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。     

污水厂出水DOM的分级及三卤甲烷生成势研究

研究目的在于调查寒冷季节城市污水处理厂出水中天然有机物化学组分分级,探讨各分级组分与消毒副产物生成潜能间之关系。采集污水厂二级出水,以三种不同树脂把污水厂出水中有机物分离成六类不同组分,其中A水厂含量最高的物质为亲水酸性物质(33%)而B水厂的疏水性中性物质含量最多约占总有机物的64%。从总体来看两水厂的疏水性物质含量大于亲水性物质含量,疏水性物质的三卤甲烷生成势也较大,是水体中消毒副产物的主要前驱物质。疏水性有机物质较多,代表受生活污水污染严重,得知该城市污水主要受民生污染较多。     

长江沿线城市水源氯(胺)化消毒副产物生成潜能研究

以长江上游重庆、中游武汉、下游上海等大城市的长江饮用水源为研究对象,在对溶解性有机物分子量和亲疏水性分离的基础上,分别采用氯和氯胺两种方式消毒,对比分析了相同时期沿江这些城市原水中氯(胺)化常规和新兴含氮消毒副产物生成潜能的分子组成规律.研究表明,重庆、武汉、上海三地的溶解性有机物均以小分子前体物为主,主要分布在<1kDa的区间内,且以强疏水性成分和亲水性成分为主,原水经氯(胺)化可产生三卤甲烷、卤乙酸、卤乙腈、三氯硝基甲烷等类型的消毒副产物;三地的氯(胺)化主要的含碳消毒副产物(C-DBPs)和含氮消毒副产物(N-DBPs)生成潜能均在<1kDa的区间内最大,从上游到下游,在<1kDa的区间内的生成潜能占各自总潜能比例逐渐增加.三地的氯(胺)化的C-DBPs和N-DBPs生成潜能均以强疏水性组分或亲水性组分为主,且氯胺化可导致亲水性组分C-DBPs和N-DBPs生成潜能所占总量比例增加.     

污水中溶解性有机物组分特性及其氯消毒副产物生成潜能

以城市污水厂二级出水为研究对象,采用大孔吸附树脂将污水中溶解性有机物分离成亲水性物质、疏水酸性物质、疏水中性物质和疏水碱性物质4个组分,分析了各组分的有机物特性、三维荧光光谱特征和氯消毒副产物生成潜能.结果表明,亲水性物质和疏水酸性物质分别占水样中溶解性有机碳的33%和30%,其中亲水性物质相对含有较多的生物源腐殖质类物质,疏水酸性物质相对含有更多的芳香族蛋白质和溶解性微生物代谢产物类物质.氯消毒后,亲水性物质的三卤甲烷生成潜能分别为630.4μg.L-1,占污水三卤甲烷生成潜能的73.7%.亲水性物质和疏水酸性物质的卤乙酸生成潜能分别为644.6μg.L-1和123.2μg.L-1,是污水氯消毒副产物的主要前体物.     

人工地下水回灌过程中溶解性有机物的去除及变化

在实验室通过模拟土壤柱研究了人工地下水回灌过程中溶解性有机物的去除及其三卤甲烷生成势和三卤甲烷生成活性的变化.利用XAD树脂将回灌水中的溶解性有机物分为3个部分：疏水性有机酸、过渡亲水性有机酸和亲水性有机物.疏水性有机酸的三卤甲烷生成活性高于过渡亲水性有机酸和亲水性有机物.土壤含水层处理（SAT）对亲水性有机物的去除率为68.51%,对疏水性有机酸和过渡亲水性有机酸的去除率分别为58.64%和41.86%.经SAT系统处理后,溶解性有机物及各有机组分的三卤甲烷生成势减少,而三卤甲烷生成活性升高.疏水性有机酸是生成三卤甲烷的主要有机组分.亲水性有机物在SAT系统进水中的三卤甲烷生成活性较低,但由于含量高,三卤甲烷生成势也较大.而过渡亲水性有机酸由于含量和三卤甲烷生成活性较低,三卤甲烷生成势也较低.     

