Cu^(2+)对富里酸(FA)形态结构与其三卤甲烷生成能力的影响

水体中存在的金属离子会干扰活性氯与有机物的反应,进而影响其消毒副产物的生成情况.本文采用紫外可见光谱、红外光谱以及超滤膜分级(UF)等表征方法,研究Cu^(2+)在氯化过程中对富里酸(FA)的形态结构和其消毒副产物——三卤甲烷生成能力(THMs FP)的影响.结果显示,氯化过程中,Cu^(2+)对各个分子量范围FA的THMs FP均有促进作用,其中分子量范围在10—30 k Da的FA受Cu^(2+)影响最大.这主要是由于Cu^(2+)可与FA中酚、醇等含氧官能团发生络合作用,同时也通过该结构加速FA的水解,催化HOCl和HOBr与FA发生氧化和取代反应,从而促进THMs(尤其是溴代产物)的生成.

Cu^(2+)对HA形态结构与其三卤甲烷生成能力影响的研究

为研究Cu^(2+)在氯化过程中对腐殖酸(HA)形态结构和其消毒副产物——三卤甲烷生成能力(THMsFP)的影响,考察了Cu^(2+)浓度和反应pH对THMsFP的影响,并采用紫外可见光谱、红外光谱以及超滤膜分级(UF)等方法对有机物进行分析和表征.结果表明:Cu^(2+)在不同pH条件下对THMsFP均有一定的促进作用,其促进作用随pH升高而增强,其中分子量范围在10~30 kDa、30~100 kDa和大于100 kDa的HA受Cu^(2+)的影响最大.这主要是因为:Cu^(2+)首先与HA中带有甲基或亚甲基、酚、醇、醚的芳香环结构发生络合作用,同时也通过该结构加速HA的水解反应,催化HOCl和HOBr与HA发生氧化和取代反应,从而促进THMs的生成.

水厂水处理工艺中总有机碳及三卤甲烷生成势变化影响研究

对自来水处理厂各个水处理工艺段出水中总有机碳、三卤甲烷以及三卤甲烷生成势等指标进行了调查分析,研究了水处理过程中总有机碳在各个流程中的消除情况和变化趋势,从横向和纵向两个方面对比及分析了三卤甲烷的含量变化趋势及组成情况,对各工艺段三卤甲烷生成势进行了量值分析并将其与总有机碳含量进行了关联性分析。实验结果表明:溶解性有机碳浓度在整个水处理过程中呈现下降趋势,对其消除作用最明显的工艺为平流沉淀池,该流程可消除79%~87%的总有机碳;三卤甲烷在加氯经过清水池后,其含量呈现出大幅度增加,占到其整体含量的72%~77%,对其组成分析发现,其中三氯甲烷、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷和三溴甲烷的质量分数之比接近于2∶2∶4,呈现出较为明显的化学反应的特点,证明其含量的增加确实来自加氯后的反应生成。采样期间三卤甲烷的质量浓度在0.4~42.9μg/L之间,符合国家相关标准;三卤甲烷生成势质量浓度变化范围为130~410μg/L,处于中等水平,且其含量与总有机碳的含量呈现出显著的正相关关系。

南方天然水体DOM的化学分级、变化特征及三卤甲烷生成势(THMFP)特性研究

采用XAD树脂吸附法,在春季内(3～5月)连续对南方深圳水库中的水体溶解性有机物(DOM)进行化学分级表征.结果表明,天然水体DOM的总量和单个化学分级组分含量在一个季节会发生一定的波动,但总的分布特征在季节内未发生根本变化,即憎水酸(HoA)和亲水部分(HiM)浓度始终较高,而憎水碱(HoB)、憎水中性物(HoN)、弱憎水酸(WHoA)浓度则相对较低.同时,选取代表性时间点对DOM各化学分级组分进行了消毒副产物三卤甲烷生成势(THMFP)的研究,发现三卤甲烷(THMs)的主要前驱物为憎水和弱憎水有机部分,对THMFP的贡献共占约80%.进一步研究发现,憎水中性物、憎水酸、弱憎水酸的THMs生成能力较强,总体上与紫外吸收能力基本一致;但弱憎水酸表现略有不同,其SUVA(100×UV254/DOC)值并不十分突出,但三卤甲烷生成能力却明显较高,说明DOM的紫外吸收特性不能完全作为THMFP特性的替代指标.亲水物质(HiM)的SUVA值也不高,但其THMs生成能力接近憎水酸部分,值得水处理工艺研究重点关注.

