操作条件及水质对海水氯消毒过程中消毒副产物生成的影响

氯消毒广泛应用于海水利用的预处理过程中,以减少生物膜淤积,而消毒过程会导致各类消毒副产物(DBPs)的生成,可能会对海洋生态环境具有潜在危害。系统研究了操作条件和水质对海水氯化消毒过程中生成三卤甲烷(THMs)、卤乙腈(HANs)和卤乙酸(HAAs)的影响。结果表明,氯投加量对DBPs生成的影响最大,随着投氯量的增加,THMs、HANs和HAAs的生成量显著增加,在反应初期随反应时间的延长而增加,随后HANs和HAAs的生成量开始缓慢降低而THMs基本保持不变。随着温度升高,THMs的生成量稳步增加,而HAAs和HANs在分别达到30,25℃后生成量达到最大值,之后随温度的升高而降低。p H对THMs、HANs和HAAs生成的影响相反,在酸性条件下HANs和HAAs的生成量最多,而在碱性条件下THMs的生成量最多。THMs、HANs和HAAs的生成量随溴离子浓度的改变无明显变化,但是随着氨氮浓度的升高,THMs、HANs和HAAs的生成种类和生成量均有明显降低。     

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.     

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.     

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.     

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%.     

饮用水含氮与含碳消毒副产物的生成潜能及其毒性

消毒副产物生成潜能测试常用于表征水中消毒副产物的前体物含量.不同于三氯甲烷等含碳消毒副产物,二卤代乙腈（DHANs）与二卤代乙酰胺（DHAcAms）等含氮消毒副产物在氯消毒的余氯存在下易分解,并且在氯胺消毒过程中可由氯胺提供氮源生成,因此常用于含碳消毒副产物的生成潜能测试方法（如Krasner提出的测试法）可能无法有效揭示DHANs与DHAcAms的前体物水平.本研究以三氯甲烷和氯醛两种含碳消毒副产物为对比,考察DHANs与DHAcAms在饮用水氯消毒与氯胺消毒过程中不同投氯量与反应时间下的生成量,识别最大生成量对应的消毒条件,以便更好地评估水样中DHANs与DHAcAms的前体物浓度.同时,对消毒过程中生成的这些挥发性消毒副产物进行毒性评价.结果显示,两个水样氯消毒的DHANs与DHAcAms生成量分别为6.19~40.08、1.34~15.75 nmol·mg^-1（mg^-1以TOC计）;氯胺消毒的DHANs与DHAcAms生成量分别为2.63~21.46、18.43~49.99 nmol·mg^-1.Krasner测试法条件下的DHANs与DHAcAms生成量均最低.在投氯量为TOC+8×NH₃-N、反应时间为24 h的氯消毒条件下,氯胺投加量20×TOC、反应时间为3 d的氯胺消毒条件下,两个水样具有最高水平的DHANs与DHAcAms生成量,并且消毒副产物毒性也高于Krasner法测试条件下的毒性水平.因此,氯消毒采用投氯量TOC+8×NH₃-N、反应时间24 h,氯胺消毒采用投加量20×TOC、反应时间3 d的生成潜能测试条件可能更好地揭示水中DHANs和DHAcAms的前体物浓度水平.     

黄河原水中消毒副产物前体物的组成特征及其化学预氧化处理效果对比

以取自河南省郑州市石佛原水厂的黄河原水为研究对象,系统研究了原水中消毒副产物(DBPs)前体物的组成规律,对比分析了3种预氧化剂(高锰酸钾、自由氯和二氧化氯)对原水中DBPs生成潜能的消减规律.试验结果表明:原水中DBPs的前体物均以小分子有机物和疏水性组分(52.51%)为主;分子量小于1 k Da有机物组分是生成含氮消毒副产物(N-DBPs)和三卤甲烷(THMs)的主要前体物;疏水性有机物是生成THMs的主要前体物,亲水性有机物是生成N-DBPs的主要前体物.经Cl2预氧化后,直接生成的DBPs随着自由氯投加量的增加而增加,Cl O2和KMn O4预氧化直接增加DBPs产生量.经3种预氧化剂氧化后,原水中三卤甲烷生成潜能(THMFP)均呈现一定的下降,其降低量依次为Cl O2Cl2KMn O4;然而3种预氧化剂都不能有效的减少含氮消毒副产物生成潜能(N-DBPFP),Cl O2预氧化和Cl2预氧化可增加N-DBPs生成潜能,尤其在较高投加量下,Cl2预氧化将大大增加N-DBPs生成潜能.为有效消减总DBPs生成潜能,水厂可优先采用KMn O4或Cl O2作为预氧化剂处理引黄水库或沉砂池水.     

水中典型含氮有机物氯化生成消毒副产物的潜能研究

选取了受污染原水中广泛存在的12种含氮有机物（除草剂、杀虫剂、氨基酸、工业品等）,开展了氯化和氯胺化培养生成典型消毒副产物的实验,目的是通过对水中脲类除草剂、嗪类除草剂和其他含氮化合物培养生成不同消毒副产物的生成量,讨论不同种类含氮化合物生成含碳和含氮消毒副产物规律以及考察不同消毒副产物的可能前体物.研究发现,脲类除草...     

