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.     

饮用水氯消毒副产物控制技术研究进展

依据新颁布的《生活饮用水卫生标准》对饮用水氯消毒副产物控制技术进行了具体的论述,介绍了替代消毒剂、前体物去除和副产物去除等控制技术的应用效果和局限性,分析了安全高效的多级屏障组合消毒工艺在控制消毒副产物中的应用前景。     

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.     

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.     

高藻期控制消毒副产物及其前体物的优化工艺组合

为实现在控制藻类的同时减少副产物生成量,比较了预氧化＋常规工艺、预氧化＋常规＋深度处理2类共7种组合工艺对消毒副产物及其前体物的去除特性.试验结果表明,藻类是重要的前体物,在本试验原水中,藻类贡献了20%左右的卤乙酸和三卤甲烷前体物.气浮工艺是高藻期除藻的核心工艺,同时也可以去除一部分消毒副产物前体物.臭氧、高锰酸钾也有很好的杀藻效果和前体物去除效果.采用臭氧或高锰酸钾预氧化＋常规＋臭氧-活性炭工艺的组合对消毒副产物及其前体物的去除效果最佳.顺序氯化工艺比游离氯消毒减少卤乙酸生成量42.0%～45.9%,减少三卤甲烷生成量22.5%～71.4%.     

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。     

饮用水氯化消毒过程的动力学模型研究进展

饮用水氯化消毒的安全性问题一直是水处理领域的研究重点,其氯化消毒过程动力学过程模型的建立,对于饮用水含氯量监测、评价及生成消毒副产物的控制具有重要意义。本文概述了饮用水氯化消毒过程的有关动力学模型研究现状及进展,从模型依据的机理和表达形式等方面分析了饮用水氯化消毒过程的动力学模型研究进展,介绍了广泛应用的几种模型,如Clark自由氯衰减模型、Valentine氯胺衰减模型等,通过对相关模型的原理、异同点、优缺点、适用性的对比及对影响模型的因素分析,对氯化消毒过程中动力学模型的今后发展趋势作了展望。     

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.     

绿色水处理剂高铁酸盐在水处理领域中的应用进展

高铁酸盐是饮用水和废水处理中一种多功能绿色环保水处理剂,因其具有高效的氧化、混凝、消毒杀菌能力,且不产生有毒有害的物质,在水处理领域中已受到广泛关注。为全面、系统地剖析高铁酸盐在水处理领域中现有的研究成果,运用知识图谱分析工具VOSviewer对来自中国知网(CNKI)数据库和Web of Science(WOS)数据库的1038篇文献进行了可视化定量分析并辅助定性分析。结果表明:1975—2019年期间,高铁酸盐在水处理领域中应用的研究历经了起步、快速发展、相对稳定的三个阶段;从关键词共现网络图谱分析可知,现阶段的研究热点主要集中在高铁酸盐对饮用水消毒的副产物和对新兴污染物的控制研究方面,研究方向主要是高铁酸盐与污染物的反应动力学、反应机理等。文章总结了高铁酸盐分别作为氧化剂、混凝剂和消毒剂时其对有机/无机污染物、藻类、异味、消毒副产物等的去除和控制作用效果,以期为高铁酸盐在水处理领域中的应用提供理论借鉴和技术支撑。     

臭氧氧化过程中副产物亚硝基二甲胺的生成

亚硝基二甲胺(NDMA)是在氯/氯胺消毒中发现的一种新型消毒副产物,具有强烈致癌性,引起人们广泛关注。然而,近年来在水处理中应用日益广泛的臭氧氧化工艺中也发现了NDMA的生成,给臭氧应用提出了挑战且可能对后续消毒工艺造成很大威胁。该文从生成情况、前体物、影响因素、生成机理4个方面介绍臭氧氧化过程中生成副产物NDMA的研究进展。总结了国内外臭氧氧化工艺中NDMA的生成情况;介绍了易与臭氧反应生成NDMA的前体物及其结构特征;归纳了影响臭氧氧化生成NDMA的因素,主要包括臭氧量、pH值、溴离子3个方面;重点评述前体物与臭氧反应生成NDMA路径,主要包括甲醛催化亚硝化、N_2O_4亚硝化和偏二甲肼(UDMH)3条路径;最后展望副产物NDMA在臭氧氧化工艺中生成的研究方向。     

Disinfection by-product (DBP) research in China: Are we on the track?

Disinfection by-products (DBPs) formed during water disinfection has drawn significant public concern due to its toxicity. Since the first discovery of the trihalomethanes in 1974, continued effort has been devoted on DBPs worldwide to investigate the formation mechanism, levels, toxicity and control measures in drinking water. This review summarizes the main achievements on DBP research in China, which included: (1) the investigation of known DBP occurrence in drinking water of China; (2) the enhanced removal of DBP precursor by water treatment process; (3) the disinfection optimization to minimize DBP formation; and (4) the identification of unknown DBPs in drinking water. Although the research of DBPs in China cover the whole formation process of DBPs, there is still a challenge in effectively controlling the drinking water quality risk induced by DBPs, an integrated research framework including chemistry, toxicology, engineering, and epidemiology is especially crucial.     

