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.     

高锰酸钾预氧化对剑水蚤DBPsFP的去除特征研究

以剑水蚤为试验对象,研究在不同条件下,高锰酸钾预氧化对剑水蚤代谢产物在氯化消毒过程中消毒副产物前体物的去除特征.研究表明:随高锰酸钾投加量的增加,水合氯醛(CH)、1,1,1-三氯丙酮(1,1,1-TCP)、三氯甲烷(TCM)总体呈上升趋势,二氯乙酸(DCAA)逐渐减少,而三氯硝基甲(TCNM)、1,1-二氯丙酮(1,1-DCP)、二氯乙腈(DCAN)和三氯乙酸(TCAA)先上升后下降,在本试验高锰酸钾投量范围内,高锰酸钾浓度为5mg/L时 CH、TCNM、DCAN、TCAN、DCAA、TCAA和1,1-DCP的去除效果最佳,去除率最高可达72.2%;延长预氧化时间,DCAN、DCAA、TCAA浓度逐渐降低,TCM、CH浓度逐渐升高,TCNM、TCAN、1,1,1-TCP浓度先升高后降低,而1,1-DCP浓度先迅速下降后逐渐升高,预氧化时间宜控制在20min;pH<7可有效抑制TCM的生成.pH=7时TCAA达到最小值,而1,1-DCP含量最高,pH>7有助于1,1-DCP的减少,CH、DCAA、DCAN、TCAN、TCNM和1,1,1-TCP随pH的增加而减少.在pH=9时生成量均最小, 最高去除率为80%;最佳温度为30℃,随着温度的升高,DCAA、TCAA和TCM浓度有所增加,1,1-DCP、DCAN和1,1,1-TCP生成量减少,在20℃时,CH的浓度最小,而TCAN的浓度最大.     

Influencing factors of disinfection byproducts formation during chloramination of Cyclops metabolite solutions

Effects of reaction time, chlorine dosage, pH and temperature on the formation of disinfection byproducts(DBPs), were investigated during the chloramination of Cyclops metabolite solutions. The results showed that some species of DBPs like trichloromethane(TCM), dichloroacetic acid(DCAA) and trichloroacetic acid(TCAA) could accumulate to their respective stable values with a progressive elevation in reaction time and monochloramine concentration. And 1,1,1-2-trichloropropanone(1,1,1-TCP) content decreased correspondingly with a continuous increase of reaction time. The amounts of chloral hydrate(CH), chloropicrin(TCNM), 1,1,1-TCP and DCAA firstly increased and then decreased with increasing monochloramine doses. Higher temperature resulted in a decrease of CH, dichloroacetonitrile(DCAN), 1,1-dichloropropanone(1,1-DCP), 1,1,1-TCP, DCAA and TCAA concentration. pH affected the formation of the different DBPs distinctly. TCM accumulateded with the increase of pH under 9, and DCAA, TCAA, CH and 1,1-DCP decreased continuously with increasing pH from 5 to 10, and other DBPs had the maximum concentrations at pH 6–7.     

高锰酸盐复合药剂预氧化对摇蚊幼虫DBPsFP的去除控制研究

以花翅摇蚊幼虫为试验对象,研究高锰酸盐复合药剂预氧化对摇蚊幼虫代谢产物在氯化消毒过程中消毒副产物前体物的去除控制.研究表明:在p H由5升高到9时,三氯乙酸(TCAA)与二氯乙酸(DCAA)的浓度呈逐渐减少趋势;p H由5升高到7时,三氯甲烷(TCM)和三氯乙腈(TCAN)的浓度减幅最大,1,1-二氯丙酮(1,1-DCP)和1,1,1-三氯丙酮(1,1,1-TCP)则在p H为8时浓度达到最低值;随着药剂投加量的增加,TCM呈现出持续稳定增长趋势,DCAA呈总体下降趋势,而TCAN、1,1-DCP、1,1,1-TCP和TCAA则先增加后减少,高锰酸盐的投加量为3mg·L-1时,消毒副产物去除效果显著;延长预反应时间,TCM呈总体上升趋势,1,1-DCP、DCAA、TCAA呈下降趋势,TCAN、1,1,1-TCP呈先增加后减少的趋势,综合考虑最佳预氧化时间为30 min;投加混凝剂能够有效控制消毒副产物前体物的生成,随着混凝剂的不断增加,TCM、1,1,1-TCP呈先增加后减少的趋势,TCAN、1,1-DCP、DCAA、TCAA浓度则逐渐降低,在投量为40 mg·L-1时,达到最低值.     

