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.     

污水再生过程中消毒副产物前体物转化规律

采用大孔吸附树脂将污水中的消毒副产物(DBP)前体物分离为亲水性物质(HPI)、强疏水性物质(HPO)和弱疏水性物质(TPI)这3个组分,通过三维荧光光谱、傅里叶红外光谱和核磁共振对再生水处理各沿程前体物进行表征,并测定各沿程出水的消毒副产物生成势(DBPFP).结果表明,生活污水中DBPs前体物主要组分为腐殖质和脂肪烃,以HPI为主.一级处理(沉淀)基于HPO与水互斥的物理性能对疏水性腐殖质有较好的去除效果,腐殖质的去除会导致含碳消毒副产物生成势(CDBPFP)的降低.此外由于DON/DOC的增加,含氮消毒副产物生成势(N-DBPFP)有所增加.二级处理(生物处理)对腐殖质和脂类均有较好的去除效果,但会产生大量疏水性的溶解性微生物产物(SMP),因此生物处理后DBPs前体物主要表现为疏水性.SMP的累积会导致C-DBPFP和N-DBPFP的大幅增加.深度处理(滤布滤池)能截留部分腐殖质和疏水性的SMP,因此前体物HPO占比减少,HPI占比增加.深度处理可以通过对SMP的去除来降低C-DBPFP和N-DBPFP.     

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...     

臭氧-混凝交互作用对水体有机物的影响

研究臭氧在纯水和混凝剂[Al_2(SO_4)_3]溶液中残余浓度的变化;采用差异吸收分析(differential absorbance,DA)、三维荧光(three dimensional fluorescence excitation-emission matrix spectroscopy,3D-EEM)和气相色谱(gas chromatograph,GC)、总有机碳分析(total organic carbon analyser,TOC)等研究水体有机物(富里酸)光谱特征、有机物和消毒副产物(DBPs)生成量在预臭氧、预臭氧-混凝(POC)以及臭氧-混凝联用(OC)后的差异;研究臭氧和混凝联合作用对有机物氧化程度及其对DBPs生成的影响.结果表明POC与OC作用存在明显差别,臭氧与混凝剂Al_2(SO_4)_3存在交互作用.交互作用主要体现在:(1)臭氧-混凝联用时臭氧降解速率加快;且臭氧降解中自由基产量相对增加.当臭氧投量2 mg·L~(-1),Al3+含量为1 mg·L~(-1)、3 mg·L~(-1)时,自由基捕获量比单独臭氧分别高15.2%和23.9%.(2)联用和预臭氧-混凝对有机物反应的差异,体现在OC有机物去除率低于POC,二者对有机物的反应途径不同;进而导致有机物与消毒剂反应的差异以及DBPs生成的差异.联用对DOC的去除能力明显强于单独臭氧和单独混凝,但弱于预氧化-混凝.当O3浓度为1 mg·L~(-1)、Al3+1 mg·L~(-1)时POC处理后二氯乙酸生成势(DCAAFP)和三氯乙酸生成势(TCAAFP)分别为47μg·L~(-1)和20.5μg·L~(-1),三氯甲烷生成势(CFFP)为97.8μg·L~(-1),较原水分别降低51%、64.6%和41.5%;而相应臭氧-混凝处理后DCAAFP和TCAAFP分别为48.4μg·L~(-1)和21.4μg·L~(-1),CFFP为117.3μg·L~(-1);较原水分别降低49.6%、63%和29.5%.同等臭氧投量下,增加混凝剂的剂量,POC和OC处理效果的差异进一步扩大.为保证用水安全和处理效率,臭氧和混凝联用时对臭氧的浓度、投加位置、混凝剂的种类等都需要进一步的研究论证,慎重选择.     

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%.     

臭氧氧化过程中副产物亚硝基二甲胺的生成

亚硝基二甲胺(NDMA)是在氯/氯胺消毒中发现的一种新型消毒副产物,具有强烈致癌性,引起人们广泛关注。然而,近年来在水处理中应用日益广泛的臭氧氧化工艺中也发现了NDMA的生成,给臭氧应用提出了挑战且可能对后续消毒工艺造成很大威胁。该文从生成情况、前体物、影响因素、生成机理4个方面介绍臭氧氧化过程中生成副产物NDMA的研究进展。总结了国内外臭氧氧化工艺中NDMA的生成情况;介绍了易与臭氧反应生成NDMA的前体物及其结构特征;归纳了影响臭氧氧化生成NDMA的因素,主要包括臭氧量、pH值、溴离子3个方面;重点评述前体物与臭氧反应生成NDMA路径,主要包括甲醛催化亚硝化、N_2O_4亚硝化和偏二甲肼(UDMH)3条路径;最后展望副产物NDMA在臭氧氧化工艺中生成的研究方向。     

