UV/H2O2氧化丙氨酸对氯化中二氯乙腈生成的影响

采用水处理过程中常用的紫外/过氧化氢（UV/H₂O₂）高级氧化工艺对水中典型的氨基酸——丙氨酸进行预处理,研究了后氯化过程中代表性含氮消毒副产物二氯乙腈的生成情况。研究发现,UV/H₂O₂工艺中产生的羟基自由基对丙氨酸进行α碳氢抽取和氨基氢抽取,在20 min反应时间内主要生成3种产物：HN=C（CH₃）—COOH、CH₃—CH=NH和CH₃—C≡N,这3种产物相比丙氨酸具有更高的二氯乙腈生成势,因此强化了后氯化过程中二氯乙腈的生成。进一步研究UV/H₂O₂预处理时间、丙氨酸浓度、p H和水基质成分（HCO₃^-、Cl^-、NO₃^-）对二氯乙腈生成势的影响,结果表明,随着UV/H₂O₂预处理时间从0增至30 min,二氯乙腈生成势先升高后降低,...     

典型含氮有机物的氯消毒副产物生成潜能研究

污水再生利用是解决我国城市水资源短缺的有效途径，消毒是保证再生水水质安全的必要措施。氯消毒可以有效杀灭病原微生物，但同时也会生成各种具有毒性和“三致”效应的消毒副产物。由于含氮有机物是污水氯消毒副产物的一类重要前体物，故选取20种基本氨基酸为研究对象，考察了它们经氯消毒后生成三氯甲烷、卤乙酸、卤乙腈、三氯硝基甲烷、1，1-二氯-2-丙酮和1，1，1-三氯-2-丙酮的潜能。结果表明，各种氨基酸的消毒副产物生成潜能与它们的R基结构密切相关，其中R基上带有活性苯环的色氨酸和酪氨酸均表现出了较高的三氯甲烷、卤乙酸和卤乙腈生成潜能。     

藻类对摇蚊幼虫生成消毒副产物的影响规律

以摇蚊幼虫和铜绿微囊藻胞内有机物(IOM)为研究对象,考察在不同铜绿微囊藻和摇蚊幼虫浓度、氯胺投加量、反应时间、p H值和温度等条件下消毒副产物的生成规律。结果表明,当铜绿微囊藻或摇蚊幼虫单独存在时消毒副产物生成量都很少,最大值不超过1.3μg/L;当二者共存时,氯胺消毒副产物生成量均有明显增加,但变化趋势却有所不同。随着TOC浓度的不断增大,具有稳定结构的消毒副产物,如三氯甲烷(TCM)和三氯乙酸(TCAA)的生成量逐渐增加,水合氯醛(CH)和二氯丙酮(DCP)生成量则是先增加再降低。随着氯胺投量的增加,TCM、二氯乙腈(DCAN)、CH、DCP、二氯乙酸(DCAA)和TCAA生成量都逐渐增加。CH和DCP生成量随反应时间的延长先增加后减少,在48 h时生成量最多。p H值的增大有利于增加TCM和TCAA的生成量。DCAN生成量随着温度的升高而减少,CH和DCP生成量在20℃时出现最大值,分别为1.43和1.22μg/L。     

两种预氧化对氯消毒糖精DBPs转化的影响

预氧化是饮用水净化的一种高级处理方法,其目标是减少有机物及其衍生污染,然而部分难降解有机物在氧化后转化为小分子物质,更易与氯发生反应,从而可能增加衍生消毒副产物（DBPs）的风险。以糖精（SAC）为模型前体物,通过模拟试验考察了净水工艺中臭氧及UV/H₂O₂预氧化对人工合成有机物在氯消毒过程中产生DBPs的影响,以及DBPs随供水时间的变化规律。结果表明,臭氧及UV/H₂O₂工艺可使抗氯氧化的SAC转化为易与氯反应的小分子有机物,产生更高含量的二氯乙酸（DCAA）、三氯乙酸（TCAA）、三氯甲烷（TCM）、二氯乙腈（DCAN）等DBPs,卤乙酸类DBPs含量升幅最大。DBPs的生成势（DBPFP）随着臭氧及UV/H₂O₂氧化时间的增加呈先增后减的趋势,在氧化接触15～20 min时DBPFP最大。采用氯消毒并连续2 d供水条件下,TCM、DCAA、TCAA和DCAN等DBPs的生成量随接触时间的延长而逐渐升高。臭氧与UV/H₂O     