配水管网中生物稳定性和消毒副产物的变化及相关性

研究了上海市2条不同水源水厂配水管网中可同化有机碳（AOC）、三卤甲烷（THMs）和卤乙酸（HAAs）的变化情况,并对饮用水生物稳定性和消毒副产物间的相关性进行了分析.结果表明,管网中AOC和HAAs含量受余氯和微生物活动双重作用的影响,在距水厂较近、余氯较高的管网中,可能因氯与有机物继续反应出现上升,在余氯较低的管网末梢则因为微生物降解作用使含量下降;THMs含量则只受余氯的影响,随管网延伸持续增长.HAAs与AOC含量间存在较好的线形关系,前体物间具有相似性,THMs与AOC含量间呈正相关性;作为饮用水安全性的2个重要方面,生物稳定性和消毒副产物间具有内在的关联性.     

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.     

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.     

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.     

水中天然有机物的分类特性及其卤代活性

利用XAD树脂对原水中的天然有机物进行富集分类 ,将其分为腐植酸、富里酸、亲水酸和其它亲水物质等 4种有机组分 .考察了原水中各有机组分的分布及其在加氯消毒过程中的三卤甲烷生成量、生成速度及耗氯量情况 .研究结果表明 ,原水中的主要成分是富里酸 ,占有机物总量的50.7% ,其它3种成分所占比例相对较小 ;原水具有较高的三卤甲烷生成能力 ,富里酸是生成三卤甲烷的主要有机组分 ;对各有机组分卤代活性的研究表明 ,腐植酸、富里酸和亲水酸具有较高的卤代活性 ,其它亲水物质的卤代活性较低 ;从各有机组分的三卤甲烷生成速度及与氯反应速度来看 ,腐植酸、富里酸及亲水酸具有较快的三卤甲烷生成速度 ,与氯的反应速度也较快 ,而其它亲水物质的三卤甲烷生成速度及与氯的反应速度均较低 .     

水体冻结过程中卤乙酸前体物在水-冰体系中的分配研究

通过室内模拟试验,研究了水体冻结过程中,水体中溶解性有机物(DOM)和卤乙酸前体物在水-冰体系中的分配规律.按照DOM在XAD树脂上的吸附特性将其分为5个部分:疏水性有机酸(HPO-A),疏水性中性有机物(HPO-N),过渡亲水性有机酸(TPI-A),过渡亲水性中性有机物(TPI-N)和亲水性有机物(HPI).结果表明:在水体冻结过程中,5种DOM组分在水相中的DOC浓度均随冷冻时间的增长而增加,呈现冷冻浓缩效应.与溶解性有机碳(DOC)所表征的整体有机物相比,5种DOM组分中的卤乙酸(HAAs)前体物更倾向于停留在水相中浓缩.在5种DOM组分中,HPI是主要的HAAs前体物.5种DOM组分在未冻结水中的UV-254与HAAFP均表现出一定相关性,其中HPO-A, TPI-A和HPI的UV-254与HAAFP达到极显著水平.然而在融冰水中,这5种DOM组分的UV-254与HAAFP的相关性均不显著.     

氯对饮用水中可同化有机碳的影响

通过分析太湖水的分子量分布变化以及亲疏组分,考察氯反应生成AOC的效果和机理.结果表明,弱疏组分的AOC生成量最大,其次为强疏,中亲和带负电亲水的生成量最少.氯主要与小分子的疏水性有机物反应,AOC的生成量最多.通过考察深度处理工艺的有机物分子量以及组分的变化,发现疏水性有机物呈逐渐下降而亲水性组分呈上升的趋势,表明氯化产生的AOC呈减少趋势.小分子的疏水性有机物是主要的氯化AOC的前体物.     

Changes in different organic matter fractions during conventional treatment and advanced treatment

XAD-8 resin isolation of organic matter in water was used to divide organic matter into the hydrophobic and hydrophilic fractions. A pilot plant was used to investigate the change in both fractions during conventional and advanced treatment processes. The treatment of hydrophobic organics (HPO), rather than hydrophilic organicas (HPI), should carry greater emphasis due to HPO’s higher trihalomethane formation potential (THMFP) and haloacetic acid formation potential (HAAFP). The removal of hydrophobic matter and its transmission into hydrophilic matter reduced ultimate DBP yield during the disinfection process. The results showed that sand filtration, ozonation, and biological activated carbon (BAC) filtration had distinct influences on the removal of both organic fractions. Additionally, the combination of processes changed the organic fraction proportions present during treatment. The use of ozonation and BAC maximized organic matter removal e ciency, especially for the hydrophobic fraction. In sum, the combination of pre-ozonation, conventional treatment, and O3-BAC removed 48% of dissolved organic carbon (DOC), 60% of HPO, 30% of HPI, 63% of THMFP, and 85% of HAAFP. The use of conventional treatment and O3-BAC without pre-ozonation had a comparable performance, removing 51% of DOC, 56% of HPO, 45% of HPI, 61% of THMFP, and 72% of HAAFP. The e ectiveness of this analysis method indicated that resin isolation and fractionation should be standardized as an applicable test to help assess water treatment process e ciency.     