铜绿微囊藻胞内物消毒副产物生成：氯化和溴化比较

为了研究蓝藻水华期间释放的有机物给原水水质及给水处理过程带来的影响,选取优势藻种铜绿微囊藻的胞内物质(IOM)作为前驱体,分析了其结构特征.此外,分别研究了IOM在pH 6.5、7.1及8.4条件下与氯及溴反应后性质的变化及消毒副产物的生成,并进行了相关性分析.结果表明,IOM中以相对分子质量较大的组分(>30×103)为主,其溶解性有机碳(DOC)含量占总量的68.8%.三维荧光光谱(EEM)的结果表明IOM的成分主要以芳香蛋白类物质为主,其单位DOC的荧光强度为92.6 AU·L·mg-1.与氯或溴反应后,芳香蛋白类EEM峰值下降了76.6%~93.3%,且其降低值与三卤甲烷(THMs,R2=0.81)和卤乙酸(HAAs,R2=0.77)的生成量正相关.IOM与氯或溴反应生成的THMs和HAAs浓度均随着pH的增加而增加.溴相比氯与IOM反应可以生成更多的THMs和HAAs,且HAAs的卤代程度更高,但是氯及溴与IOM反应能力的差异随着pH的升高而逐渐减小,即k OBr·IOM/k OCl·IOM相似文献   

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.     

焦化废水尾水O3氧化消除消毒副产物生成潜能的影响分析

焦化废水经生化处理后的尾水中含有多种溶解性有机物(DOM),可能成为消毒副产物的前体物,进而影响受纳水体下游给水厂的水质安全.因此,对焦化废水外排水(尾水)的消毒副产物生成潜能进行了分析,以实际焦化废水厂尾水为基质,采用气相色谱(GC)考察了O3氧化深度处理前后卤乙腈和三卤甲烷的生成潜能,并结合分子质量分布法和三维荧光光谱法分析了O3氧化处理尾水过程中前体物的转化规律.GC结果表明,焦化废水尾水各个分子质量范围的卤乙腈和三卤甲烷生成潜能分别达到1950.5～3965.1μg.L-1和1498.2～2571.2μg.L-1,表明工业废水排放之前需要考虑其对水体消毒副产物生成潜能的贡献.O3氧化作用可以实现尾水中消毒副产物前体物的削减,相同反应时间的条件下O3浓度越高其削减越有效.溶解性有机碳(DOC)及在254nm波长下的吸光度值(UV254)分析结果表明,O3氧化能部分矿化尾水中的有机物,并优先分解不饱和芳香性有机组分.分子质量和荧光光谱分析结果表明,O3氧化优先矿化小分子组分(<1kDa),并将尾水中大分子有机物分解为小分子(<1kDa),对活泼基团进行预氧化,从而实现氯消毒副产物生成潜能的削减.     

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.     

消毒副产物生成的温度影响和动力学模型

在水厂和供水管网中,加氯消毒副产物(DBPs)的生成浓度会随着季节转换和水温变化而出现明显波动.为了探究不同温度条件下DBP生成浓度的变化规律,本研究利用腐殖酸(HA)作为有机前体物进行加氯消毒,参照DBP统一生成条件(uniform formation condition,UFC),在不同水温下监测DBP[包括三卤甲烷(THM)和卤乙酸(HAA)]的生成浓度,并从动力学角度对该生成反应的机制做出分析,进而建立初步的浓度预测模型.结果表明,对于检测到的3种典型DBPs[三氯甲烷(CHCl3)、二氯乙酸(DCAA)和三氯乙酸(TCAA)],水温升高均能够明显提高其生成速率和最大生成浓度,其中后者随着温度的升高近似呈指数增长(R2>0.90).根据一级反应动力学模型对各组温度条件下的DBP实测值进行拟合,得到了较好的相关性(R2>0.94).为了进一步验证该动力学模型的准确性和可靠性,在20℃和30℃条件下分别采用该模型对DBP的实际生成浓度进行预测,并与实测值进行比较,均得到了良好的预测结果.为定量研究温度对DBP生成速率的影响规律,利用阿伦尼乌斯公式计算得到CHCl3、DCAA和TCAA的表观反应活化能分别为22.3、25.5和40.8 kJ.mol-1.     

