微污染原水處理過程中溴代-碘代消毒副產(chǎn)物形成特性研究.pdf

1、由于大量的污染物,尤其是有機(jī)污染物通過不同的方式進(jìn)入水體,使飲用水水源受到日趨廣泛的微污染,且污染程度呈增加趨勢,因而微污染原水中濃度更高、種類更多的污染物致使消毒副產(chǎn)物(disinfectionbyproducts,DBPs)的前驅(qū)物從過去的腐殖酸(humicacid,HA)和富里酸(fulvicacid,FA),目前已擴(kuò)大到藻細(xì)胞物質(zhì)、藻類胞外分泌有機(jī)物(extra-cellularorganicmatters,EOMs)以及其他一

2、些重要來源的潛在有機(jī)物。本文具體針對微污染原水中生物源有機(jī)前驅(qū)物的存在特征和沿海地區(qū)水源易受咸潮入侵影響的特征,全面探討微污染原水處理過程中溴代/碘代DBPs的生成特性,從而為建立飲用水廠風(fēng)險控制技術(shù)和工程示范提供大量可供參考的技術(shù)指標(biāo)。
　　本論文以微污染原水甲和微污染內(nèi)河水乙為研究切入點(diǎn),于國內(nèi)首次對兩類代表性微污染原水及其經(jīng)飲用水常規(guī)處理工藝(A水廠)和生物深度處理工藝(B水廠)各處理單元段內(nèi)碘代DBPs的已有種類及生成潛能

3、種類進(jìn)行定性分析研究,首次于B水廠氯胺消毒、砂濾兩單元段及出水中分別檢測到CHCl2I和CHBrCLI兩種碘代DBPs。并在此基礎(chǔ)上,重點(diǎn)針對無機(jī)前驅(qū)物溴或碘的影響變化,進(jìn)一步探討兩類微污染原水在不同處理工藝內(nèi)溴代/碘代DBPs的生成規(guī)律。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),在溴離子濃度不斷升高過程中,A水廠各單元段THM4的生成濃度受溴離子濃度影響較大。原水、混凝沉淀、砂濾及出水中CHCh的濃度為2.02-4.58μg/L,CHCl2Br濃度為3.53-9.

4、93μg/L,,CHClBr2濃度為15.31-35.03μg/L,CHBr3為94.95-158.35μg/L;當(dāng)溴離子濃度為1mg/L時,各段內(nèi)CHBr3濃度均已超出國家飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值;而B水廠各段內(nèi)THM4的生成水平受溴離子濃度影響較少,各DBPs濃度均低于A水廠且無超標(biāo)風(fēng)險。在碘離子濃度不斷升高過程中,兩水廠各段均以CHCl2I和CH2I2為主要DBPs。A水廠各段內(nèi)CHCL2I的生成水平在6.06-20.83μg/L

5、范圍,始終高于CH2I2的2.36-10.06μg/L濃度水平;當(dāng)?shù)怆x子濃度為3mg/L時,微污染原水甲生成的CHCl2I和CH2I2濃度達(dá)最高,即分別為20.83μg/L和10.06μg/L。B水廠情況剛好相反,各段內(nèi)CH2I2的生成水平在1.01-9.78μg/L,范圍,略高于CHCl2I的1.27-6.19μg/L濃度水平,且氯胺消毒段生成CHCl2I和CH2I2的濃度最高。此外,碘離子濃度升高過程中,兩水廠各段THM4的濃度一直

6、維持在較低水平,且呈逐漸下降趨勢;B水廠氯胺消毒、砂濾和出水各段內(nèi)CHCl2Br,CHClBr2和CHBr3的生成水平不僅高于其他單元段,且高于A水廠各段內(nèi)這三種溴代DBPs的濃度。
　　以牛血清蛋白(BSA)、淀粉、腐殖酸(HA)、魚油和DNA分別模擬微污染原水中生物源有機(jī)物的五種主要成分,即蛋白質(zhì)、多糖、HA、脂肪和DNA,研究其與海洋性無機(jī)前驅(qū)物溴或碘經(jīng)氯化消毒后,溴代/碘代DBPs的生成情況。研究表明,在溴離子濃度升高過程

7、中,各模擬生化成分生成CHCl3濃度逐漸降低,CHCl2Br和CHClBr2濃度呈先升高后降低的趨勢,CHBr3生成濃度則不斷升高。五種模擬生化成分中,DNA對氯代/溴代DBPs生成量的影響最小;牛血清蛋白(BSA)模擬的蛋白質(zhì)成分更易生成CHCl3,生成濃度最高為100.19μg/L;魚油和HA生成的CHCl3分別為63.72μg/L和55.58μg/L,濃度水平次之。而HA模擬的腐殖酸成分更易生成CHBr3,生成濃度最高為356.0

8、5μg/L;BSA和魚油生成CHBr3分別為258.22μg/L和193.72μg/L,濃度次之。碘離子濃度升高過程中,魚油模擬的脂肪成分是最易生成CHCl2I的前驅(qū)物,即濃度范圍為13.63-16.981μg/L。五種模擬生化成分對CHCl2I生成量的影響順序為:魚油＞HR≈淀粉＞BSA≈DNA。此外,研究還發(fā)現(xiàn)溴離子存在時,銅綠微囊藻胞內(nèi)外總有機(jī)物氯化消毒生成的DBPs種類與BSA模擬生化成分完全相同;而銅綠微囊藻EOMs生成的DB

9、Ps種類與HA模擬生化成分完全吻合;而碘離子存在時,銅綠微囊藻胞內(nèi)外總有機(jī)物與EOMs氯化消毒生成DBPs的種類均為CHCl3,CHCl2I和CH2I2。
　　對四種代表性微污染原水,即微污染原水甲(A水廠原水)、微污染內(nèi)河水乙(B水廠原水)、微污染江水丙(C水廠原水)和D水庫水經(jīng)氯胺和氯消毒生成溴代/碘代DBPs的情況進(jìn)行研究,結(jié)果表明微污染江水丙經(jīng)氯消毒生成的總?cè)u甲烷(Totaltrihalomethanes,TTHMs)濃

10、度高達(dá)51.61μg/L,,是四種微污染原水氯消毒時生成濃度最高的水源,并且是其氯胺消毒時生成濃度的50倍。B水廠生物預(yù)處理和BAC段出水經(jīng)氯胺消毒生成DBPs的種類多于氯消毒時(僅生成CHCl3)的種類,且該段內(nèi)TTHMs生成濃度呈升高趨勢變化,致使后續(xù)砂濾段TTHMs生成濃度雖有降低,但仍與該廠原水生成水平相當(dāng);C水廠BAC段經(jīng)氯胺消毒生成TTHMs濃度也同樣高于該廠原水生成水平,并且BAC段不僅生成CHCl3,還生成CHCl2Br