不同净水工艺对含溴水体消毒副产物生成势的影响

以溴离子和有机物浓度不同的5个水厂原水和各工艺段出水为研究对象,考察了不同净水工艺对三卤甲烷(THMs)和卤乙酸(HAAs)这两类典型消毒副产物生成势和种类分布的影响。结果表明,仅采用常规处理工艺对THMs和HAAs生成势的控制效果不明显,而增设生物预处理和臭氧氧化预处理工艺能显著提高常规工艺对THMs和HAAs前体物的去除效果,臭氧/生物活性炭(O3/BAC)深度处理工艺能进一步去除THMs和HAAs的前体物。增设预处理和O3/BAC深度处理工艺,并采取砂滤池后置的净水工艺流程对THMs和HAAs生成势的控制效果最好。对于含溴水体,溴离子浓度越高,有机物中亲水性组分所占比例越高,经氯消毒后生成的溴代THMs和HAAs所占比例就越高。随着处理工艺流程的进行,THMs和HAAs的生成势逐渐降低,但是它们的溴结合因子逐渐增大,即毒性更大的溴代组分所占比例逐渐增大。     

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。     

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     

H2O2预氧化对混凝／气浮去除THMFP的影响研究

消毒副产物三卤甲烷类物质(THMs)是一种致癌物质,在加氯前去除三卤甲烷前体物(THMFP)是控制THMs生成的有效方法.在常规的混凝/气浮工艺前增加过氧化氢预氧化,不但降低了混凝剂的投量(最佳投量由170 mg/L降至140 mg/L),而且提高了处理效果,大大降低了后续加氯消毒工艺生成的THMs量,提高了饮用水的安全性.     

氧化沟型A2/O工艺脱氮除磷性能评价

通过测定沿程氮磷去除效果、污泥的硝化活性以及聚磷和释磷活性,并利用荧光原位杂交技术分析了西安市某城市污水处理厂氧化沟型A²/O工艺和典型A²/O工艺的脱氮除磷性能。结果表明,氧化沟型A²/O工艺中污泥的硝化活性较高,好氧池存在显著的同步硝化反硝化现象,具有更高的脱氮性能;污泥中聚磷菌的含量、活性和除磷能力与典型A²/O工艺相近,其作为一种新型的城市污水脱氮除磷工艺具有推广应用价值。     

厌氧氨氧化处理猪场厌氧消化液的工程应用研究

针对厌氧氨氧化技术在工程应用中存在的工艺调控难、运行不稳定等问题,以某猪场厌氧消化液处理厂的A²/O工艺为例,通过在不同阶段调控关键参数,提高系统运行稳定性,增加厌氧氨氧化脱氮比例,进而提高污水生物脱氮效率。第1阶段,通过开启双风机,控制好氧区DO为0.3～0.5 mg/L,并逐步降低进水外加碳源量,A²/O系统对COD、氨氮、总氮的去除率分别为86%、89.9%和66.6%。第2阶段,通过开启单风机,控制好氧区DO<0.1 mg/L,进水停止投加碳源,A²/O系统对COD、氨氮、总氮的去除率分别为81.9%、91.95%和83.48%。脱氮能耗和废水处理能耗分别由第1阶段的4.18 kW·h/kg和1.93 kW·h/m3降至第2阶段的2.57 kW·h/kg和0.90 kW·h/m3,降幅分别为38.5%、53.4%。高通量测序结果表明,Candidatus Brocadia是A²/O系统中唯一的厌氧氨氧化菌,相对丰度由第1阶段的0.76%提高至第2阶段的1.85%。荧光定量PCR分析结果...     

大型污水厂中填料对A2O系统微生物种群的影响

上海某污水处理厂采用移动床生物膜反应器（MBBR）与传统厌氧/缺氧/好氧（A²O）耦合工艺进行提标改造,通过在原有A²O工艺的缺氧池和好氧池中投加悬浮填料,提高脱氮效率,出水水质执行国家一级A标准。填料挂膜半年后,分别测定A²O-MBBR和A²O系统中活性污泥的硝化和反硝化效能,发现前者的硝化速率和反硝化速率分别是后者的1.63和1.65倍,此外,A²O-MBBR系统中好氧池的填料使硝化速率又升高了1倍。采用高通量测序技术分析系统中的微生物群落结构,发现在纲水平上主要富集了Acidobacteria（16.69%）、Betaproteobacteria（14.04%）和Gammaproteobacteria（11.61%）,在属水平上主要富集了Candidatus＿Microthrix（7.30%）、norank＿f＿＿Saprospiraceae（4.25%）和Flavobacterium（3.01%）。对两种工艺进行微生物种群LEfSe线性判别分析,发现A²     