臭氧生物活性炭对三卤甲烷生成势去除效能

三卤甲烷生成势(THMFP)随着氯化消毒的广泛使用成为人们普遍关心的新问题.由于THMFP主要由天然有机物(NOM)成分组成,因而常规水处理工艺难于将其有效的去除.臭氧生物活性炭技术不仅具有臭氧氧化、提高溶解氧的优点,而且协同了活性炭的吸附作用和强化微生物的生物降解作用.研究了经该工艺处理后水质参数THMFP与溶解性有机炭(DOC)之间的关系,以及pH.对它们相互关系的影响.结果表明:生物活性炭工艺可以长期稳定去除50.2～59.3%的THMFP.

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.

广东省主要土类的三卤甲烷生成潜能(THMFP)

通过振荡浸出实验 ,测定了广东省几种主要土类的三卤甲烷生成潜能 (THMFP) ,比较了土壤浸提液中溶解态 (可过滤态 )有机物与悬浮态 (不可过滤态 )有机物在形成三卤甲烷 (THMs)中的作用 ,并对影响土壤THMFP的各种因素进行讨论 .结果表明 :①各主要土类表层土中 ,未过滤浸提液的整体THMFP(b THMFP)含量范围为 :0 7～ 3 6 8μg/g土 ,中值为 1 0 6μg/g土 ;过滤浸提液的THMFP(指可溶性有机物的THMFP ,即d THMFP)含量范围为 :0 5～ 2 1 2 μg/g土 ,中值为 3 9μg/g土 ;其中 ,1 9号石灰土的b THMFP和d THMFP最高 ,2 0号紫色土的b THMFP最低 ,5号赤红壤的d THMFP最低 .②总体上 ,悬浮态有机物对THMs生成量有较大的正贡献 .③影响土壤THMFP的因素主要是有机质含量、各种氧化物含量、土壤发生层次。

二氧化氯预氧化控制饮用水三卤甲烷生成势的研究

为了减少饮用水中三卤甲烷(THMs)的生成,采用二氧化氯预氧化取代传统的预氯化.采用自制的二氧化氯,其纯度在99%以上,在避光/封口的条件下,投加2 mg/L的二氧化氯与原水反应30 min.通过超滤膜法分析不同分子量区间三卤甲烷生成势(THMFP)的变化,发现大部分小分子物质被氯化生成THMs,经二氧化氯氧化后,发现不同分子量区间的THMFP均有所降低,且部分大分子物质变为小分子物质,这些物质较难与氯发生反应生成THMs,说明THMs的生成不仅与分子量有关还与分子结构相关.另外,二氧化氯预氧化对色度和浊度都有比较明显的去除效果.

冬季Z市水源DOM组成、三卤甲烷生成势特性及去除研究

以冬季Z市水源地2条入库河流为研究对象,通过联合运用三维荧光光谱、树脂分离分级和紫外可见分光光度法,探究水源地原水中溶解性有机物(DOM)的荧光成分、来源、组成、腐殖化程度与消毒副产物三卤甲烷(THMs)生成势的关系。结果表明:三维荧光光谱解析出水源地2条入库河流原水中共有类蛋白物质(C1)、紫外腐殖酸类物质(C2)、陆地/人造腐殖质类物质(C3)3个荧光峰;水源地的2条入库河流(Q河与X河)的3个荧光峰峰值分别为4.50、10.75、7.56和1.33、9.24、7.56;荧光源指数(FI)与生物源指数(BIX)均体现出水源地原水中的DOM主要为陆源输入;此外,水源地原水中的DOM化学分级之后,5个组分浓度表现为疏水性有机酸(HoA)>亲水物质(HiM)>疏水中性有机物(HoN)>疏水碱性有机物(HoB)>弱疏水酸性有机物(wHoA);Q河原水氯化后产生CHCl_(3)、CHClBr_(2)和CHBrCl_(2)3种成分,X河氯化后产生CHCl_(3)和CHB_(r)Cl_(2)2种成分,说明河水并没未受到明显的工业污染。水源地2条入库河流原水的DOM各化学分级组分的THMs生成势的研究结果表明,THMs的主要前驱物为HoA和HiM,而HoA、HiM、wHoA 3种组分对THMs的生成能力均较强,与紫外吸收特性SUVA相一致,说明生成THMs的能力也很强,应选取工业聚合氯化铝进行强化混凝去除。