东江原水氯胺消毒效果与消毒副产物研究

以东江为原水,对比研究了液氯与氯胺消毒效果以及7种氯化消毒副产物的生成量,并进行了N-二甲基亚硝胺(NDMA)生成潜能研究。结果表明,用氯胺消毒,保证CT值不小于1(mg/L·h),出水的菌落总数和总大肠菌群测定结果为未检出;氯胺消毒可大大降低氯化消毒副产物的生成量;东江原水的NDMA生成潜能丰水期比枯水期高,但均远小于《饮用水水质准则》中规定的限值。     

饮用水氯和氯胺消毒过程中卤乙酸生成势的比较

消毒是保证饮用水微生物安全的重要单元,但消毒过程中产生的消毒副产物也会威胁人体健康。以南方某水源水为研究对象,比较氯和氯胺消毒过程中卤乙酸的生成趋势及影响因素。结果表明,p H值、溴离子及天然有机物(NOM)均对卤乙酸的生成量有影响。与氯消毒相比,氯胺消毒除了能显著降低卤乙酸的生成量,还可以抑制溴代乙酸的生成;随着氯消毒或氯胺接触时间的增加,卤乙酸含量逐渐提高,主要卤乙酸为二氯乙酸(DCAA)、三氯乙酸(TCAA)和一溴二氯乙酸(BDCAA),各种卤乙酸含量均随着接触时间的增加而不断增多。氯化消毒24 h时,生成的卤乙酸总量为32.4μg/L,其中DCAA占卤乙酸总量的45.4%,TCAA占卤乙酸总量的21.2%,BDCAA占卤乙酸总量的24.1%;氯胺消毒24 h时的卤乙酸生成总量为3.8μg/L,DCAA占卤乙酸总量的72.0%,TCAA占卤乙酸总量的11.9%,一溴一氯乙酸(BCAA)的比例为16.0%。氯胺消毒时卤乙酸生成的种类和量均比氯化消毒时有显著降低;当p H值升高时,无论是氯化消毒还是氯胺消毒,卤乙酸生成总量均呈降低趋势;氯和氯胺消毒时,随着溴离子浓度的增加,卤乙酸总量均明显增加,溴结合因子(BIF)也随之提高,但与氯消毒相比,氯胺消毒的溴结合因子要低;对氯化消毒和氯胺消毒两种方式进行比较后发现,消毒过程中均是疏水性有机物生成的卤乙酸总量最多,其次是中性有机物,亲水性有机物生成的卤乙酸总量最少。     

氯胺消毒过程中碘代三卤甲烷生成的影响因素

碘代消毒副产物的"三致"特性远高于氯代和溴代消毒副产物,是近年来饮用水领域颇受关注的一类新兴消毒副产物。以微污染原水为研究对象,系统研究了其在氯胺消毒条件下碘代三卤甲烷类消毒副产物生成的影响因素。研究发现,在原水中存在一定浓度碘离子的条件下,采用氯胺消毒可产生较高浓度的碘代三卤甲烷类消毒副产物,其中以三碘甲烷为主;碘代三卤甲烷的生成总量随着反应时间的增加而增加;碘代三卤甲烷的生成量和组成受氯胺投加量的影响较大,在氯胺投加量较低的情况下主要生成三碘甲烷和一溴二碘甲烷,在氯胺投加量较高的情况下生成一氯二碘甲烷、二氯一碘甲烷、一溴二碘甲烷和三碘甲烷四种碘代三卤甲烷;碘代三卤甲烷的生成总量以及三碘甲烷在总碘代三卤甲烷中的比例随着碘离子浓度的增加而提高;总体上,氯胺化过程中碘代三卤甲烷的生成总量随着pH值的升高而增加。     