供水管网中AOC、消毒副产物的变化规律

以西南L市的供水管网为研究对象,以可同化有机碳（AOC）、三卤甲烷（THMs)、卤乙酸（HAAs)为评价指标,研究了不同季节给水管网中水质的变化情况,结果表明：三卤甲烷在管网中只受余氯的影响,其含量一般随管道长度的增加而增加;卤乙酸和AOC在管网中的变化受余氯和微生物活性的影响,其含量一般随管网延伸而先增加后减少,温度越高则下降越快,温度和余氯是管网中控制消毒副产物和AOC浓度的重要因素。     

地表水净化工艺原水与滤后水消毒副产物的研究

通过原水与滤后水的静态试验来研究液氯消毒副产物三卤甲烷(THMs)形成的影响因素。研究结果表明:除了氨氮浓度对THMs的形成具有抑制作用外,有机物浓度、投氯量、溴化物浓度、氯化反应时间、温度、p H值都会促进THMs的形成;UV254更适于作为THMs前体有机物的替代参数;Cl2/TOC值1时,THMs生成量很少;Cl2/TOC值=1~4时,氯的衰减量与THMs呈线性关系;当Cl2/TOC值4时,THMs增加不很明显;随着溴离子浓度的增加,THMs中氯仿的生成量逐渐减少,另外3种溴代卤化烃的生成量增加,尤其是溴仿的生成量大幅度提高。试验结果可以有效地指导净化工艺,有针对性地提出相应措施以控制、减少三卤甲烷的产生,确保安全供水。     

臭氧化阶段溴类物质生成及其对溴代副产物的影响

通过小试考察了含溴水在臭氧氧化阶段溴类物质的生成规律及Br-的分配情况,以及Br-初始浓度、臭氧投加量、pH值和氨氮含量对溴酸盐和其他溴类物质生成的影响,并针对溴代三卤甲烷生成势(THMFP-Br)、溴代卤乙酸生成势(HAAFP-Br),进一步分析了Br-分配对溴代消毒副产物生成的影响。结果表明,初始溴离子浓度较臭氧投加量对各类溴代副产物的生成量影响大。降低pH值可获得较好的控制BrO-3和降低消毒副产物生成势及其溴代程度的效果,但同时也造成臭氧氧化阶段有机溴化物生成量的增加。氨氮可使THMFP、HAAFP有一定程度的降低。     

臭氧催化氧化与BAC联用控制氯化消毒副产物

研究了臭氧催化氧化与生物活性炭联用技术对氯化消毒副产物（DBPs）的控制效能。结果表明：常规工艺出水中分子质量为2000u左右的疏水性有机物是氯化消毒副产物的主要前质，其占DOC与UV254的比例分别为70％和80％，并与UV254有良好的线性相关性，故可用UV254作为DBPs前质的替代指标。臭氧催化氧化与生物活性炭联用对DBPs前质的去除效果显著，其中臭氧催化氧化可有效去除三卤甲烷（THMs）前质中的疏水性有机物及部分亲水性有机物，并提高了DBPs前质的可生化性，是给水深度处理中控制THMs前质的主要工艺环节。臭氧催化氧化／生物活性炭对UV254的控制是减少DBPs生成的一条有效途径。     

水中腐殖酸氯化生成卤代苯醌类消毒副产物的特性

采用腐殖酸配水,研究了氯化消毒过程中二氯对苯醌（DCBQ）、二溴对苯醌（DBBQ）、2,3-二溴-5,6-二甲基对苯醌（DBDMBQ）、四溴对苯醌（TBBQ）等卤代苯醌（HBQs）类消毒副产物的生成特性和影响因素。结果表明,腐殖酸氯化生成DCBQ和DBBQ的产率高于DBDMBQ和TBBQ。随着反应时间的增加,4种HBQs的生成量均呈现先快速升高之后保持稳定并稍有下降的趋势;随着温度的升高,HBQs的生成量呈增加趋势;弱酸性条件有利于HBQs的生成;在有效氯投加量为3～30mg/L范围内,DCBQ与DBBQ的生成量随加氯量的增加而增加,TBBQ与DBDMBQ的生成量随加氯量的增加先增加后减少;随着DOC浓度的增加,HBQs的生成量逐渐增加,其中分子质量<1 ku组分的单位质量有机物HBQs生成势最高。     

