供水管网终端消毒副产物分布特征及预测模型

消毒副产物(disinfection by-products, DBPs)是影响饮用水水质的重要指标.以浙江省H市某区域供水点为调查目标,考察终端龙头水及加热器处理后饮用水中DBPs的含量特征,结合水质理化指标,初步确定管网终端DBPs预测模型,评估经口摄入的健康风险.结果表明,H市某供水点龙头水中共检出THMs、HANs和HAAs这3类共计10种DBPs.龙头水中目标DBPs检出率均为100%,THMs、HANs和HAAs质量浓度分别为10.12～28.39、 0.98～5.19和2.65～7.83μg·L~(-1);热水中TBM、TCAN和DBAN的检出率分别为46.43%、 82.14%和92.86%,BCAN未检出,其它DBPs检出率为100%,THMs、HANs和HAAs质量浓度分别为0.60～12.58、 0.02～0.52和2.42～5.86μg·L~(-1).加热处理后THMs和HANs的含量有所降低,总量分别降低84.22%和91.45%,HAAs变化不明显.水质理化指标pH值和SUVA与DBPs呈正相关关系,余氯和氨氮与DBPs呈负相关关系.根据常规指标与DBPs相关性建立THMs多元线性预测模型,相对误差小于10.00%,准确度较高,可用于管网供水终端THMs的预测.基于美国环保署推荐的健康风险评价模型对经口摄取途径时氯消毒副产物的致癌和非致癌风险进行计算,发现H市龙头水和热水中DBPs通过饮水途径的致癌风险分别为(17.24～84.63)×10~(-6)和(25.49～258.82)×10~(-7);非致癌风险分别为(4.17～50.32)×10~(-2)和(6.52～107.74)×10~(-3).龙头水中BDCM对致癌风险的贡献率最大,而热水系统中TCM贡献率最大;龙头水及热水中非致癌风险主要来自于TCM.热水中THMs的削减量最高达到94.38%,致癌风险降低79.00%.     

城乡供水管网中消毒副产物的浓度水平与分布规律

通过12个月采集的153个水样,调查了中国南方城市佛山某水厂城乡集中供水管网中消毒副产物（DBPs）的浓度水平与时空分布情况.在供水管网中,三卤甲烷（THMs）、卤乙醛（HALs）、卤乙腈（HANs）和卤乙酰胺（HAcAms）这4类DBPs均被检出,其中位浓度分别为19.81、2.91、1.70和1.14μg·L-1.4类DBPs浓度在输送至农村方向管网水中的沿程变化规律与在输送至城市方向的相似.供水干管中的THMs、HALs和HANs浓度均随输配距离的增加而增大,且支管中DBPs浓度普遍更高.管网水中的4类DBPs浓度在冬季均相对较低,而THMs、HALs、HANs浓度在春季相对较高.该调查结果补充了对中国南方城乡集中供水的长距离管网输送中DBPs浓度水平与变化规律的认识,为城乡集中供水地区水质安全评价与风险控制提供依据.     

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。     

氯化消毒氨基酸过程中消毒副产物生成的研究进展

作为消毒副产物的一类重要前体物,天然水体中的氨基酸受到越来越多的关注。对近几年来国内外氯化消毒氨基酸过程中消毒副产物生成情况以及生成机理的相关研究。比较了氨基酸种类、消毒剂用量、pH值、溴离子浓度等对氯化消毒氨基酸过程中消毒副产物的生成的影响,阐述了不同氨基酸在氯化过程中消毒副产物的生成机理,并展望了饮用水消毒领域未来的主要研究方向。     

臭氧预氧化对藻细胞及胞外分泌物消毒副产物生成势的影响

以处于对数生长期后期的悦目颤藻为研究对象,研究了藻细胞及胞外分泌物对氯化消毒副产物生成势(DBPFP)的贡献,以及臭氧预氧化对DBPFP的影响规律,即不同臭氧投量及预氧化时间对DBPFP的影响,并探讨臭氧预氧化控制消毒副产物生成势的原因.研究表明,藻细胞和胞外分泌物的三卤甲烷类副产物都主要是氯仿和一溴二氯甲烷,卤乙酸类副产物都主要是二氯乙酸和三氯乙酸.颤藻细胞和其EOM本身及经臭氧预氧化混凝后形成卤乙酸的能力基本都高于形成三卤甲烷的能力,在实际含藻水的处理中,应该更加重视对卤乙酸的控制.臭氧预氧化可以降低胞外分泌物形成氯化消毒副产物(DBP)的能力,且随着反应时间延长,DBPFP降低越多.在本试验条件下,0.975 mg/L臭氧预氧化10min后混凝,可比单纯混凝降低胞外分泌物DBPFP 31%,其中HAAFP降低52.6%,而THMFP却升高12.5%,可见臭氧预氧化控制胞外分泌物DBPFP主要原因是其可以很好地控制卤乙酸生成势.同时臭氧预氧化会使含藻细胞水样的DBPFP大幅度升高,且随着氧化时间延长,各种氯化消毒副产物生成势几乎呈线性增加.在实际水处理中,应在去除藻细胞之后再进行臭氧氧化以控制DBPFP.     