紫外/一氯胺降解水中氯霉素的性能与机理研究

以抗生素中典型的氯霉素(CAP)作为研究对象,探讨了紫外/一氯胺(UV/NH_2Cl)高级氧化技术降解CAP的反应动力学、影响因素和消毒副产物生成情况。结果表明,对比单独UV工艺及UV/NH_2Cl高级氧化技术,NH_2Cl的加入可以明显提高CAP的降解速度,假一级动力学降解速率常数可达0.017 2 min~(-1)。提升NH_2Cl浓度可以促进CAP的降解,然而随着pH值的增加,对CAP的降解率呈现先增加后降低的趋势,在pH值为7时降解率最大。此外,在UV/NH_2Cl体系中,水中的无机阴离子(Cl~-、Br~-、HCO~-_3)及天然有机物(NOM)的存在均会对CAP的降解起到不同程度的抑制作用。在消毒副产物的生成方面,相比单独的NH_2Cl预氧化方式,UV/NH_2Cl预氧化会降低后续氯胺消毒过程中三氯硝基甲烷、二氯乙腈、二氯乙酰胺和三氯乙酰胺的产生。     

四种预氧化方式对AOC及消毒副产物影响的对比

高锰酸钾(KMnO4)、臭氧(O3)、紫外/过氧化氢(UV/H2O2)和紫外/过硫酸盐(UV/PS)预处理可以改变水体中天然有机物的性质,进而改变有机物的可生化性和氯化消毒时的副产物生成势。通过对比研究这4种氧化方式对可生化有机碳(AOC)及后续氯化消毒时9种消毒副产物生成势的影响得出:AOC的生成量遵循UV/H2O2O3UV/PSKMn O4;KMnO4预处理促进了三氯硝基甲烷的生成;O3预处理促进了氯乙醛和三氯硝基甲烷的生成;经UV/H2O2预处理后,所有消毒副产物的生成势均显著增加;UV/PS预处理对消毒副产物生成势总体影响较小。     

臭氧/氯消毒中藻类有机物生成消毒副产物的特征

饮用水源地藻华会释放大量藻类有机物(AOM),AOM与氯消毒剂反应生成的消毒副产物(DBPs)会给饮用水用户带来不容忽视的健康风险。为此,探究了臭氧/氯消毒对AOM结构和DBPs生成的影响。结果表明,臭氧氧化能有效去除AOM中芳香蛋白和酚类、叶绿素a、藻蓝蛋白结构物质,但是对腐殖酸类结构的去除效果相对较差。DBPs生成总量随臭氧投加浓度的升高而增加,其中主要是三氯甲烷(TCM);卤代乙腈和卤代酮的生成总量随臭氧投加浓度的变化趋势不明显。延长臭氧接触时间会明显增加1 h氯化中TCM的生成量,氯化24 h时DBPs生成总量与臭氧接触时间无关。在臭氧/氯消毒过程中,AOM的DBPs生成潜能低于天然有机物(NOM)。AOM有利于一溴一氯乙腈的生成,而NOM会生成更多的二氯乙腈。     

城市污水处理厂二级出水碳、氮消毒副产物生成特性研究

为了研究污水处理厂二级出水经消毒后副产物的生成特性,选取了A、B两座处理工艺不同的污水处理厂的二级出水作为研究对象,考察了分别经次氯酸钠和氯胺消毒后含碳、氮消毒副产物的生成潜能。结果表明,氯胺消毒与次氯酸钠消毒相比,能有效减少消毒副产物的产生;二级出水中溴化物的含量不同,会影响含碳消毒副产物(C-DBPs)、含氮消毒副产物(N-DBPs)的产生类型和产生量;此外,二级出水的含氯量与含氮量比值(Cl/N值)和氨氮含量对消毒副产物的产生量影响较大,低氯/氮值和高氨氮含量下会产生较多的消毒副产物。     