Disinfection byproduct precursor removal by enhanced coagulation and their distribution in chemical fractions

Raw water from the Songhua River was treated by four types of coagulants, ferric chloride(FeCl3), aluminum sulfate(Al2(SO4)3),polyaluminum chloride(PACl) and composite polyaluminum(HPAC), in order to remove dissolved organic matter(DOM). Considering the disinfection byproduct(DBP) precursor treatability, DOM was divided into five chemical fractions based on resin adsorption.Trihalomethane formation potential(THMFP) and haloacetic acid formation potential(HAAFP) were measured for each fraction. The results showed that hydrophobic acids(HoA), hydrophilic matter(HiM) and hydrophobic neutral(HoN) were the dominant fractions.Although both HoN and HoA were the main THM precursors, the contribution for THMFP changed after coagulation. Additionally,HoA and HiM were the main HAA precursors, while the contribution of HoN to HAAFP significantly increased after coagulation.HoM was more easily removed than HiM, no matter which coagulant was used, especially under enhanced coagulation conditions.DOC removal was highest for enhanced coagulation using FeCl3 while DBPFP was lowest using PACl. This could indicate that not all DOC fractions contained the precursors of DBPs. Reduction of THMFP and HAAFP by PACl under enhanced coagulation could reach51% and 59% respectively.     

阿哈水库DOM的分离及其对消毒副产物的贡献

为研究高原喀斯特湖库DOM（dissolved organic matter,溶解性有机质）的组成及其化学特征对DBPs（disinfection by-products,消毒副产物）生成路径的影响,以西南喀斯特地区贵阳市阿哈水库的DOM为研究对象,结合XAD大孔树脂分离技术,通过化学表征〔包括UV-Vis（紫外-可见光光谱）、FTIR（红外光谱）和3D-EEM（三维荧光光谱）〕手段来研究各组分对C-DBPs（含碳消毒副产物）和N-DBPs（含氮消毒副产物）的生成贡献.不同组分芳香性的大小依次为HON（憎水中性物）> HIB（亲水碱）> HOA（憎水酸）> HIN（亲水中性物）≈HIA（亲水酸）> HOB（憎水碱）.憎水与亲水DOM的DBPs生成潜能相近.其中,HON最高,其次为HIB和HOA.HIB和HOA的主要卤代反应位分别来源于藻类有机物的蛋白质和富里酸,而HON的DBPs生成潜能的贡献主要为分子中的芳香和共轭不饱和结构.HIA和HIN的构成主要为脂肪烃,贡献较低的DBPs的生成潜能.对于C-DBPs,THMs和HAAs的生成潜能总体相近,不同组分的差异明显.对于N-DBPs,卤乙腈的生成潜能占80%以上,憎水DOM的贡献较高.DBPs的生成路径从UV-Vis、FTIR和3D-EEM的官能团和特征峰解析结果中均得到了较好的响应.      

天然水体溶解性有机物(DOM)分级组分对典型城市源污染的荧光响应

运用化学(树脂)分级方法和三维荧光光谱技术,从总体溶解性有机物(DOM)到DOM各分级组分,逐步深入考察其总体分级特征及各组分三维荧光特征对典型城市生活源污染的响应特征和机理. 总体DOM分级特征对污染的产生和变化响应较弱,而DOM的分级组分对生活源污染具有较好的响应特性. DOM的总体分级特征表明,无污染的源头水DOM中以憎水酸(HoA)为主(相对含量最高),其次为亲水性物质(HiM),而受污染水体DOM中的憎水性碱和中性物质(HoBN)及弱憎水酸(WHoA)的绝对含量和相对含量均明显增高,表明用HoBN和WHoA组分相对含量的增加指示污染的增加具有一定的可行性. 研究各分级组分的三维荧光光谱结构特征表明,HoA,HoBN及HiM均对城市源污染具有良好的响应特性,受污染水体的HoA和HoBN组分荧光特征信息更为突出和丰富,且主要为具有紫外吸收的生物代谢类蛋白物质;最为特异的是WHoA组分,其在源头水中主要为含共轭结构的富里酸类物质,而在受污染水体中该类物质几乎消失且荧光响应也急剧降低. 分析式分级法获得的水体DOM主要分级组分对城市源污染具有较好的响应特性.      

