基于疏水性能及相对分子质量分析消毒副产物前体物

采用XAD树脂吸附法和超滤膜技术分别将水中的天然有机物(NOM)分成不同疏水性能和不同相对分子质量(MW)的各种组分.对低SUVA值水中,SUVA值与消毒副产物(DBPs)的关系也进行了研究.结果表明,与疏水酸性物质(HPOA)和转亲酸性物质(TPHA)相比,亲水酸性物质(HPIA)是水体中天然有机物(NOM)的主要组成部分,约占58％,对DBPs的贡献也最大.另一方面,MW＜2 000组分是水体中NOM的主要组成部分,约占60％,同时也是生成DBPs的主要前体物质,对三氯甲烷生成势(TCMFP)、二氯乙酸生成势(DCAAFP)和三氯乙酸生成势(TCAAFP)的贡献分别为50.5％、39.6％和41.2％.SUVA值与DBPs生成量的相关性较差.     

水库水中有机物特性对生成消毒副产物的影响

饮用水中消毒副产物( DBPs)对人体健康构成极大威胁,明确水源水中有机物的特性及对DBPs生成的影响,是实现DBPs有效源头控制的关键环节.研究探讨了上海某水库水源水中有机物不同组分与消毒副产物生成潜能之间的关系,为水处理工艺及饮用水安全保障技术研究提供基础性数据.结果表明,水样中亲水性有机物比例占到60％左右;各组分的相对分子质量分布情况以小于1 000的小分子为主;加强消毒前水处理工艺对亲水性和小分子有机物的去除,可以有效控制DBPs的生成.     

东太湖水源臭氧-活性炭工艺消毒副产物的生成规律与控制

对以东太湖水为水源的臭氧—活性炭处理工艺和常规处理工艺净水厂的消毒副产物生成情况进行了一年的检测,研究了臭氧—活性炭和常规处理工艺各处理单元对消毒副产物生成势的作用情况。结果表明,臭氧—活性炭和常规处理工艺的出厂水中均含有三卤甲烷、卤乙酸、卤乙腈等消毒副产物;与常规处理工艺相比,臭氧—活性炭处理工艺出水中的消毒副产物种类少、总量低,但三溴甲烷、二溴乙酸的生成量高;臭氧氧化能使消毒副产物生成势提高,砂滤工艺对消毒副产物生成势的去除效果稳定,混凝—沉淀工艺比其他工艺单元对消毒副产物生成势的去除效果好,活性炭工艺在夏季对消毒副产物生成势的处理效果比其他季节好。     

臭氧及其高级氧化工艺对消毒副产物的控制研究

饮用水处理中产生的消毒副产物(DBPs)具有致癌致突变等健康风险,且其在水中广泛存在,引起了水处理行业的广泛关注。DBPs的前体物主要是消毒前未被水处理工艺去除,且能与消毒剂反应形成DBPs的有机物或无机离子。在消毒前,通过增设新的处理工艺(如预处理或深度处理工艺)以去除DBPs前体物,是控制DBPs的有效措施。臭氧及其高级氧化工艺能够有效氧化降解部分有机污染物,所以其已经成为控制某些典型DBPs的重要工艺。综述了臭氧及其高级氧化技术对典型DBPs——三卤甲烷及卤乙酸的控制效果,详细讨论了这些技术的降解效率、机理及反应动力学,以期为微污染原水条件下DBPs的有效控制提供有益参考。     

组合工艺控制有机物及消毒副产物前体物的特性研究

通过XAD-8树脂将水中有机物分成疏水性、亲水性两部分,对传统常规处理工艺(混凝气浮、过滤)和深度处理工艺(臭氧氧化、生物活性炭)出水的DOC,UV254THMFP,HAAFP指标以及疏水、亲水有机物去除率进行了检测分析。结果表明,生物活性炭(BAC)单元工艺能同时去除疏水性和亲水性两种有机物,且两者去除率均为最高。其次去除效果较好的是传统的常规工艺。臭氧工艺具有将天然的疏水性有机物氧化成可生化降解的亲水性小分子有机物的特点,在预臭氧+常规以及O3-BAC组合工艺中,起到了强化去除有机物和消毒副产物前体物的效果。     