饮用水中的消毒副产物及其控制策略

消毒副产物（disinfection by-products,DBPs）是在饮用水消毒时由消毒剂与有机或无机前体物反应生成的一类次生污染物,其由于具有致癌、致畸和致突变的三致特性在全球范围内广受关注.聚焦于饮用水中的DBPs,介绍了DBPs的主要分类和研究历程,汇总了多地饮用水中常见DBPs的浓度水平以及全球饮用水水质标准对DBP指标的管控要求.随后系统介绍了饮用水中DBPs的控制策略,包括源头控制、过程控制、末端控制以及协同控制这4大类,并对各类控制方法的优缺点进行了分析.评述了中国的DBPs研究的现有水平和未来趋势,并展望了未来有关DBPs控制方法的研究方向.一方面,在评价某种工艺或技术对DBPs的控制效果时需要考虑DBPs浓度和水质综合毒性的变化,另一方面,建议关注耦合源头、过程和末端控制技术的协同控制方法,兼顾从源头到龙头每个节点,实现对饮用水中各类DBPs的高效控制.     

Formation and control of disinfection byproducts and toxicity during reclaimed water chlorination: A review

Chlorination is essential to the safety of reclaimed water; however, this process leads to concern regarding the formation of disinfection byproducts (DBPs) and toxicity. This study reviewed the formation and control strategies for DBPs and toxicity in reclaimed water during chlorination. Both regulated and emerging DBPs have been frequently detected in reclaimed water during chlorination at a higher level than those in drinking water, indicating they pose a greater risk to humans. Luminescent bacteria and Daphnia magna acute toxicity, anti-estrogenic activity and cytotoxicity generally increased after chlorination because of the formation of DBPs. Genotoxicity by umu-test and estrogenic activity were decreased after chlorination because of destruction of toxic chemicals. During chlorination, water quality significantly impacted changes in toxicity. Ammonium tended to attenuate toxicity changes by reacting with chlorine to form chloramine, while bromide tended to aggravate toxicity changes by forming hypobromous acid. During pretreatment by ozonation and coagulation, disinfection byproduct formation potential (DBPFP) and toxicity formation potential (TFP) occasionally increase, which is accompanied by DOC removal; thus, the decrease of DOC was limited to indicate the decrease of DBPFP and TFP. It is more important to eliminate the key fraction of precursors such as hydrophobic acid and hydrophilic neutrals. During chlorination, toxicities can increase with the increasing chlorine dose and contact time. To control the excessive toxicity formation, a relatively low chlorine dose and short contact time were required. Quenching chlorine residual with reductive reagents also effectively abated the formation of toxic compounds.     

溶解性有机氮乙酰胺氯化生成饮用水THMs的影响因素研究

氯化消毒可以有效杀灭细菌,但同时会产生危害人体健康的消毒副产物(DBPs).溶解性有机氮(DON)是DBPs的重要前体物,为考察DON对THMs的影响,首次选取乙酰胺(AcAm)作为前体物DON的代表物质,采用Plackett-Burman和Box-Behnken方法设计试验,考察了AcAm初始浓度、加氯量、pH、温度、溴离子浓度和反应时间等因素对三卤甲烷(THMs)生成的影响.结果表明,在AcAm生成THMs的过程中,AcAm初始浓度、pH和反应温度3个因素的影响程度较小,溴离子、有效氯和反应时间3因素的影响较大,其中溴离子的影响最为显著.溴离子浓度一定时,改变有效氯的含量,生成的THMs总量变化不大,溴离子对THMs的生成有一定的催化作用,控制溴离子的浓度是减少AcAm生成THMs的有效措施.在有效氯为8.77 mg/Ｌ、溴离子为0.77 mg/Ｌ及接触时间为6.20 h的条件下,THMs存在最大生成量为45.82 μg/L.随着反应时间的推移,溴分配系数n呈上升趋势,控制消毒反应时间,是减少THMs致癌风险的有效方法.同时探讨了AcAm生成THMs的反应路径,表述了溴离子的催化作用机制.     

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。     

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.     

饮用水消毒副产物—卤乙酸的分析检测

卤乙酸是氯化消毒饮用水中一类主要的消毒副产物 ,由于存在的广泛性和潜在的健康危害 ,许多国家和卫生组织相继将其列为饮用水常规监测项目 ,而我国至今还没有相关规定 ;为更好地控制饮用水中卤乙酸的形成 ,世界各国科研人员先后研究和开发出了性能逐趋完善的多种分析检测方法 ;在大量国内外文献调研的基础上 ,对卤乙酸的各种分析检测方法进行系统的介绍 ,并指明今后的发展方向     

辐照降解饮用水氯化消毒副产物的研究

以60Co-γ和高能电子束为辐照源,对TCA和DCA水溶液以及模拟水加氯消毒后的水溶液进行了辐照降解研究。结果表明:辐照技术能有效地降解饮用水氯化消毒副产物,并且还能够抑制消毒副产物的进一步生成,这对于消毒后饮用水质量的保持有着十分重要的意义。     

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.