHBr34种消毒副产物相对分布的影响,以腐殖酸模拟氯消毒过程中的前体物进行实验。结果表明,在p H为6、7和9 3种条件下,Fe3+抑制了THMs的生成,p H=6时只有CHCl3生成量随着Fe3+浓度的增加逐渐减少,其余3种消毒副产物均在增加,p H=7时4种消毒副产物浓度均减小并在Fe3+浓度为2 mg/L时生成量最低,p H=9时的生成趋势与p H=6时类似。Cu2+能促进THMs的生成,在p H为6、7和9时,当加入0.5 mg/L Cu2+时,THMs总量分别增加了16.7%、22.6%和2.5%,随着p H增加,THMs总量增加。在3种p H环境中,Cu2+对THMs生成的影响大于Fe3+,在偏酸性环境中,Fe3+影响THMs生成,产生的致癌风险高,当金属离子浓度为2.5 mg/L时,致癌风险相差最高为15%,在中性和偏碱性环境中,Cu2+影响THMs生成,产生的致癌风险高。     

不同消毒剂对饮用水中可同化有机碳的影响

以某地表水为原水（TOC为5．3mg／L），研究了氯、氯胺和臭氧3种消毒剂对可同化有机碳（AOC）的影响。结果表明，投加1mg／L氯氧化30min就会使AOC升高近3倍。投加3种剂量（1、2、3mg／L）的氯胺，氧化30min时AOC增加不到1倍；氧化24h时AOC浓度均比30min时的高，这说明氯胺的作用机理与氯不同。投加臭氧2．0mg／L氧化30min时可使AOC增加2．4倍；当臭氧质量浓度大于2．0mg／L时，AOC开始下降，这说明一部分中间产物进一步被氧化成了二氧化碳和水。     

南方某市饮用水源三氯乙醛生成特性

以我国南方某市饮用水源为研究对象,分析了不同反应条件下的三氯乙醛(CH)生成情况、CH与常规消毒副产物(DBPs)的相关关系及水质指标与CH生成势(CHFP)的相关关系。结果表明,5~35℃温度范围内,CH生成量随着温度的升高而逐渐升高,45℃时,反应约30 h后CH降解速率大于生成速率,生成量逐渐减少;CH生成量随着p H的升高而逐渐降低,当p H=11时,CH已经完全降解;Cl_2∶TOC=1∶1~4∶1(质量比)时,CH的生成量随着加氯量的增加而增加,但是当Cl_2∶TOC4∶1时,CH的生成量基本保持不变。CH与两类常规DBPs(三卤甲烷(THMs)和卤乙酸(HAAs))之间均为正相关关系,且CH与卤乙酸(HAAs)的相关关系更为显著。与UV_(254)和SUVA_(254)相比,CHFP与TOC线性关系更为显著,可以根据原水的TOC来简单预测水体中的CHFP。     

酪氨酸氯化过程中光谱变化特征及消毒副产物的生成规律

考察酪氨酸在不同投氯量条件下氯化后的余氯,紫外吸光度值和荧光光谱,以及消毒副产物对羟基苯乙腈(4-HBC)的生成特性。结果表明,随着投氯量的增加,余氯呈现先增加再减小再增加的趋势。在投氯量为0～0.5 mmolCl2/L时,增加投氯量可提高氯化后溶液的UV254、UV274和UV280值以及4-HBC的生成量,表明低投氯量时氯化可提高溶液中不饱和键的含量;而投氯量为0.5～1 mmol Cl2/L时,增加投氯量降低UV254、UV274和UV280值以及4-HBC的生成量,表明过量的氯亦可破坏溶液中的不饱和键。荧光光谱测试实验亦发现:在投氯量为0.05 mmol Cl2/L时,酪氨酸溶液氯化后的荧光峰强度明显增加,表明氯化可生成荧光强度较高的产物。过量的氯(0.5～1 mmol Cl2/L)则可破坏溶液中的荧光结构,降低荧光峰强度直至未检出。     

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。     

Al_2(SO_4)_3和FeCl_3混凝对红枫湖溶解性有机质的去除及卤代烃控制的影响

以三价阳离子(Al_2(SO_4)_3和FeCl_3)为混凝剂,在不同的投加量和水力条件下对贵阳市红枫湖取水口处溶解性有机质(DOM)的去除和卤代烃(THMs)生成势控制变化趋势进行研究。实验结果表明,在不同的混凝条件下,对DOM的去除率在60%左右,随着快速搅拌速率的增加,去除率略有提高;UV_(254)的去除率为85%左右,不同的混凝剂投加量和水力条件对其影响不大。混凝前后DOM的THM生成势降低约60%,二氯一溴甲烷(CHCl_2Br)和一氯二溴甲烷(CHClBr_2)占THMs的80%以上;对于不同的混凝剂类型,投加量和水力条件均对THMs生成势变化没有明显差异。三维荧光光谱(3DEEM)结果表明,DOM中腐殖酸部分在混凝过程中有较大去除,红外光谱(FTIR)验证了混凝去除的基团主要为羰基(C=O)的类共轭结构。而在强化混凝过程中没有得到较大去除的内源有机质(藻源有机物)可能是混凝后THMs的主要前体物质。因此,传统的混凝工艺主要去除DOM的腐殖酸部分,还需要结合其他的预处理方法对DOM中的其他组分进行有效去除,以控制THMs的生成势,提高饮用水的安全性。     

