饮用水中溴酸盐控制方法和去除技术研究进展

溴酸盐是一种潜在致癌物,通常产生于含溴离子水源水的臭氧消毒过程中,我国和世界卫生组织饮用水标准中规定溴酸盐的最高浓度为10μg/L。重点综述了近7年来溴酸盐生成的控制方法(如优化臭氧投加量、降低溶液pH值、加氨等)以及溴酸盐离子去除技术(如吸附法、还原法、离子交换法、生物法等)的研究进展,并对各种技术的优缺点进行了评述。     

臭氧生物活性炭工艺运行中产生溴酸盐的可能性分析

为合理评估应用臭氧生物活性炭工艺中溴酸盐的生成情况,提出既能保证出水水质又能降低溴酸盐超标风险的方案.进行了小试与中试试验,系统地从原水水质和工艺参数两个方面入手,研究水质因素、初始溴离子浓度和臭氧氧化条件等对溴酸盐生成的影响,同时分析生物活性炭对溴酸盐的去除能力.结果表明:高初始溴离子浓度水平和臭氧接触程度(Ct值)促使更多BrOx-生成.在相同Ct值条件下,升高臭氧投加浓度可使溴酸盐生成量增高200%左右.以长江南京段江心洲夹江下游原水进行臭氧生物活性炭深度处理不会产生溴酸盐超标风险.生物活性炭(BAC)对于溴酸盐去除效果并不明显.运用臭氧生物活性炭工艺进行深度处理时,工艺中应着重注意控制溴酸盐在臭氧化过程中的生成而非依靠后续生物活性炭将其去除.     

氨氮及H2O2对溴酸盐和消毒副产物控制的影响

本研究以南方某含溴水源为原水,利用饮用水常规工艺及臭氧-活性炭深度处理中试连续实验,评价臭氧氧化过程中溴酸盐生成情况,并考察了氨氮、过氧化氢(H_2O_2)对溴酸盐控制效果及对三卤甲烷生成势(THMFP)的去除影响.结果表明,在不同水质条件下,臭氧消耗量为1.0 mg·L~(-1)以上时,溴酸盐的生成量超过标准(10.00μg·L~(-1)).利用氨氮和H_2O_2投加均能有效控制溴酸盐生成量,且随投加量增大,溴酸盐生成量逐渐降低,氨氮投加0.10~0.30 mg·L~(-1)或m(H_2O_2)/m(O3)(质量比)为0.2~1.0时,能够将溴酸盐控制在标准以内.当氨氮-H_2O_2联合控制溴酸盐时,溴酸盐生成量随m(H_2O_2)/m(O3)先升高后降低.在利用氨氮和H_2O_2投加进行溴酸盐控制过程中,氨氮对THMFP的去除效率影响并不显著,而投加H_2O_2使得THMFP去除效能有所降低.     

微污染原水预臭氧化-强化混凝处理及其安全性

以强化混凝和臭氧氧化技术为核心建立了中试水处理设备,采用有机物表观分子量分级、树脂分级等手段表征了原水有机物及其THMFP特征;通过实验室试验和中试运行对预臭氧和强化混凝技术应用中有机物去除效果、消毒副产物THM的产生和消除进行了研究;研究了臭氧应用中可能形成的相关副产物甲醛、溴酸盐等对饮用水安全性影响的问题.结果表明:预臭氧-强化混凝处理效果较好,采用适当浓度的臭氧(如1.0mg·L-1)进行预氧化,可以有效提高有机物去除率,从常规混凝滤后水的33.7%提高到48%,有机物浓度降到1.385mg·L-1;THMFP总体去除效果从常规处理的131μg·L-1降至53μg·L-1;未出现甲醛、溴酸盐超标的问题,对余铝没有显著影响,安全性较高;但是,AOC含量比常规混凝和强化常规混凝升高,可能增进微生物的繁殖和对管网等的腐蚀,需要进一步控制.     