北湖污水厂改良A2/O膜生物池混合液回流系统优化

北湖污水处理厂有40×10⁴m³/d规模的污水采用高浓度改良A²/O生物池+MBR组合工艺处理。为充分发挥其污泥浓度高、节省占地、出水水质好、自动化程度高的优点,消除其受混合液回流方式限制引发回流条件不好而导致生物脱氮除磷效果差的弊端,该工程提出一种混合液回流系统的优化设计方案,即采用改良A²/O生物池混合液导流/分流装置。该装置由分流导流板系统、混合液导入系统及混合液导出系统组成,通过对导入及导出点所在的同一平面位置进行竖向分隔,形成两个相对独立的空间,在不同高度空间内实现不同分区之间的混合液导入与导出,从而构建出高效的混合液回流系统。该解决方案构思巧妙,简单易行,可广泛应用于各种具有推流结构形式、同步脱氮除磷及多级回流需求的生物池中,例如UCT工艺、VIP工艺、A²/O及其各种变形工艺。该装置可节约能耗,提高生物脱氮除磷效果,北湖污水厂混合液回流能耗为0.001 7 kW·h/m³,节能50%～85%,平均脱氮率为73%,最高达93%。     

卤代苯醌检出及前体物研究进展

卤代苯醌（HBQs）是一类近年来新检出的且未受控的消毒副产物,虽然在水中的浓度很低且只有ng/L级别,但是其细胞毒性和遗传毒性均强于常见的消毒副产物三卤甲烷、卤乙酸等,其高毒性和膀胱癌风险对人类的健康无疑是一项重大威胁。水处理厂的常规处理工艺目的在于去除消毒副产物前体物,但是目前对HBQs的前体物及检测情况研究较少。从HBQs的种类、HBQs的检出情况、已证实的HBQs前体物及其生成HBQs途径和可能的HBQs前体物等四个方面,综述了HBQs的前体物研究进展及检测情况,并对HBQs目前研究方面存在的局限进行了总结,进一步提出未来HBQs的研究新方向和思路,以期从前体物方面为更好地处理HBQs和分析HBQs的生成途径提供依据。     

不同离子对Dinoseb氯化降解及消毒副产物生成的影响

以水体中常见的污染物地乐酚(Dinoseb)为研究对象,分析了水中4种不同离子(Br^-、NH4⁺、NO3^-、NO2^-)背景浓度下Dinoseb氯化动力学及生成消毒副产物(DBPs)的情况。结果表明,4种离子对Dinoseb氯化反应的影响顺序为:Br^->NH4⁺>NO2^->NO3^-。产生的消毒副产物主要有三氯甲烷(CF)、三氯硝基甲烷(TCNM)、二氯乙腈(DCAN)、三氯丙酮(TCP)、二氯一溴甲烷(DCBM)等,其中TCNM浓度最高,Dinoseb是TCNM的典型前体物。当水中有Br^-存在时,Dinoseb降解反应非常复杂,降解速率不符合拟一级反应规律,还会产生大量溴代THMs,如二氯一溴甲烷(DCBM)、一氯二溴甲烷(DBCM)、三溴甲烷(TBM)等,它们的浓度均随着Br^-/Cl2值的增加而迅速增加,浓度高低顺序为:DCBM>DBCM>TBM>CF。在相同p H值下,Dinoseb的氯化降解速率随着Br^-浓度的增大而增加;在相同Br^-浓度下,pH值越低,Dinoseb的氯化反应速率越快。与Br^-相比,pH值是更重要的氯化速率影响因素。当水体中有NH4⁺存在时,TCNM产率会提高较多;NO3^-对Dinoseb的氯化反应有一定的抑制作用,各DBPs浓度都有降低;NO2^-可以被水中的次氯酸氧化成NO3^-,消耗水中部分次氯酸,DBPs浓度总体都会降低。     

沉淀、气浮对THMs和THMFP的去除效果研究

分别采用混凝/气浮、混凝/沉淀工艺处理天津某水厂预氯化水,考察了两种工艺对预氯化水中三卤甲烷(THMs)及三卤甲烷生成势(THMFP)的去除效果.结果表明,混凝/气浮工艺对THMs、THMFP的去除率分别为37%、55%,较混凝/沉淀(19%、34%)工艺分别提高了18%、21%;经气浮处理后,自来水的UV254/TOC值明显降低,即大大降低了THMFP在有机物中所占的比例,从而能够有效降低后续氯消毒工艺中THMs的生成量;混凝/气浮工艺对藻类的去除效果较混凝/沉淀工艺的好,其在较高ζ电位时就能取得较好的除藻效果.     