液氯及次氯酸钠消毒对自来水中余氯及消毒副产物的影响

为避免液氯消毒带来的安全隐患,以江苏某国家级开发区水厂加氯消毒系统升级改造项目为研究对象,采用次氯酸钠代替液氯作为消毒剂,从消毒剂消耗量、余氯及消毒副产物含量等方面进行了对比研究。结果表明：采用两种消毒剂对降低浊度及去除余氯的效果无显著性差异;在同等处理效果下,次氯酸钠和液氯的耗氯量均值分别为14.71 kg/kt和1.47 kg/kt;在分别采用液氯消毒剂和次氯酸钠消毒剂的条件下,三卤甲烷出厂水均值分别为379μg/L和253μg/L;与液氯消毒相比,次氯酸钠消毒工艺在一定程度上降低了消毒副产物的产生。     

饮用水中消毒副产物卤代苯醌的污染及水解特征研究

卤代苯醌（HBQs）是一类新型的消毒副产物,广泛存在于国内外饮用水中,与膀胱癌高度相关.由于我国对HBQs的研究时间不长,因此,对饮用水中HBQs的研究不够充分.本研究对天津市某自来水厂处理工艺出水及供水系统中HBQs的浓度进行了调查,共检出3种HBQs（二氯苯醌、二溴苯醌及二氯甲基苯醌）,首次报道了我国饮用水中二氯甲基苯醌的浓度.此外,由于HBQs在水中易发生水解反应,识别HBQs在不同pH值和温度下的水解特性可以更好地描述HBQs的环境行为.因此,本研究以4种HBQs为代表,考察了HBQs在不同pH值和温度下的水解特性.结果表明,偏碱性的环境和较高的温度有利于HBQs的水解,氯代苯醌的稳定性高于溴代苯醌,异构体在水中的稳定性也有差别.     

臭氧对生物活性炭中微生物及出水消毒副产物的影响

为探究饮用水处理过程中臭氧(O₃)对生物活性炭(BAC)中微生物及出水消毒副产物(DBPs)的影响,以饮用水小试装置的O₃-BAC工段开展研究,系统分析在不同O₃浓度下的水质变化,溶解性有机物(DOM)特征,微生物活性和DBPs产生情况.结果表明,O₃对BAC过滤的影响主要表现为提升微生物对DOM的利用效率,但O₃浓度过高会导致出水中蛋白质和微生物代谢产物(SMPs)等有机物增加.当O₃浓度从0 mg·L^-1提升到2. 0 mg·L^-1时,BAC中微生物存活率从95. 10%降至62. 60%,但O₃将出水中难降解有机物转变为易生物降解物质,使得微生物活性提高了62. 52%,BAC的生物过滤得到强化;当O₃浓度增加到4. 0 mg·L^-1时,微生物存活率降至49. 90%,同时微生物产生的蛋白质和SMPs增加,导致含碳消毒副产物(CDBPs)和含...     

珠江水体中有机物分布、组成及与消毒副产物生成的关系

以珠江水体为研究对象,利用XAD树脂分离溶解性有机物(DOC)中的腐殖质及其他有机组分.考察了珠江中DOC的质量浓度、组成分布、SUVA254和三卤甲烷生成势(THMFP),并分析有机物的组成与三卤甲烷生成势(THMFP)之间的关系.结果表明,珠江水域在广东省内的DOC质量浓度为0.7～33.0 mg.L-1,THMFP为30.39～1 091.52μg.L-1,两者呈正比例线性相关.在空间分布上,各支流的DOC质量浓度和THMFP均沿下游方向逐渐增加,而腐殖质在DOC中所占的质量分数却沿下游方向逐渐递减.在加氯实验中,腐殖质是珠江中最主要的消毒副产物前驱物(产生了珠江中64.6%的三卤甲烷),其三卤甲烷生成活性(STHMFP)是其他有机组分的2倍以上.另一方面,SUVA254和腐殖质的质量分数呈正比例线性相关,说明SUVA254对珠江水中消毒副产物前驱物也有一定的指示作用.     

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.     