饮用水中溴酸盐的光催化去除机理及研究进展

臭氧氧化过程中产生的溴酸盐副产物由于其致癌性而受到广泛关注,出现了物理、化学以及生物等众多处理方法,其中光催化去除技术因其基于太阳光,具有节能环保,且反应条件温和等优点逐渐成为研究热点。在分析光催化去除溴酸盐机理的基础上,阐述了利用二氧化钛光催化去除溴酸盐技术的研究进展,并对其主要影响因素进行探讨,展望了光催化技术在该领域的研究前景。     

含溴水源水臭氧处理时溴酸盐的产生与控制

针对南方某含溴水库水(溴离子浓度15～38μg·L-1),利用连续运行实验装置研究了臭氧氧化时溴酸盐的产生条件,同时初步考察了后续生物活性炭(BAC)对溴酸盐的去除效果.研究结果表明,单独采用预臭氧方式时,在臭氧消耗量控制为2.0mg·L-1以内的条件下,溴酸离子浓度低于6 μg·L-1;而采用预臭氧与后臭氧联合处理时,在总臭氧消耗量为2.0mg·L-1的条件下,出现了溴酸离子超标(10μg·L-1)情况.长期运行结果表明,尽管新炭对溴酸离子没有去除效果,但系统连续运行3个月后,BAC上的微生物对溴酸盐具有一定的去除能力.     

活化高锰酸钾预氧化控制臭氧氧化副产物

臭氧氧化被广泛应用于水处理领域,然而臭氧氧化会造成溴酸盐的生成,同时会增加水中醛酮类物质,在后续消毒环节存在消毒副产物三氯乙醛(CH)升高的风险。文章采用亚硫酸氢钠(BS)活化高锰酸钾(PM)技术控制臭氧氧化副产物,考察了预氧化技术对溴酸盐和CH生成潜能的影响。同时为了探究能否在控制副产物的同时保障对污染物的去除,考察了预氧化技术对阿特拉津(ATR)的去除效果。结果表明,2 mg/L的PM或者2 mg/L PM+5 mg/L BS预处理使ATR去除率降低,而1 mg/L PM+5 mg/L BS预处理则强化了ATR的去除。1 mg/L的PM预氧化增加了溴酸盐和CH生成量,其他剂量影响较小。而随着PM剂量的增加,PM+BS对溴酸盐和CH生成潜能的控制效果加强。在1 mg/L的PM剂量下,PM+BS可以在保障ATR有效去除的同时控制溴酸盐和CH生成潜能,是有效控制臭氧氧化副产物的方法。     

臭氧氧化法处理实验室苯酚废水

臭氧氧化法在废水处理中有广泛的应用,鉴于酚类化合物在实验室废水中存在的普遍性及其对环境污染的严重性,选用了苯酚作为模型污染物,考察了臭氧氧化法的处理效果,研究了废水初始pH值和气体流量对苯酚的降解效率和臭氧利用率的影响规律.实验结果表明,废水初始pH值对臭氧氧化去除废水中苯酚和臭氧利用率的影响均很大,综合考虑各方面因素,确定出:臭氧氧化处理实验室苯酚废水的最佳pH值为10.3,最佳气体流量为1.6L/MIn.为臭氧处理实验室废水打下基础.     

臭氧氧化法处理实验室苯酚废水

臭氧氧化法在废水处理中有广迁的应用，鉴于酚类化合物在实验室废水中存在的普遍性及其对环境污染的严重性．选用了苯酚作为模型污染物．考带了臭氧氧化法的处理效果，研究了废水初始pH值和气体流量对苯酚的降解效率和臭氧利用率的影响规律。实验结果表明，废水初始pH值对臭氧氧化去除废水中苯酚和臭氧利用率的影响均很大．综合考虑各方面因素．确定出臭氧氧化处理实验室苯酚废水的最佳pH值为10.3。最佳气体流量为1．6L／M1n.为臭氧处理实验室废水打下基础。     

电絮凝法处理地下水的试验研究

利用电絮凝法处理受到污染的高氟地下水,研究了电极间距、原水pH值、电流密度对处理效果的影响。实验结果表明,电絮凝法去除地下水中的氟和TOC时,不需改变原水的pH值。在电极间距为1.0cm,电流密度为32.4A/m2,反应10min后,出水中F-浓度<1.0mg/L,符合国家生活饮用水卫生标准,TOC的去除率达到66%左右,优于传统给水处理工艺对TOC的去除效率。电絮凝对地下水中污染物的去除机理包括电絮凝、电化学氧化和还原以及电气浮等协同作用。     