高锰酸钾预氧化对大肠杆菌DBPsFP的去除

以大肠杆菌为试验对象,采用高锰酸钾（KMnO₄）预氧化法,研究了不同的高锰酸钾浓度、氯化时间、pH值、预氧化时间及反应温度在氯化消毒过程中对大肠杆菌消毒副产物生成潜能（DBPsFP）的去除影响.研究表明：随着KMnO₄浓度的增加,二氯乙腈（DCAN）、三氯乙腈（TCAN）、1,1,1-三氯丙酮（1,1,1-TCP）及三氯乙醛（CH）浓度先降低,后升高,1,1-二氯丙酮（1,1-DCP）浓度先升高,后降低;三氯甲烷（TCM）浓度逐渐降低.在KMnO₄浓度2mg/L时,DCAN、TCAN、1,1,1-TCP浓度降至最低,对大肠杆菌DBPsFP的氧化去除效果最好;延长氯化时间,TCAN,1,1-DCP浓度逐渐升高,而DCAN,CH和1,1,1-TCP浓度先升高后降低.TCM浓度先升高后趋于稳定;pH值由5升高到9时,1,1,1-TCP、TCAN浓度不断地降低;DCAN浓度先降低,再升高;而1,1-DCP、CH浓度先升高,再降低;延长预氧化时间,TCAN、DCAN、TCM的浓度逐渐降低;1,1-DCP、1,1,1-TCP的浓度先升高,再降低;CH的浓度先升高,之后趋于稳定;随着反应温度的升高,1,1-DCP、DCAN的浓度逐渐升高;1,1,1-TCP浓度则逐渐降低;TCAN、TCM的浓度先升高再降低,而CH浓度则先降低再升高.综上,在KMnO₄浓度2mg/L,氯化时间48h,碱性条件（pH > 8）,预氧化时间30min时最有利于大肠杆菌DBPsFP的去除.     

高藻水臭氧预氧化过程有机物转化及消毒副产物生成势

研究了高藻水预氧化处理过程中,不同臭氧氧化程度及不同pH值条件下,藻类有机物释放与转化规律以及氯化消毒副产物(DBPs)的生成特性.结果表明,臭氧投加量为28.92 mg·L-1时藻去除率达36%.随着臭氧投加量的增加,藻的去除率进一步增加,类腐殖酸先增加后持续减少,溶解性微生物代谢产物、类富里酸和类芳香蛋白物质持续减少;低投加量的臭氧对二氯乙腈(DCAN)、三氯乙腈(TCAN)生成势有明显的控制作用,但会增加三氯硝基甲烷(TCNM)以及1,1,1-三氯丙酮(1,1,1-TCP)前体物,随臭氧投加量增大,DBPs生成势显著增大.酸性条件下臭氧对藻的去除效果最好,UV254以及总有机碳(DOC)均随pH的增大有所上升,但变化较小;臭氧氧化可降解溶解性微生物代谢产物,降解效果受pH影响较小,类腐殖酸有机物随pH值增大而减少;DCAN、TCAN生成势随pH增大有所降低,TCNM生成势在pH=10条件下最高,1,1,1-TCP生成势在pH=7条件下最高.     

亚硫酸氢根活化高锰酸根氧化富里酸对消毒副产物生成势的影响

考察了高锰酸钾/亚硫酸氢钠(PM/BS)氧化体系对天然有机物(NOM)组分富里酸(FA)的结构变化及消毒副产物(DBPs)生成势的影响.通过紫外-可见光谱、总有机碳(TOC)、三维荧光光谱对FA结构变化进行了表征.结果发现,经PM/BS预氧化之后,PM的光谱特征峰及FA的荧光强度峰均消失.三氯甲烷(TCM)及二氯乙腈(DCAN)分别是FA生成的主要的含碳及含氮类DBPs.在PM单独氧化中,TCM与DCAN的浓度随PM投加量的增大都呈现先略微上升后下降的趋势;而在PM/BS体系中,随着PM/BS投加量的增大,TCM的浓度呈现先降低后升高的趋势,而DCAN的浓度则显著上升.反应pH也显著影响FA的DBPs生成势,在PM体系中,除TCM和DCAN外其他DBPs(1,1-二氯丙酮(1,1-DCP)、1,1,1-三氯丙酮(1,1,1-TCP)、三氯乙腈(TCAN)、三氯硝基甲烷(TCNM))浓度总体随pH的增大而下降.在PM/BS体系中,随着pH的升高,C-DBPs及N-DBPs总浓度总体呈现先降低后升高再降低的趋势,pH 7.5时达到最大值.在pH 7.5时,无预氧化的条件下生成的TCM浓度约为100.7μg·L~(-1),DCAN浓度约为7.5μg·L~(-1);在PM预氧化条件下二者浓度分别为127.5μg·L~(-1)和9.7μg·L~(-1);而在PM/BS预氧化条件下生成的TCM高达217.1μg·L~(-1),DCAN为9.3μg·L~(-1).PM/BS氧化工艺在加速降解微量有机物的同时,亦将改变NOM结构,进而有可能提升NOM的DBPs生成势,在实际工程应用中应予以关注.     