基于生物稳定性的贮存水水质变化规律及消毒策略

通过对贮存水中可同化有机碳(AOC)、微生物再生长潜能(BRP)及细菌总数(HPC)等微生物指标变化规律的了解,探究饮用水贮存过程中细菌二次生长、生物稳定性下降等问题。结果表明:在贮存过程中,HPC呈现先上升后下降的趋势;而AOC及BRP则在贮存初期(2 d内)出现上升,后基本保持稳定。通过向贮存水中投加不同浓度的氯或氯胺,研究了不同种类、不同浓度的消毒剂对贮存水HPC的影响及其衰减速率的变化规律。结果表明:随着氯或氯胺初始投加量的增加,HPC开始增加及达到峰值所需时间延长,且HPC峰值下降;当氯或氯胺初始投加量达到1.0 mg·L~(-1)以上,贮存水中氯残留量0.05 mg·L~(-1)或氯胺残留量0.5 mg·L~(-1)时,即可保证贮存过程HPC100 CFU·mL~(-1)。与氯消毒相比,氯胺消毒剂的衰减速率更为缓慢,可长期维持贮存水中较高的消毒剂残留,进而控制贮存水中HPC处于相对较低的范围,更有利于保证贮存水生物的稳定性。     

氯消毒对城市污水中DOM的三维荧光特性影响

在城市污水二级出水氯消毒过程中,通过对溶解性有机物(DOM)的三维荧光光谱(3DEEM)分析及反应过程中三卤甲烷(THMs)生成量的连续测定,分析各类荧光物质随加氯反应时间的变化规律,探讨其与THMs生成量之间的关系,以此来推测THMs的主要前驱物质。结果表明,加氯后0～6 h内,各反应时间点三维荧光光谱图的等高线的密集程度较原二级出水明显降低,荧光峰的荧光强度减少40%～70%,说明DOM与氯发生反应,芳香构造化程度及不饱程度降低,从而失去荧光特性。其中,简单芳香族蛋白质(酪氨酸类)、腐殖酸类及富里酸类物质在加氯前后荧光强度变化较大,是生成THMs的主要前驱物质。THMs的生成量随反应时间的增加呈现明显的上升趋势,15 min内各类荧光特性有机物的荧光强度减少约50%左右,同时生成了50.17%的THMs。     

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-...     

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。     

氯消毒再生水中4种卤乙酸的测定和影响因素分析

再生水在回用过程中氯消毒副产物对人体产生的危害逐渐引起人们的关注.在USEPA552.3(2003)标准方法的基础上,建立了适用于检测再生水中氯消毒副产物4种卤乙酸(haloacetic acids,HAAs)的分析方法,并对加氯量、UV254、氨氮浓度等影响因素及控制方法进行了研究.研究表明,方法前处理过程简单、安全,内标、HAAs组分峰在谱图分辨良好;4种HAAs在浓度范围1～150 μg/L内呈线性关系,校准曲线相关系数均大于0.999;加标回收率在82.27％～119.9％之间,满足标准方法的要求;HAAs浓度随加氯量的增大而增大,随氨氮浓度的增大而减小,随UV254的变化不明显;先加氨后加氯的消毒方式产生的HAAs浓度最低,两点加氯产生的HAAs总量要少于单一点加氯.     

饮用水中三卤甲烷的生成机理与影响因素研究进展

在饮用水消毒过程中,氯会与天然有机物(NOM)等反应生成消毒副产物(DBPs),三卤甲烷(THMs)是一种主要的DBPs,长期低浓度的THMs暴露对人体有一定的健康风险。THMs和其前驱物种类繁多、生成机理复杂且影响因素诸多,如何抑制消毒过程中THMs的形成是饮用水安全领域的研究热点。通过查阅大量文献,从THMs形成机理及影响因素等方面归纳了目前THMs研究现状,总结了甲基酮、腐殖酸、氨基酸、β-二酮等重要前驱物生成THMs的反应途径,探讨了操作条件以及离子对THMs生成的影响,对该领域未来研究方向进行了展望。     

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。     

臭氧对饮用水管网中溶解性有机物的影响

利用生物膜环状反应器模拟配水管网系统,将水厂砂滤池出水经过臭氧氧化后投加氯然后进入该模拟管网,另外把水厂砂滤池出水加氯后通入另一模拟管网作为对照实验。通过对两管网出水余氯、总铁、浊度、溶解性有机物(DOC)、以及消毒副产物三卤甲烷(THMs)、卤乙酸(HAAs)生成情况的测定,研究了饮用水臭氧处理对管网出水水质的影响。单因素方差分析结果表明,两管网出水的余氯、总铁、浊度以及THMs、HAAs含量相差不大,但DOC在臭氧氯管网中消耗较多。同时通过高效凝胶色谱(HPSEC),红外光谱(FTIR)和三维荧光光谱(EEM)表征了不同管网进出水DOC变化,结果表明,臭氧氧化后的管网出水中溶解性有机物荧光光谱中三区富里酸和五区腐植酸荧光峰值(ФⅢ+Ⅴ,n)减小较多,管网出水消毒副产物稍有增加。     

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。