土壤三卤甲烷生成潜能的测定

通过模拟由土壤进入水源中的有机物质在自来水净化系统消毒条件下所发生的卤化反应，探讨了测定土壤三卤甲烷生成潜能（ＴＨＭＦＰ）的方法，并对各种实验条件（如水土体积质量比、振荡时间、加氯量等）的设定进行讨论，确定了各实验条件分别为：过 ６０目筛土样，振荡 ４ ｈ，水样 ｐＨ为 ７.０± ０.１，反应温度２０℃，投加的氯的质量浓度为８ｍｇ／Ｌ，反应时间２４ｈ．

饮用水预处理去除备用水源三卤甲烷生成潜能

针对镇江金山湖备用水源,考察混凝、预氧化、预氯化、粉末活性炭吸附以及与预氧/氯化联用工艺对天然原水三卤甲烷生成潜能(THMFP)和UV254的去除效果。结果表明,3种无机盐混凝剂中三氯化铁去除效果最好,且去除效果随投加量增大而提高;高锰酸钾预氧化在低投加量时可取得良好效果,增大投加量去除率降低;次氯酸钠预氯化会产生大量THMs,不宜单独使用;粉末活性炭吸附去除效果分别随时间和投加量增加而增大;预氧/氯化与粉末活性炭联用工艺去除率最高(60%),且活性炭吸附可大大减少预氯化产生的THMs。

三卤甲烷在臭氧工艺中的形成与控制

研究了臭氧氧化对三卤甲烷生成潜能的去除规律,发现臭氧对氯仿生成潜能有较好的去除效果,但对溴仿生成潜能的去除能力很差。在高臭氧投加量下,臭氧会明显促进溴仿的生成。臭氧对总三卤甲烷生成潜能的去除效果是其对“氯代三卤甲烷生成潜能的去除”和对“溴代三卤甲烷生成潜能的促进”两方面综合作用的结果。

土壤中三卤甲烷(THMs)前驱物质流出的规律

通过室内模拟淋溶实验 ,初步探讨了以三卤甲烷生成潜能 (THMFP)为指标的土壤三卤甲烷前驱物质的流出规律 .结果显示 :土壤淋出液中THMFP的浓度与土壤性质特别是土壤中腐殖质含量、组成与卤代活性 ,模拟雨水的酸度及累积淋溶量等有关 .土壤中所含腐殖质的量越大、腐殖质的卤代活性越高且溶解迁移能力越强 ,则淋出液中THMFP的浓度越大 ;酸度最低 (pH3 0 )的模拟雨水淋洗下 ,淋出液中THMFP的浓度最低 ;模拟雨水的pH值愈低 ,土壤THMFP愈易流出 ;本实验条件下 。

反冲洗对4种换炭模式下生物活性炭层生物量和水质指标的影响

以水厂砂滤池出水作为生物活性炭柱的反冲洗水,研究了4种换炭模式下反冲洗前后炭层中生物量和出水水质指标的变化情况。结果表明,旧炭(已经运行使用3年的颗粒炭)的装填比例对炭层中生物量和出水水质指标均有不同程度的影响。通常情况下,全新炭柱上的生物量略高于旧炭,但反冲洗后旧炭比例高的炭柱生物量损失率更低。气水先后反冲洗后总生物量的损失率比单独水冲后总生物量的损失大,但附着生物量的损失基本不变,说明生物活性炭池可尝试使用单独水反冲洗。除高锰酸盐指数(COD_(Mn))变化不明显外,紫外吸光度(UV_(254))、可溶性有机碳(DOC)、生物可降解溶解性有机碳(BDOC)、生物不可降解溶解性有机碳(NBDOC)和三卤甲烷生成潜能(THMFP)的去除率在反冲洗后均有不同程度的上升。因此,反冲洗有利有弊,它既能冲刷掉部分附着在活性炭上的生物膜,对生物的冲刷力较强,同时又能恢复活性炭的吸附能力,使有机物的去除效果增强。反冲洗对填装精制新炭的4#炭柱炭层的吸附容量的恢复力最强,但其生物量的损失率却最大,说明相对于填装粗制新炭的3#炭柱,4#炭柱上的生物系统抵抗水力冲刷能力相对较弱,因此,精制或粗制炭的选择应根据活性炭池是主要发挥其吸附能力还是生物降解能力的需要进行。

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.