南方天然水体DOM的化学分级、变化特征及三卤甲烷生成势(THMFP)特性研究

采用XAD树脂吸附法,在春季内(3～5月)连续对南方深圳水库中的水体溶解性有机物(DOM)进行化学分级表征.结果表明,天然水体DOM的总量和单个化学分级组分含量在一个季节会发生一定的波动,但总的分布特征在季节内未发生根本变化,即憎水酸(HoA)和亲水部分(HiM)浓度始终较高,而憎水碱(HoB)、憎水中性物(HoN)、弱憎水酸(WHoA)浓度则相对较低.同时,选取代表性时间点对DOM各化学分级组分进行了消毒副产物三卤甲烷生成势(THMFP)的研究,发现三卤甲烷(THMs)的主要前驱物为憎水和弱憎水有机部分,对THMFP的贡献共占约80%.进一步研究发现,憎水中性物、憎水酸、弱憎水酸的THMs生成能力较强,总体上与紫外吸收能力基本一致;但弱憎水酸表现略有不同,其SUVA(100×UV254/DOC)值并不十分突出,但三卤甲烷生成能力却明显较高,说明DOM的紫外吸收特性不能完全作为THMFP特性的替代指标.亲水物质(HiM)的SUVA值也不高,但其THMs生成能力接近憎水酸部分,值得水处理工艺研究重点关注.     

北京市道路雨水径流溶解性有机物化学组分特性

为探究北京市道路雨水径流溶解性有机物（DOM）的化学特性,采用三维荧光光谱、紫外-可见吸收光谱及红外光谱技术,对北京市不同交通密度道路雨水径流溶解性有机物的化学组分进行分析.结果表明,北京市道路雨水径流DOM以疏水性组分为主,且主要为疏水中性组分.道路雨水径流DOM亲水性组分主要由类芳香蛋白物质组成,疏水性组分除含大量类芳香蛋白物质外,还含有大量类富里酸物质.道路雨水径流DOM疏水性组分的芳香化程度较高、腐殖化程度较低,亲水性组分与之相反.道路雨水径流DOM酸性组分中含异构化的羧基和苯环等官能团,碱性组分和中性组分中多含醚键、酯基、酚类和醇类等官能团.交通密度对道路雨水径流DOM化学组分的物质组成、特性等无明显影响,仅影响各化学组分中的物质含量;交通密度越大,各化学组分中物质的含量越多和芳香化程度越高,腐殖化程度越低.     

不同组分的有机物对膜过滤通量下降的影响

采用DAX-8、XAD-4、IRA-958型树脂将自来水中有机物分离成强疏水性、弱疏水性、极性亲水性、中性亲水性有机物,以聚偏氟乙烯、聚醚砜、醋酸纤维3种材质的膜对各组分水样进行膜过滤试验,研究不同组分的有机物对膜过滤通量的影响.结果表明,过滤原水时,PES膜、PVDF膜和CA膜的通量分别比初始通量下降了67%、 59%和19%,表明疏水性越强的膜,越容易造成污染.就各种组分对通量的影响而言,过滤中性亲水性组分的通量下降为初始通量的41%～75%,而弱疏水性组分为6%～33%,表明中性亲水性组分对膜过滤通量的影响最大.3种膜中,CA膜对中性亲水性组分的截留率最高,达14.69%,但通量下降程度却最小,说明膜通量下降的程度并不与有机物截留总量正相关.对膜污染机制进行探讨后发现,对于截留分子量较大的超滤或微滤膜,相对分子质量>3×10⁴的中性亲水性组分通过堵塞膜孔内部,从而造成严重的膜污染;而对于截留分子量较小的超滤膜,中性亲水性组分由于无法进入膜孔,主要在膜表面形成滤饼层,从而对膜通量的影响较小.