微污染地表水中天然有机物预氧化后各组分去除规律

针对天津市某微污染地表水,利用树脂(化学)分级和分子质量筛分的方法,将微污染水中溶解性的天然有机物(DOM)分成疏水碱性有机物(HoB)、疏水中性有机物(HoN)、疏水酸性有机物(HoA)、弱疏水酸性有机物(wHoA)、亲水性有机物(HiM)等5种组分及相对分子质量100 000、30 000~100 000、10 000~30 000、3 000~10 000、1 000~3 000、1 000等6个区间。研究了单独O3预氧化、单独KMnO4预氧化、O3+KMnO4同时预氧化3种不同预氧化方式对以上各组分、各区间有机物去除的影响。结果表明,这三种预氧化方式均可以有效地减少疏水性有机物和大分子有机物,同时降低SUVA值减少氯化消毒副产物的产生。在三种预氧化方式中,单独O3预氧化对控制消毒副产物的效果最好。     

预臭氧化工艺对消毒副产物影响的生产性研究

通过进行预臭氧化—紫外线联合氯消毒工艺处理高温高藻期滦河水的生产性试验,检测和分析三卤甲烷生成势(THMFP)和卤乙酸生成势(HAAFP)的含量变化情况,研究了整套水处理工艺,尤其是预臭氧化单元对氯消毒副产物(DBPs)的去除效果。同时,研究了甲醛和溴酸盐这两种臭氧化副产物在处理过程中的生成情况。结果表明:在高温高藻期,预臭氧化单元对THMFP和HAAFP的平均去除率分别为12.43%和15.06%,整套工艺对THMFP和HAAFP的平均总去除率分别为39.33%和54.12%,氯消毒副产物前体物得到有效去除;出水中甲醛含量低于50μg/L,溴酸盐的含量小于6μg/L,臭氧氧化副产物得到了有效控制。     

泳池水内三氯甲烷前体物的物化表征

含氯消毒剂能和游泳池水中溶解性有机物作用产生三氯甲烷等副产物威胁人类健康。采用分子量切割法和树脂分离法对重庆市某室内恒温游泳池水中有机物进行物理和化学分级表征,测定分级后研究各组分DOC、UV_(254)和三氯甲烷的生成势。研究表明,游泳池水中主要为相对分子质量在1kDa以内的亲水性有机物,但三氯甲烷主要前体物为分子量在1k～3kDa酸性疏水性有机物。为有效减少泳池水中消毒副产物产生,泳池水处理工艺应该主要去除水中疏水酸性有机物,特别是1k～3kDa的疏水酸性有机物。     

臭氧-生物活性炭控制有机物和消毒副产物研究

南方某水厂采用的臭氧-生物活性炭给水深度处理工艺稳定运行了6年,为了解工艺长期运行过程中在活性炭性能指标下降后,是否还能有效地去除有机物和消毒副产物,开展了试验研究。重点考察臭氧-生物活性炭对水中有机物和氯化消毒副产物的去除效果,通过与常规处理出水水质的对比,探讨其去除有机物和消毒副产物的优势。结果表明,臭氧-生物活性炭是一个长期有效的去除有机物和氯化消毒副产物的控制手段。该工艺对CODMn、TOC、UV254的去除率分别为43.2%、24.0%、58.8%;对THMsFP去除率为40.1%;对三氯甲烷和三氯乙醛的去除率分别达到54.5%和70.7%。在臭氧-生物活性炭组合处理工艺中,活性炭池是去除有机物和消毒副产物的关键工艺。     

浙江省某水厂臭氧活性炭深度处理工艺运行效果分析

针对A水厂采用臭氧活性炭深度处理工艺处理东太湖微污染原水,研究该工艺对常规水质指标的去除效果,以及消毒副产物生成潜能的控制情况,并结合三维荧光光谱分析原水中溶解性有机物的去除情况.结果表明:臭氧活性炭工艺对CODM n、UV254和DOC的去除率分别为13.40％ ～19.86％、27.27％ ～56.25％ 和13.41％ ～27.82％.根据三维荧光光谱分析,臭氧活性炭工艺对原水中溶解性有机物有进一步的去除作用,总去除率为33.11％.臭氧活性炭工艺对THMs生成势的去除率达26.94％,但其对N-DBPs和HKs生成势的去除率仅有5.13％.     