Examining bromate ion removal by GAC through RSSCT and pilot-scale columns

The ozonation of water containing bromide ion leads to the formation of bromate ion, a suspected human carcinogen. The United States Environmental Protection Agency (US EPA) has recently set a drinking water standard for bromate ion of 10 7g/L. Granular activated carbon was examined through rapid small-scale column (RSSCT) and pilot-scale experiments for bromate ion removal using treated surface water. Adsorption followed by chemical reduction were found to be the removal mechanisms of bromate ion. Removal rates were higher at lower pH levels. The RSSCT provided a good approximation of pilot-scale test performance, although breakthrough of pilot-scale experiments preceded those of RSSCT experiments, which may be attributed to biological or biofilm activity in pilot-scale columns.     

Development and application of innovative technologies for drinking water quality assurance in China

The continuously deteriorating quality of source water is threatening the safety of drinking water in China. Various efforts have been made to update water treatment processes to decrease the pollution problems of drinking water, such as protection of drinking water sources, enhancement of conventional treatment processes, and development of new or advanced treatment technologies. This paper reviews a variety of protection and remediation methods for drinking water sources, development and application of drinking water treatment technologies, new technologies for special pollutants removal from groundwater, and the latest research progress on water distribution systems in China.     

氢基质自养微生物还原降解水中溴酸盐的可行性

BrO₃-（溴酸盐）作为饮用水中存在的2B级潜在致癌物已引起社会公众的广泛关注.微生物还原降解是一种净化水中BrO₃-的有效途径.基于序批式试验,研究了厌氧条件下微生物利用氢气作为电子供体还原降解水中BrO₃-的可行性及关键影响因素.结果表明,氢自养微生物能利用氢气为电子供体、BrO₃-为电子受体,将BrO₃-完全还原成一种稳定的无毒的终产物Br-.在120 h的反应期内,ρ（BrO₃-）从初始时的1.02 mg/L降至0.56 mg/L（去除率为44.5%）,最高去除速率达0.26 mg/（L·d）,出水ρ（Br-）相应地升至0.29 mg/L.对照处理中,ρ（BrO₃-）和ρ（Br-）均没有明显的降低和升高趋势.影响因素试验表明,NO₃--N和SO₄2-作为常规氧化性污染物（电子受体）,反硝化和SO₄2-还原对BrO₃-还原耗氢产生了竞争,致使BrO₃-生物还原过程受到电子供体的竞争性抑制.反硝化对BrO₃-还原效率的影响程度比SO₄2-还原更加强烈.初始ρ（BrO₃-）对氢自养微生物还原降解BrO₃-效率有较大影响.氢自养微生物还原降解BrO₃-最适宜的pH范围处于7.0~7.5之间.研究显示,利用氢气作为电子供体的氢自养微生物将BrO₃-还原成无毒的Br-是一种较为可行的生物处理技术或手段.      

含铁、锰水源水深度处理工艺的运行实验研究

对铁、锰含量较高又存在有机微污染的原水进行深度处理的生产规模的净水厂（规模10m^3/h），进行了运行效能的试验研究。该水厂由射流曝气→砂滤罐→臭氧接触氧化罐→生物活性炭滤罐→木鱼石滤罐→紫外线照射清水箱等处理单元组成。通过曝气充氧－砂滤预处理，去除溶解性的二价铁60％以上,关剩余臭氧的量为0.4mg/L（相应的臭氧投量为：4mg/L)的条件下，经臭氧接触氧化和生物活性炭过滤，在HRT20min时，可去除铁锰高达100％，CODMn的去除率达90%左右。     