不同预氧化剂对长江原水氯(胺)化DBPs生成潜能的影响

以取自上海市杨树浦水厂的长江原水为研究对象,对比分析了3种常见预氧化剂二氧化氯(ClO2)、高锰酸钾(KMnO4)及氯(Cl2)预氧化对削减氯化和氯胺化消毒副产物(DBPs)生成潜能的效果情况.氯化培养实验结果表明,3种预氧化剂的处理对DBPs总量的去除效果均不显著,经ClO2、Cl2及KMnO4作用后可分别削减8.4%、5.7%及3.9%,效果为ClO2>Cl2>KMnO4.对于长江原水使用氯化消毒时,采用ClO2作为预氧化剂可取得对消毒副产物较好的去除效果.氯胺化培养实验结果表明,3种预氧化剂处理对长江原水氯胺化DBPs的生成潜能影响有较大差异,经ClO2和KMnO4作用后可分别削减18.1%及4.1%,而预氯化后则增高12.3%,对于长江原水使用氯胺化消毒时,采用ClO2作为预氧化剂可取得对消毒副产物较为明显的去除效果.同时,应尽量避免使用预氯化后加氯胺化的组合,以防止在水处理过程中生成更多的DBPs而影响出水水质.     

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.     

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.     

快速混合法氯化消毒及其效果研究

本文提出了以固定混合器作为促进混合效果装置的快速混合法,并以E.Coli作为指示微生物、液氯作为消毒剂进行了研究。结果表明,均匀快速而剧烈的初始混合作用,可大大改善灭菌效果。在短至5秒的接触时间内即可达到99.99％以上的灭活效率。投氯量和接触时间对E.Coli灭活率的影响随混合程度的提高而减弱。与传统法相比,灭活率可提高100倍以上,投氯量可下降4—8倍,接触时间可大大缩短。     

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 .     

浙江省H市供水系统消毒副产物及其健康风险评价

以浙江省H市供水系统为调查对象,采用配有电子捕获器的气相色谱(GC-ECD)检测2座水厂及相应供水管网中18种消毒副产物(DBPs)的含量,深入探讨了DBPs导致的饮用水健康风险及前体物指标与各类DBPs的相关性.结果发现H市饮用水中检出三卤甲烷(THMs)、卤乙酸(HAAs)、卤乙腈(HANs)和三氯硝基甲烷(HNMs)等类消毒副产物,THMs含量最高,HAAs次之.CX水厂出水和供水管网中THMs分别为7. 70～32. 73μg·L~(-1)和9. 00～51. 42μg·L~(-1),HAAs分别为3. 05～21. 30μg·L~(-1)和6. 00～26. 79μg·L~(-1). TH水厂出水和供水管网中THMs分别为8. 65～38. 76μg·L~(-1)和12. 09～42. 04μg·L~(-1),HAAs分别为2. 42～14. 79μg·L~(-1)和2. 80～33. 40μg·L~(-1),2家水厂出厂水和供水管网中消毒副产物浓度均符合《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006).采用溶解性有机碳(DOC)和UV254表征水样有机物,分析有机物与DBPs的相关性,发现管网水中三氯甲烷(TCM)与DOC和UV254呈显著负相关性.基于EPA推荐的健康风险评价模型对经口摄取途径时氯消毒副产物的致癌和非致癌风险进行计算,发现H市出厂水和管网水中消毒副产物引起的致癌风险分别为5. 94×10-6～4. 76×10-5和5. 94×10-6～5. 56×10-5,非致癌风险分别为0. 91×10-2～4. 20×10-2和1. 26×10-2～4. 72×10-2.致癌风险主要来自THMs,一溴二氯甲烷(BDCM)贡献了最高的致癌风险,非致癌风险主要来自TCM.     

水中利谷隆氯化降解动力学和消毒副产物生成特性

采用常用消毒剂次氯酸钠对含氮除草剂利谷隆开展了氯化降解实验研究,系统考察了加氯量、p H值、加Br-量以及温度对降解效果的影响,分析了氯化反应过程中消毒副产物生成特性.结果表明,次氯酸钠对利谷隆的氧化降解过程符合二级反应动力学;p H值对该降解反应影响较大,当p H值为7时反应速率最快,其中HOCl、OCl-与利谷隆的基元反应速率常数分别为4.84×102L·(mol·h)-1和3.80×102L·(mol·h)-1.在添加溴离子时,反应速率随着溴离子的加入逐渐减小.改变温度时,反应速率随着温度的增加而逐渐增大.利谷隆在氯化降解过程中可产生三氯甲烷、二氯乙腈、三氯硝基甲烷、卤代丙酮等多类型消毒副产物.在不同p H值和添加溴离子条件下,消毒副产物种类与浓度会出现显著差异.     

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.     

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...