美国ICR数据库有机物去除分析及对我国的借鉴作用

我国《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)对有机物指标的要求,给我国给水处理的运行带来了新的挑战。依照美国第一阶段消毒剂与消毒副产物标准中对有机物指标(TOC)的去除率要求,用美国ICR(Information Collection Rule)数据库分析了常规工艺及增加生物活性炭(BAC)的深度处理工艺对水中有机物的去除。结果表明,常规工艺对有机物的去除效果随原水的TOC增大而变好,随碱度增大而变差;对于水中有机物的去除,常规工艺的去除率中位数为32%,BAC的深度处理工艺中位数为40%。混凝和BAC工艺弥补了各自的不足,尤其是当原水碱度较高TOC较低,在混凝工艺后增加BAC工艺可以更好地去除水中的有机物。     

生物炭对径流雨水中溶解性有机物的去除研究

径流雨水中的大量溶解性有机物(DOM)可通过城市雨水系统进入自然水体,导致水体出现富营养化和黑臭现象,并可能在后续水处理消毒工艺中与消毒剂反应生成具有三致特性的消毒副产物(DBPs)。研究选用生物炭为吸附剂,并通过酸碱改性,探究其对径流雨水中DOM的吸附效能。结果表明,竹子类生物炭对水样中的DOM具有优良的吸附去除效果,经KOH改性后的竹子生物炭吸附性能大大提升;其对溶解性有机碳(DOC)和溶解性有机氮(DON)的去除率分别为63.1%和79.9%,对DBPs前体物的去除率高达63.2%。荧光光谱分析结果表明,与未落地雨水成分不同,径流雨水的DOM荧光成分较为复杂,荧光响应强度依次为腐殖酸类、富里酸类、可溶性微生物产物类、芳香性类蛋白Ⅱ和芳香性类蛋白Ⅰ物质。经竹子类生物炭吸附处理后,腐殖酸类和芳香性类蛋白物质的响应值大大下降,是削减DBPs前体物的关键。改性增加了生物炭的比表面积、孔结构和官能团,推测吸附机理有空隙填充作用、氢键作用、疏水相互作用和π-π相互作用。总之,竹子类生物炭在快速削减城市径流雨水污染负荷方面具有低成本和高效率的优点。     

基于实测的室内泳池水氯化消毒副产物分析研究

氯消毒剂可与水中有机物反应生成氯化消毒副产物(DBPs)。在室内泳池环境中,有机物种类多、持续浓度高;且DBPs可以通过呼吸、皮肤渗透和吞饮池水三大途径与人体接触,对人体健康造成危害。作为对《游泳池水质标准》(CJ 244-2007)进行修编的重要参考依据,选择了10家不同规模和类型的室内泳池进行了水质取样分析,分析确定我国室内泳池水中以三氯甲烷和氯乙酸为代表的氯消毒副产物实际存在状况。结果表明:在10个室内泳池水中,氯乙酸(HAAs)和三氯甲烷(THMs)都有存在,平均浓度THMs为29.2μg/L,HAAs为79.4μg/L,HAAs的浓度高于THMs。在此基础上,结合泳池水特点,通过与饮用水进行对比分析探讨了其消毒副产物的生成特点和危害途径;同时对《游泳池水质标准》中DBPs参数的选择给出了建议。     

常规工艺中消毒副产物季节变化研究

对某给水厂进行了一个水文年的月度监测,重点分析了各工艺段出水的三卤甲烷和卤乙酸浓度变化。结果表明,对消毒副产物控制起关键作用的工艺是预氯化(混凝)、过滤和消毒。预氯化工艺是一个很大的健康隐患,必须严格控制。在过滤工艺中同时存在消毒副产物的生成和去除两种作用,对三卤甲烷的去除率明显较高,而卤乙酸在过滤前后变化不大。在清水池消毒过程中游离氯会与消毒副产物前体物继续反应生成消毒副产物。     

微絮凝-大梯度磁滤工艺对消毒副产物前驱物控制的研究

以珠江水为原水,利用微絮凝-大梯度磁滤工艺对水中消毒副产物前驱物进行处理,研究工艺的磁场强度和磁滤速度的变化对消毒副产物生成势(THMFP)和UV_(254)的去除效果影响。研究发现,去除THMFP以去除三氯甲烷生成势为主;THMFP的去除效率随着磁场强度的升高或滤速的降低而升高,在磁场强度为0.23T时达到最高为47.83%,磁滤速度为6~8m/h时,去除率稳定在46%左右;UV_(254)的去除效果受滤速的影响较大,滤速从6 m/h提高到16 m/h时,去除率从57.56%下降到39.58%,而磁场强度的变化对UV_(254)的去除效率影响较小,去除率稳定在46.0%~50.7%。     