我国地表水中典型DBPs的暴露水平及生态风险

氯消毒过程中可能生成有毒有害的副产物,会对水生态系统和环境健康产生直接和间接的次生危害.三卤甲烷（THMs）和卤乙酸（HAAs）是地表水中检出率最高的消毒副产物（DBPs）,其毒性效应受到广泛关注.本文检索整理了三氯甲烷（TCM）、三溴甲烷（TBM）、二氯乙酸（DCAA）和三氯乙酸（TCAA）在我国地表水暴露浓度和对水生生物的毒性效应浓度,了解我国重点流域地表水环境中TCM、TBM、DCAA和TCAA的浓度水平,分别利用急、慢性毒性数据推导预测无效应浓度（PNEC）,并使用风险商（RQ）和概率生态风险评价法（PERA）对我国重点流域水环境中TCM、TBM、DCAA和TCAA进行多层次生态风险评估.结果表明,我国地表水环境中TCM、TBM、DCAA和TCAA暴露浓度范围为n.d.~51μg/L.以致死和生长、繁殖等为测试终点的急、慢性毒性数据,构建物种敏感度分布（SSD）曲线,推导出TCM、TBM、DCAA和TCAA的PNEC值分别为0.586,0.857,0和44.880mg/L;0.006,0.064,0.956和0.012mg/L.基于急、慢性毒性数据计算出的RQ小于1.我国重点流域中TCM和TCAA对1%的水生生物造成生长、繁殖等慢性毒性影响的概率分别为78.86%和20.61%,存在潜在的生态风险.     

二氧化氯与氯联合消毒剑水蚤死体溶出物生成消毒副产物的影响研究

以剑水蚤死体溶出物为研究对象,通过二氧化氯预氧化与氯联合消毒,改变二氧化氯的投加量,预氧化时间,pH和温度等条件对消毒副产物的形成进行研究,结果表明,随着二氧化氯投加量增加,1,1-DCP,TCM,1,1,1-TCP和CH浓度均呈下降趋势。1,1-DCP和TCM的浓度随着二氧化氯预氧化的时间的增加而降低,1,1,1-TCP随着预氧化时间增加而升高,TCM没有明显的变化趋势。CH,1,1-DCP,1,1,1-TCP,的浓度随着pH增加而降低,TCM的浓度随着pH的增加而升高。当改变温度时,1,1-DCP,1,1,1-TCP随着温度升高而降低,TCM随着温度升高而增加,CH在10~20℃升高之后降低。     

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.     

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...     

铜均相和非均相催化氯化消毒反应研究

在不同的入水pH值条件下,考察了铜离子存在时的均相情况和铜氧化物存在时的非均相情况下,水中余氯的分解和消毒副产物的生成规律.结果表明,与不含铜的情况相比,铜的存在,无论是均相还是非均相,对余氯的分解均有促进作用.不同的pH值条件下,铜均相和非均相对挥发性氯化消毒副产物三卤甲烷(THMs)的生成和非挥发性氯化消毒副产物二氯乙酸(DCAA)和三氯乙酸(TCAA)生成的影响不同,这主要是由于pH值影响了水中可溶性铜离子的浓度造成的.随着pH值的升高,在铜均相和非均相催化下,水中可溶性铜离子的浓度均降低.可溶性铜离子的浓度会影响水中消毒副产物的生成.对于挥发性氯化消毒副产物THMs来说,当铜离子浓度小于2.5 mg·L-1时,随着铜离子浓度增加,对THMs生成的促进作用加强;当铜离子浓度大于2.5 mg·L-1后,对THMs生成的促进作用减弱;对于非挥发性氯化消毒副产物DCAA和TCAA,随着铜离子浓度增加,DCAA的生成量逐渐增加,TCAA的生成量逐渐减少.     

Formation potentials of typical DBPs and changes of genotoxicity for chlorinated tertiary effluent pretreated by ozone

The effects of ozonation on the formation potential of typical disinfection byproducts (DBPs) and the changes of genotoxicity during post chlorination of tertiary effluent from a sewage treatment plant were investigated. Ozonation enhanced the yields of all detected chlorine DBPs except CHCl3. At a chlorine dose of 5 mg/L, the three brominated THMs and five HAAs increased, while chloroform decreased with the increase of ozone dose from 0 to 10 mg/L (ozone dose in consumption base). At a chlorine dose of 10 mg/L, the two mixed bromochloro species THMs and two dominant HAAs (DCAA and TCAA) firstly increased and then decreased with the increase of ozone dose, with the turning point approximately occurring at an ozone dose of 5 mg/L. The genotoxicity detected using umu test, on the other hand, was removed from 7 μg 4-NQO/L to a negligible level by ozonation under an ozone dose of 5 mg/L. Chlorination could further remove the genotoxicity to some extent. It was found that SUVA (UV absorbance divided by DOC concentration) might be used as an indicative parameter for monitoring the removal of genotoxicity during the oxidation.