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。     

AAO-MBR工艺污水处理系统中消毒副产物前体物变化规律

为探究DBPs（消毒副产物）前体物在污水处理过程中的变化情况,采用超滤膜和XAD大孔吸附树脂将AAO-MBR工艺沿程出水中DOM（溶解性有机物）进行分离,并利用3D-EEM（三维荧光光谱）对分离前后水样进行表征,同时测定DBPFP（消毒副产物生成势）.结果表明:①沉砂池出水具有较低的C-DBPFP（含碳消毒副产物生成势）;经过AAO和MBR后,由于微生物代谢作用生成的疏水性SMPs（微生物代谢产物）类物质（为主要的C-DBPs前体物质）包含较多不饱和键,导致C-DBPFP增加.②沉砂池出水的N-DBPFP（含氮消毒副产物生成势）较低,但经过AAO后生成的小分子物质（为主要的N-DBPs前体物）导致N-DBPFP增加;经过MBR后由于SRT（污泥停留时间）和污泥浓度的增加造成小分子物质减少,致使N-DBPFP降低.③市政污水经过AAO后,C-DBPs和N-DBPs前体物分别增加了90.9%和7.3%;而MBR具有较高的DOC去除率（74.4%）,去除了56.8%的C-DBPs前体物和78.1%的N-DBPs前体物.研究显示,AAO-MBR工艺对市政污水中C-DBPs和N-DBPs前体物有较好地去除效果.      

水中溴离子对氯化消毒副产物的影响

根据我国某城市饮用水中三卤甲烷类物质的现状，对水中Ｂｒ＾－的存在，Ｂｒ＾－对ＴＨＭｓ，卤代乙酸类物质形成的影响以及ＴＨＭｓ，ＨＡＡｓ形成的机理等进行综述，且提出了控制饮用水氯化消毒副产物的相应对策。     

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.     

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.     

Effect of ferric and bromide ions on the formation and speciation of disinfection byproducts during chlorination

The e ects of ferric ion, pH, and bromide on the formation and distribution of disinfection byproducts (DBPs) during chlorination were studied. Two raw water samples from Huangpu River and Yangtze River, two typical drinking water sources of Shanghai, were used for the investigation. Compared with the samples from Huangpu River, the raw water samples from Yangtze River had lower content of total organic carbon (TOC) and ferric ions, but higher bromide concentrations. Under controlled chlorination conditions, four trihalomethanes (THMs), nine haloacetic acids (HAAs), total organic halogen (TOX) and its halogen species fractions, including total organic chlorine (TOCl) and total organic bromide (TOBr), were determined. The results showed that co-existent ferric and bromide ions significantly promoted the formation of total THMs and HAAs for both raw water samples. Higher concentration of bromide ions significantly changed the speciation of the formed THMs and HAAs. There was an obvious shift to brominated species, which might result in a more adverse influence on the safety of drinking water. The results also indicated that high levels of bromide ions in raw water samples produced higher percentages of unknown TOBr.     

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.     

太湖、钱塘江取水口底泥及周边土壤有机物形成消毒副产物的特征研究

底泥、土壤均是水体有机物的重要来源,但目前相关消毒副产物(DBPs)形成方面的研究偏少.本研究以长三角重要水源地太湖、钱塘江取水口的底泥和周边土壤的浸出液为研究对象,探索氯、臭氧+氯、氯胺、臭氧+氯胺4种消毒方式下,三卤甲烷(THMs)、卤代酮(HKs)、卤乙腈(HANs)、卤代硝基甲烷(HNMs)的形成情况.结果表明,太湖、钱塘江取水口的底泥、周边土壤有机物的芳香度均很低(SUVA254(即比紫外吸光值)2),与腐殖质(Sigma)相比,底泥、土壤有机物不是氯消毒中THMs的重要前驱物,但却是HANs特别是HNMs的重要前驱物.相比氯消毒,氯胺消毒能大幅降低土壤、底泥有机物THMs、HKs、HANs、HNMs的生成量,而且也可抑制含溴DBPs的形成.臭氧预处理大幅提高了氯、氯胺消毒中HKs、HNMs的产量,但对THMs、HANs则不一定.太湖、钱塘江的土壤、底泥存在一定的溴污染,但不管是哪种消毒方式,均是HNMs的溴嵌入因子最大.     

Formation of regulated and unregulated disinfection byproducts during chlorination and chloramination: Roles of dissolved organic matter type, bromide, and iodide

Algal blooms and wastewater effluents can introduce algal organic matter (AOM) and effluent organic matter (EfOM) into surface waters, respectively. In this study, the impact of bromide and iodide on the formation of halogenated disinfection byproducts (DBPs) during chlorination and chloramination from various types of dissolved organic matter (DOM, e.g., natural organic matter (NOM), AOM, and EfOM) were investigated based on the data collected from literature. In general, higher formation of trihalomethanes (THMs) and haloacetic acids (HAAs) was observed in NOM than AOM and EfOM, indicating high reactivities of phenolic moieties with both chlorine and monochloramine. The formation of haloacetaldehydes (HALs), haloacetonitriles (HANs) and haloacetamides (HAMs) was much lower than THMs and HAAs. Increasing initial bromide concentrations increased the formation of THMs, HAAs, HANs, and HAMs, but not HALs. Bromine substitution factor (BSF) values of DBPs formed in chlorination decreased as specific ultraviolet absorbance (SUVA) increased. AOM favored the formation of iodinated THMs (I-THMs) during chloramination using preformed chloramines and chlorination-chloramination processes. Increasing prechlorination time can reduce the I-THM concentrations because of the conversion of iodide to iodate, but this increased the formation of chlorinated and brominated DBPs. In an analogous way, iodine substitution factor (ISF) values of I-THMs formed in chloramination decreased as SUVA values of DOM increased. Compared to chlorination, the formation of noniodinated DBPs is low in chloramination.