空气吹脱法控制饮用水中含氮消毒副产物

考察了空气吹脱法对消毒副产物,尤其是高毒性含氮消毒副产物的控制效果。研究了取样口、风量、吹脱时间、pH和余氯对空气吹脱法控制消毒副产物效果的影响。结果表明,空气吹脱法可以大幅度降低水中三氯甲烷、二氯乙腈和二氯乙酰胺的含量。随着吹脱时间的延长、pH或者余氯的增大,二氯乙酸浓度不断增加,这主要由于二氯乙腈和二氯乙酰胺在水体中降解造成。     

紫外/氯胺消毒对供水系统中微生物数量分布的影响

针对上海临江水厂紫外/氯胺组合消毒供水系统，研究了紫外关闭前后，紫外/氯胺组合消毒和单氯胺消毒对供水系统中微生物数量分布的影响。结果表明：紫外/氯胺组合消毒对出厂水微生物的消毒效率比氯胺消毒更高。目前工艺条件下，组合消毒可做到对可培养细菌的100%灭活，单氯胺消毒只能达到97.71%～99.98%。单氯胺消毒下，管网异养菌平板计数均值相对紫外/氯胺组合消毒增加128.78%，二次供水异养菌平板计数均值相对增加8.94%，紫外/氯胺组合消毒相对单氯胺消毒可改善管网微生物生长水平，但不能改变管网微生物生长变化规律。二次供水的微生物水平仍明显高于供水管网。二次供水模式中，直供水模式的水质相对最好，水池+水箱供水模式的水质相对最差。相同供水模式下，组合消毒比单氯胺消毒对二次供水微生物的控制效果更好。     

饮用水处理工艺中NDMA的生成与去除特性研究

对浙江某水厂各工艺单元出水中的二甲基亚硝胺(NDMA)浓度进行了检测,开展了氯化和氯胺消毒后NDMA生成潜能的研究,并探索了生成潜能与其他水质参数的相关性。结果表明,在预处理和常规处理工艺出水中未检出NDMA的条件下,经臭氧氧化后可生成NDMA,其浓度达到13.7 ng/L;后续的生物活性炭工艺可去除部分NDMA,经加氯消毒后出厂水的NDMA为11.6ng/L;氯胺化的NDMA生成量约为氯化生成量的3~5倍,即出厂水采用氯胺消毒产生NDMA的风险更大;经深度处理后氯化和氯胺化的NDMA生成潜能可分别削减14.1%和8.8%,其中生物预处理工艺可有效去除NDMA的前体物;NDMA生成潜能与DOC、UV254、DON值之间均存在较好的相关性,其中与DON的相关系数可分别达到0.97和0.91,因此有效控制有机氮类化合物,可降低NDMA的生成风险。     

上海市奉贤区给水管网增压泵站补氯方式优化研究

21世纪初,许多大型城市开始全面推进郊区集约化供水以对水资源进行高效配置,但由于部分配水管网过长易造成管网末梢总氯衰减幅度过大的问题.氯胺消毒因可有效减缓总氯的衰减,同时减少消毒副产物的生成从而逐渐成为代替氯进行二次消毒的选择,但氯胺消毒易导致管网硝化和含氮类消毒副产物生成的风险增加,从而影响管网水水质.本研究通过模拟计算配水管网中总氯衰减动力学对奉贤区增压泵站补氯补氨量进行优化,同时监测出水亚硝酸盐和消毒副产物生成情况,确定该地区增压泵站补氯方式优化方案,实现对氯的精准补加.     

混凝对藻源有机物的去除及其消毒副产物的控制

以聚合氯化铝(PAC)为混凝剂,研究了混凝处理对藻源性有机质(AOM)及其典型含氮和非含氮消毒副产物(DBPs)的去除效能。结果表明,AOM主要由分子质量较小、芳香结构较少的有机质组成,经混凝处理后沉淀性能较差,当PAC投加量为15~25 mg/L时,对其溶解性有机质(DOC)的去除率为46.8%~51.5%。混凝对不同DBPs前体物的去除能力有较大区别,在混合阶段转速为100 r/min、搅拌时间为30 s的条件下,随着PAC投加量从10 mg/L增加至30 mg/L,对1,1-二氯丙酮、1,1,1-三氯丙酮、二氯乙腈和三氯硝基甲烷的去除率都有不同程度的提高,但三氯甲烷在PAC投量为10和30 mg/L时的生成量反而高于不投加PAC时的。剧烈的搅拌不利于对DBPs的消减。     