羟基氧化铁催化臭氧氧化对滤后水THMs生成势的控制作用

实验比较了滤后水经过单独臭氧氧化和羟基氧化铁催化臭氧氧化后的三卤甲烷生成势（THMFP）,考察了不同的溴离子含量、pH值、碱度、O3／TOC比例、氧化反应时间、催化剂投量时，2种氧化条件下滤后水THMFP的变化规律．发现羟基氧化铁催化氧化后，滤后水的THMFP比单独臭氧氧化后的降低了30．5％．溴离子浓度较高时THMs以溴代产物为主，羟基氧化铁催化氧化后溴代的THMFP是单独臭氧氧化后的45％～65．5％．在滤后水pH值为6．33～9．43、O3／TOC比值为0．65～2．05、氧化时间为2～20min的条件下，羟基氧化铁催化氧化都表现出明显降低THMFP的优势．碱度升高使2种氧化后的THMFP都降低，且使其差值减小．催化剂存在降低THMFP的最佳投量,催化氧化降低滤后水THMFP的原因是比单独臭氧氧化提高了对TOC的去除率。催化产生的羟基自由基进一步氧化降低了水中有机物卤代活性位的数量．

于桥水库溶解性有机碳分布特征及三卤甲烷的生成势

通过测定溶解性有机碳以及三卤甲烷生成势等指标,研究于桥水库溶解性有机碳分布特征及其成因,分析三卤甲烷的存在现状和生成势。结果表明：溶解性有机碳浓度波动不大,在入库区最高,出库区最低,说明其整体自东向西沿水流方向在波动中呈下降趋势;三卤甲烷与温度成正相关,采样期间浓度在0~22.3μg/L之间,符合国家相关标准;三卤甲烷生成势浓度变化范围为60~470μg/L,处于中等水平;溶解性有机碳与三卤甲烷生成势具有显著的正相关关系。

含溴水臭氧化过程中各溴类物质的生成和分布

为寻求控制各溴类副产物生成的有效途径,研究了含溴水在臭氧氧化过程中,Br-质量浓度和臭氧投量综合作用对溴酸盐(BrO3-)和溴代三卤甲烷生成势(THMFP-Br)生成量的影响,以及臭氧投量和臭氧接触时间对THMFP-Br、BrO3-、总有机溴(TOBr)等溴类物质分布的影响.结果表明,不同Br-质量浓度下臭氧对THMFP-Br均有去除效果,低Br-质量浓度水中臭氧投量高时才有BrO3-生成.臭氧投量对TOBr中溴元素占初始Br-比例影响显著,而对THMFP-Br影响不大.臭氧化时间延长使BrO3-生成量增加,TOBr减少.

混凝-气浮控制三卤甲烷生成势的研究

研究了混凝-气浮工艺对不同分子量区间三卤甲烷生成势(trihalomethanes formation potential,THMFP)的去除效果及絮体形态对THMFP去除效果的影响。结果表明,混凝-气浮工艺以去除大分子量区间THMFP为主,对小分子量区间THMFP的去除效果较差。UV254值与THMFP值的线性相关系数为0.9449,UV254值可以较好地反映THMFP的含量。絮体的分形维数为1.17～1.2时,孔隙率较大,可增加絮体对THMFP的活性吸附空间,且絮体相对密度较小,可增强同向絮凝作用,增加絮体和THMFP的接触概率,有利于气浮对THMFP的去除。

气浮和沉淀工艺对三卤甲烷生成势的去除特性研究

研究了气浮和沉淀工艺对不同分子质量区间三卤甲烷生成势(THMFP)的去除效果及絮体形态对去除THMFP的影响。结果表明,气浮工艺对各分子质量区间THMFP的去除效果均优于沉淀工艺,二者均以去除大分子质量区间的THMFP为主,对小分子质量区间THMFP的去除效果较差。UV254与THMFP值的线性相关系数为0.917,UV254值可以较好地反映THMFP的含量。气浮絮体的分形维数小于沉淀絮体,孔隙率较大,可以增加对有机物的活性吸附空间;气浮絮体尺寸较小,具有更好的同向絮凝效果,增加了絮体和有机物的接触概率,从而使气浮工艺对THMFP的去除效果优于沉淀工艺。