饮用水臭氧应用安全性研究

对预臭氧、臭氧—生物活性炭等技术与常规水处理工艺联用中有机物去除效果、消毒副产物THMFP的消除等进行了研究。结果表明:采用适量臭氧(如1mg/L)预氧化,可有效提高混凝过程中有机物去除率;THMFP从常规处理的116μg/L降至78μg/L(1mg/LO3)。与预臭氧强化混凝联用的臭氧—生物活性炭工艺能进一步降低DOC和THMFP。研究发现:溴酸盐随着臭氧含量呈现起伏变化,溴酸盐相关前驱物不易分离去除。两次臭氧投加(预臭氧和主臭氧)均导致溴酸盐、AOC和甲醛升高;其含量可分别在后续的混凝过滤及生物活性炭过程中得到控制,仅AOC含量较原水和常规工艺出水有所升高。     

混凝预处理缓解微滤膜污染的效果与机理研究

以无锡太湖水为试验原水,研究混凝作为微滤膜的预处理,去除有机物和降低膜污染的效果与机理。混凝剂分别采用铁盐(三氯化铁)和铝盐(聚氯化铝),试验结果表明:混凝剂氯化铁去除有机物和降低膜压差的效果优于聚氯化铝。大分子的亲水性有机物是造成膜污染的主要组分,混凝处理可有效去除大分子有机物,降低膜污染。高投加量的混凝剂对亲水性的小分子有机物去除效果有限,但可有效去除中等分子的疏水性有机物。中等分子的疏水性有机物也会造成一定程度的膜污染。     

水中腐殖酸的危害及去除方法

腐殖酸类物质是天然有机物的重要组成部分,它的分子结构中含有大量的活性基团,使得它在水溶液中呈现一定的物理化学性质,这些性质导致了腐殖酸对水体的危害:如增加了微污染物在水中的溶解度;与氯气生成多种卤化物和消毒副产物;抑制微囊藻毒素的降解;造成水体酸化。对于腐殖酸类物质的去除目前主要的方法有:膜滤法、活性炭吸附法、臭氧氧化、强化混凝法等。其中强化混凝技术被认为是最有效的处理方法。     

极性分类-分子质量分级法剖析华南某原水中有机物组成特性

天然有机物NOM是饮用水处理过程产生消毒副产物的主要前驱物质,利用膜滤法(UF)和凝胶色谱法(GPC)对佛山水源水进行分离分级,深入了解原水中有机物的分子质量分布特性和化学分布特性,为控制和去除水中NOM提供基础数据。膜滤分离结果表明,原水中相对分子质量小于6 000的有机物占比最大,平均在65%以上。利用凝胶色谱法将原水中有机物分为6类,即憎水酸(HOA)、憎水碱(HOB)、憎水中性物质(HON)、亲水酸(HIA)、亲水碱(HIB)、亲水中性物质(HIN)。分离结果表明,该6类物质在原水中分布较为均匀,其中HOA占比最大,6类有机物具有不同的分子质量分布特征。     

强化混凝超滤组合工艺对有机污染物去除效能的研究

为了进一步提高水质处理效果,采用强化混凝超滤的组合工艺对湖水进行处理,考察该组合工艺对有机物的去除效能,及影响有机物去除效能的因素。试验结果表明:①强化混凝超滤组合工艺对原水浊度的去除效果较好,对TOC和UV254的去除效果也明显优于传统水处理工艺;②原水中UV254含量的波动,对UV254的去除率和滤后水UV254含量影响并不大。原水中TOC含量的波动,对TOC的去除率有很大的影响,对滤后水TOC含量的影响并不大。TOC的去除率普遍高于UV254的去除率;③根据原水和滤后水SUVA值的变化发现,强化混凝超滤组合工艺对亲水性有机物的去除率大于该工艺对疏水性有机物的去除率。在一定范围内,pH的变化对TOC和UV254去除率变化趋势相反。