常规净水工艺中DBPFP的指示指标筛选及应用

因消毒副产物种类繁多且检测复杂,致使其在常规饮用水处理过程中无法被快速监测。为获取适宜的有机物指标以表征消毒副产物生成势(DBPFP),选取金盆水库原水作为研究对象,利用混凝剂硫酸铝模拟混凝—沉淀—过滤—氯消毒的常规净水过程,测定并建立了多种有机物指标(UV₂₅₄、DOC、SUVA和EEMs-PARAFAC组分最大荧光强度)与DBPFP之间的关系。结果表明,随着混凝剂投量的增加,溶解性有机物及DBPFP的去除率均呈现出先升高后基本保持不变的趋势;与其他指标相比,UV₂₅₄与目标DBPFP(THMs、HAAs、HANs和1,1,1-TCP)具有更好的相关性(r²>0.93),且测定简单,适宜作为DBPFP的指示参数。为验证该指标的广适性,将其应用于4种不同水质的原水,均取得了类似结果。以上结果证实UV₂₅₄可较好地指示DBPFP,在常规净水工艺中可依据其变化优化工艺条件来控制DBPs的生成量。     

氯化消毒条件及污水水质对生成THMs、HAAs的影响

系统地研究了消毒务件和水质在城市污水氯化消毒过程中对生成三卤甲烷和卤乙酸的影响。结果表明，投氯量对三卤甲烷和卤乙酸生成量的影响最大，投氯量为40mg／L时的生成量分别约是投氯量为5mg／L时的30倍和70倍。三卤甲烷浓度随反应时间和温度无明显变化，而卤乙酸浓度在反应2h后达到峰值并在之后逐渐降低，且随温度的升高呈下降趋势。pH对两类副产物生成的影响几乎相反，近中性条件下的三卤甲烷生成量最多而卤乙酸生成量最少。水中氨氮浓度的增加会导致三卤甲烷生成量略有下降，而卤乙酸浓度却大幅上升。溴离子浓度升高将导致三卤甲烷和卤乙酸生成量显著增加，其中三氯甲烷浓度下降，三溴甲烷浓度显著上升，混合取代的三卤甲烷浓度先增加后减少。与此类似，二氯乙酸和三氯乙酸浓度随溴离子浓度的增加而减少，含溴卤乙酸浓度则有不同程度的增加。反应温度、反应时间、pH和氨氮对污水消毒副产物生成的影响与已报道的饮用水消毒中的作用规律存在显著差异，甚至截然相反，这为有针对性地选取消毒工艺参数提供了依据。     

污水过氧乙酸/紫外消毒中试研究

首次采用过氧乙酸/紫外(PAA/UV)组合工艺对我国城镇污水处理厂出水进行消毒中试研究，考察了不同PAA和UV投加剂量组合的消毒效率，及其对出水水质、消毒副产物生成的影响。结果表明，与单独PAA及UV消毒相比，PAA/UV组合工艺对总大肠菌群的消毒效率更高。当PAA投加量为4 mg/L、接触时间为5 min,UV剂量为20 J/cm²、接触时间为30 s时，PAA/UV工艺对总大肠菌群的对数灭活率可达到4.58-lg，而单一PAA和UV消毒时分别仅为1.53-lg和2.15-lg；在上述工况下，PAA/UV联合消毒对出水NH₃-N、COD和TOC浓度的影响较小，且大肠埃希氏菌未检出，满足《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T 18920—2020)要求。此外，与传统NaClO消毒工艺相比，PAA/UV工艺不会产生三卤甲烷(THMs)及卤乙酸(HAAs)等消毒副产物。     

藻细胞及胞外分泌物对三卤甲烷生成势的影响

以处于对数生长期后期的悦目颤藻为研究对象,研究藻细胞及其胞外分泌物(EOM)对三卤甲烷生成势(THMFP)的贡献,以及臭氧预氧化中臭氧投量及预氧化时间对THMFP的影响.研究表明EOM是原水中主要的THM前体物;藻细胞和EOM形成的三卤甲烷主要是三氯甲烷和一溴二氯甲烷.对含藻细胞水样的臭氧预氧化研究表明随着臭氧投量的增加,含藻细胞水样的三氯甲烷生成势和THMFP持续增加;随着预氧化时间的延长,THMFP几乎呈线性增加;臭氧预氧化会破坏藻细胞,使得胞内物质释放出来,这部分物质中的一部分是THM的前体物.对含EOM水样的臭氧预氧化研究表明随着臭氧投量的增加和预氧化时间的延长,臭氧氧化EOM使其不饱和键减少,生成的总卤代产物浓度减小;低投量的臭氧预氧化可以强化混凝去除EOM中的THM前体物,在试验条件下0.486 mg/L的臭氧作用5 min可强化混凝去除EOM中THMFP,去除率比单纯混凝高9.8%;随着预氧化时间的延长,含EOM水沉后水三氯甲烷生成势和THMFP略有升高,说明延长预氧化时间会引起含EOM水沉后水三卤甲烷前体物浓度的增加.由此,低投量短时间的臭氧预氧化可以强化混凝去除EOM的THMFP;并且在实际水处理中,应该在去除藻细胞之后再进行臭氧氧化处理,这样可防止臭氧氧化使藻细胞内物质释放而增加THM前体物浓度.