活性炭吸附对藻类有机物的去除及其消毒副产物的控制

本文研究了粉末活性炭(powder activated carbon,PAC)吸附对藻类有机质(algal organic matter,AOM)及其典型含氮和非含氮消毒副产物(disinfection by-products,DBPs)的去除效能.结果表明,AOM主要含有一些小分子量、亲水性、低芳香度的有机质,三维荧光光谱证实,PAC吸附改变了AOM的组成,明显降低了类腐殖质物质含量,但对芳香蛋白类物质去除能力有限.PAC投加量为20 mg·L~(-1),吸附时间10~30 min时,对于3.30 mg·L~(-1)的胞内有机质(intracellular organic matter,IOM)和胞外有机质(extracellular organic matter,EOM)溶液,溶解性有机碳去除率分别为20.7%~31.9%和12.6%~19.0%.PAC对IOM和EOM中卤代甲烷总生成量的最高去除率分别为26.6%和35.8%;卤代乙腈总生成量的最高去除率分别为49.6%和53.6%,其中二溴乙腈前体物的去除效果显著.PAC对EOM氯化生成的DBPs的控制作用较好.     

铁改性石英砂过滤协同控制饮用水含氮消毒副产物和条件致病菌

石英砂在给水工艺中最主要的作用为去除浊度,其固-液界面的微生物作用受到忽视.为了解决普通石英砂(sand)在控制消毒副产物和条件致病菌有限的问题,将普通石英砂改性为铁改性石英砂(Fe-sand),用气相色谱-ECD测定了典型含氮消毒副产物(N-DBPs)和含碳消毒副产物的最大生成势.结果 表明,Fe-sand对卤代硝基...     

饮用水中的消毒副产物及其控制策略

消毒副产物(disinfection by-products,DBPs)是在饮用水消毒时由消毒剂与有机或无机前体物反应生成的一类次生污染物,其由于具有致癌、致畸和致突变的三致特性在全球范围内广受关注.聚焦于饮用水中的DBPs,介绍了DBPs的主要分类和研究历程,汇总了多地饮用水中常见DBPs的浓度水平以及全球饮用水水质标准对DBP指标的管控要求.随后系统介绍了饮用水中DBPs的控制策略,包括源头控制、过程控制、末端控制以及协同控制这4大类,并对各类控制方法的优缺点进行了分析.评述了中国的DBPs研究的现有水平和未来趋势,并展望了未来有关DBPs控制方法的研究方向.一方面,在评价某种工艺或技术对DBPs的控制效果时需要考虑DBPs浓度和水质综合毒性的变化,另一方面,建议关注耦合源头、过程和末端控制技术的协同控制方法,兼顾从源头到龙头每个节点,实现对饮用水中各类DBPs的高效控制.     

高藻原水预臭氧强化混凝除藻特性研究

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特征,通过实验室试验和中试运行对预臭氧强化混凝藻类去除效果、溶解性有机物（dissolved organic carbon,DOC）的变化和去除、消毒副产物的控制等进行了研究,并利用藻类活性测试研究了预臭氧强化混凝除藻机制.结果表明,采用适当浓度的臭氧（如1.0 mg·L^-1）进行预氧化,可有效提高藻类去除率,从常规混凝沉后水的55%～85%上升到95%左右,最高去除率达到99.3%（预臭氧1.0 mg·L^-1,PACl 3.0 mg·L^-1）;THMFP(trihalomethanes formation potential)总体去除效果从常规处理的117 μg·L^-1降至46 μg·L^-1;高投量（≥2.0 mg·L^-1）预臭氧,促进了藻类灭活,但影响了有机物的去除.藻类活性评价臭氧氧化和常规水处理过程对藻类作用存在显著差别.常规混凝对藻类活性影响不明显,不同剂量混凝剂对藻类活性影响差异不大;而臭氧对水体中的藻类有灭活作用,在0.5～2.0 mg·L^-1臭氧条件下,藻类活性降低至12以下,且该指标随着臭氧剂量的加大显著降低.紧随其后的混凝过程中,混凝剂或者其水解过程的某些成分对臭氧灭活藻类有增效/催化作用.与传统的显微计数法相比,藻类活性试验更明确地表征水处理过程对藻类生存状态的影响,为水处理除藻机制研究和工艺设计提供更清晰的信息.     

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.