水环境中新兴污染物三氯蔗糖的研究进展

人工甜味剂——三氯蔗糖（sucralose,SUC）是一种应用广泛的食品添加剂,因其在水环境中被广泛检出,且具有高极性、持久性等特点,被US EPA（美国环境保护局）列为新兴污染物（emerging contaminant,EC）,相关检测、降解及毒理学研究逐渐增多.在比较了水环境中微量三氯蔗糖检测方法,总结了其在各地水环境中检出情况的基础上,重点阐述水处理工艺中三氯蔗糖的控制及转化.研究表明:固相萃取-液质联用（SPE-LC/MS）是检测水环境中人工甜味剂最常用的方法,可实现痕量三氯蔗糖的准确定性和定量,检测限低至几ng/L.以生物处理为主的污水处理工艺对三氯蔗糖降解效果甚微,大部分三氯蔗糖随排放进入水环境,继而进入饮用水处理及供水系统.欧美地区污水及地表水环境中三氯蔗糖检出浓度约为几至几十μg/L,饮用水中约为几百ng/L,国内水环境中检出水平与之相当,但资料数据相对匮乏.饮用水常规处理工艺对三氯蔗糖几乎没有控制效果,实际处理系统中氯和臭氧等氧化工艺控制效果甚微.试验研究中以产生羟基自由基、硫酸自由基等为主的高级氧化工艺可有效降解三氯蔗糖,但由于成本高,操作条件限制等难以大规模应用,此外三氯蔗糖降解过程中可能产生有害副产物.我国已经成为三氯蔗糖的第二大产地,人工甜味剂生产及使用规模大,理论上国内存在水环境污染范围广、污染水平高的分布特征,是水源中不容忽视的一类微量有机污染物.目前国内净水厂推广应用以臭氧为主的深度处理工艺,但三氯蔗糖在该工艺中因不完全降解可能导致多种含氯或脱氯产物的产生,对饮用水供水安全具有潜在威胁.      

饮用水中溴酸盐、亚氯酸盐、氯酸盐、溴离子的离子色谱测定法

本文选用DIONEX ICS-2000型离子色谱仪,进样量100μL。水样中的阴离子随氢氧根淋洗液进入阴离子交换分离系统,根据分析柱对各离子的亲和力不同进行分离。结果溴酸盐、亚氯酸盐、氯酸盐、溴离子的检出限分别为：5.0μg/L、4.0μg/L、5.0μg/L、4.4μg/L;标准偏差〈5%;样品加标回收率在87.5%-95.5%。结论该方法操作简单,分析快速,灵敏度高,重现性好,能够准确检测水中卤氧化物。     

饮用水消毒技术发展趋势的文献计量学分析

消毒过程是饮用水安全保障研究的热点,本文采用文献计量学的方法对2000—2012年间的学术论文和发明专利进行了分析,明确了全球在饮用水消毒领域的研究动态和趋势以及我国存在的主要差距.结果表明全球对该领域研究的关注度持续增加,其研究热点主要集中在消毒技术工艺和消毒副产物两方面,其中氯化、臭氧氧化、氯化消毒副产物是近十余年的关注焦点.美国和瑞士作为本领域研究的主要领先国家分别在文章产出量和研究水平上位列第一,值得注意的是瑞士在本领域的研究偏重于高级氧化技术和新型消毒副产物.我国的发文量仅次于美国而专利申请量仅次于日本,但研究水平远落后于世界领先国家.我国的研究工作主要集中在氯氧化消毒工艺和常规消毒副产物生成与控制,原创性研究有待加强.本研究对明确我国饮用水消毒技术的发展趋势和研究人员选题具有重要意义.     

厄立特里亚科卡矿区水质量评价及水污染特征研究

在2008年-2010年分别对厄立特里亚Zara矿区11个地下水和6个地表水(雨季采样)采样点进行抽样检测,运用世界卫生组织饮用水标准对26个水质指标进行单因子评价.结果表明,该地区水质因受地层矿物溶滤成分的影响不适合直接饮用.地下水中重金属超标严重,硫酸盐、溴酸盐和总磷也高于饮用水的最大允许水平(MPL).各指标在空间分布上差异较大,距矿区较远的监测点水质相对较好.地表水中仅总Fe和总Al含量超标,优于地下水水质,最大超标倍数分别为12.9倍和18.8倍.