氯胺消毒工艺中一氯胺生成效率的影响规律

以上海市某自来水厂滤后水为研究对象,系统考察了氯胺消毒过程中氮源种类、氯氮比、pH值、反应时间、温度、G值和氯投加速率等因素对一氯胺浓度及消毒副产物(DBPs)生成量的影响。结果表明,氮源种类、Cl₂/N质量比和p H值为主要影响因素,其他为次要影响因素。与氯化铵、碳酸铵、醋酸铵和氨水这4种氮源相比,以硫酸铵为氮源可生成较高浓度的一氯胺;当pH值由6.0增大到9.0时,一氯胺浓度(以Cl₂计)由2.611 mg/L升高至4.256 mg/L;随着Cl₂/N质量比由2∶1逐渐增至8∶1,一氯胺浓度先升后降,并在5∶1时达到最大值3.831 mg/L。DBPs浓度随Cl₂/N质量比、反应时间、温度和氯投加速率的增加而升高,随G值的增大而降低;而随着pH值由6.0增加到9.0,DBPs浓度先降低后略有增加。自来水厂氯胺消毒工艺中一氯胺生成的最佳工艺条件如下:以硫酸铵为氮源,Cl₂/N质量比为(4∶1)~(5∶1),pH值为中性或碱性,反应时间为2 h,温度为25℃左右,G值为300 s-1,混匀慢速加氯。     

安全氯化消毒工艺的消毒副产物控制

在天津市某水厂进行了新型安全氯化消毒工艺——短时游离氯后转氯胺的顺序消毒工艺的中试，结果表明，进水相同时安全氯化消毒工艺比传统的游离氯消毒工艺产生的三卤甲烷减少了35.8％～77.0％，卤乙酸减少了36.6％～54.8％。消毒接触池进水水质越差，短时游离氯后转氯胺的顺序消毒工艺在控制消毒副产物方面就越有优势。试验中还获得了含较高浓度溴离子原水的消毒副产物生成特性。     

不同饮用水处理工艺中消毒副产物的生成潜能

对取自饮用水处理过程中的水样分别进行氯消毒和氯胺消毒,分析不同饮用水处理工艺对7类18种消毒副产物(DBPs)生成潜能的影响,测定的DBPs包括含碳DBPs[三卤甲烷(THMs)、卤乙酸(HAAs)、卤代酮(HKs)、三氯乙醛(CH)]和含氮DBPs[卤乙腈(HANs)、三氯硝基甲烷(TCNM)、总亚硝胺(TONO)]。结果表明,混凝、沉淀和过滤工艺均能有效降低卤代DBPs的生成潜能,活性炭吸附反而会增大TONO的生成潜能。混凝和砂滤工艺对去除含碳DBPs前体物更有效,氧化处理工艺则更有利于含氮DBPs前体物的去除。细胞毒性主要来源于HANs和HAAs,且其变化趋势大致与HANs和HAAs生成潜能一致。水中Br~-浓度的增加会显著增大溴代DBPs的生成潜能,并使细胞毒性大幅升高。     

污水氯消毒过程中有机氯胺的生成及其影响

消毒是保证污水再生利用水质安全的必要措施，氯消毒是最常用的消毒方法。在氯消毒过程中，污水中的含氮有机物与氯反应会生成有毒有害的有机氯胺。国外很早就开始了对有机氯胺的研究，而国内对有机氯胺的关注较少。有机氯胺在一定条件下可以在自然水体中长时间稳定存在，部分有机氯胺在脱氯时不易被亚硫酸钠脱除。有机氯胺一般具有一定的生物毒性，而且一些有机氯胺也是致癌消毒副产物的前体物质，对水中的生物以及人体健康会产生毒害作用。消毒过程中有机氯胺的生成不仅会降低消毒效果，而且也会影响水体中余氯的测定。