铜绿微囊藻细胞内外有机物特性及氯消毒副产物

分析比较了铜绿微囊藻细胞内外溶解性有机碳(DOC)、溶解性有机氮(DON)、藻毒素、嗅味物质Beta环柠檬醛等有机物质量浓度以及相对分子质量分布和亲疏水特性特征.结果表明,不同生长时期细胞内有机物含量较细胞外高3倍以上(以DOC计算).藻细胞内有机物相对分子质量分布区间主要分成3个部分:小于1 kD(叶绿素,胡萝卜素,藻毒素,嗅味物质等)、40~800 kD(藻蓝蛋白)、大于800kD(核糖体,蓝藻淀粉等);细胞外有机物分布主要集中在1~200 kD之间(约占90%),小分子和大分子物质较少.此外,亲疏水性分析结果表明,细胞内外主要有机物均为中性亲水物质,质量分数分别为75.9%和52.7%.消毒副产物研究表明,细胞内外有机物三氯甲烷生成潜能分别为18.24μg和26.72μg.mg-1DOC;细胞内外总氯乙酸总生成潜能分别为66.98和58.56μg.mg-1DOC.此外,细胞内外有机氮/有机碳较普通原水高3倍以上,ρ(DON)/ρ(DOC)=0.23.可能造成以有机氮为前体物的含氮消毒副产物的大量生成.同时,细胞内还大量存在细胞外不存在的致嗅物质Beta环柠檬醛等,藻毒素含量较细胞外也高数倍.     

水华期水体中DOM组成及其消毒副产物生成潜能

以太湖水华期原水为实验水样,初步研究水华期水体中溶解性有机质(Dissolved Organic Matter,DOM)的组成及其消毒副产物生成潜能(DisinfectionBy-Products Formation Potential,DBPFP).利用XAD-8大孔树脂,将水体中DOM分离为亲水性物质(Hydrophilic Substances,HIS)、疏水碱性物质(Hydrophobic Bases,HOB)、疏水酸性物质(Hydrophobic Acids,HOA)、疏水中性物质(HydrophobicNeutrals,HOB).4种DOM组分的溶解性有机碳(Dissolved Organic Carbon,DOC)浓度分布情况为:HIS最高为10.2mg/L,占原水DOC浓度的72.86%.不同DOM组分的DBPFP实验表明,HIS的三卤甲烷生成潜能(Trihalomethanes FormationPotential,THMFP)和卤乙酸生成潜能(Haloacetic Acids Formation Potential,HAAFP)分别占4种DOM消毒副产物生成潜能之和的63%和31.25%,为主要的消毒副产物前体物.由于HIS为水华期水体中DOM的主要组分,且具有DBPFP高、不易在水处理过程中去除的特点.因此进一步考查了不同氯化条件(氯化剂用量、氯化时间、水体pH值)对HIS氯化生成DBPs的影响.研究结果表明:DBPs生成量与氯化剂用量及氯化时间成正相关.pH对HIS氯化生成THMs和HAAs的影响并不相同.在实验所选取的pH范围之内,THMs生成量随pH的升高,呈逐渐增加的趋势,而HAAs产量却表现为先增加后减少.     

氯胺消毒对不同有机物生成消毒副产物的影响

在将有机物分级和分类的基础上,研究了氯胺消毒对不同类有机物生成消毒副产物的影响.试验结果表明:对于亲水性和强疏水性有机物,氯胺消毒主要减少溴代三卤甲烷(CHCl_2 Br和CHClBr_2)的生成;对于弱疏水性有机物,氯胺消毒主要减少二溴乙酸(DBAA)和三氯甲烷(CHCl_3)的生成;氯胺消毒能使分子量小于10 ku的有机物生成三卤甲烷(THMs)和卤乙酸(HAAs)的量明显降低,并且随着有机物分子量的升高,氯胺消毒的影响效果有一定程度的减弱.     

MIEX~@树脂对水库水中有机物的去除特性

为了充分发挥磁性离子交换树脂(MIEX@)对有机物的去除能力,利用烧杯试验研究了MIEX@树脂对水库水中有机物的去除特性,以溶解性有机物DOC、UV254、有机物三维荧光光谱(3DEEM)、有机物相对分子量分布、有机物分级特征和消毒副产物生成量等指标进行表征。结果表明:投加树脂15mL/L、反应20min时,DOC和UV254的去除率分别为58.4%和82.2%,三卤甲烷生成潜势(THM-FP)和卤乙酸生成潜势(HAAFP)的去除率分别为55.6%和82.1%。有机物相对分子量分布和分级特征测定结果表明:MIEX@树脂主要去除常规工艺无法有效去除的中小分子区间的亲水性和疏水性的有机物,从而可以有效控制消毒副产物的产生。有机物三维荧光光谱扫描结果表明:MIEX@树脂对芳香族蛋白Ⅱ(BOD5)、富里酸类物质和微生物代谢产物类有机物均有一定的去除能力,特别是芳香族蛋白Ⅱ和富里酸类物质。     

常规/臭氧生物活性炭去除有机物及亚硝胺前体物特性

该文考察运行18个月的常规/臭氧-生物活性炭(O3-BAC)组合工艺对中国华东地区某微污染湖泊水的处理特性。结果表明:此时该工艺去除有机物能力有限,但对消毒副产物亚硝胺前体物的去除能力高于其他有机物。工艺出水溶解性有机碳(DOC)质量浓度、UV254和溶解性有机氮(DON)质量浓度的平均值分别为3.12mg/L、0.053cm-1和0.171mg/L,平均去除率分别为34.9%、53.9%和32.7%;对亚硝胺前体物的去除率为72.3%。臭氧和炭池中的微生物在去除亚硝胺前体物中发挥了重要作用。小分子有机物、芳香性蛋白质和微生物代谢产物主要在活性炭单元中去除。因而,要关注长期运行的常规/O3-BAC组合工艺对有机物及其亚硝胺前体物的去除,充分发挥微生物作用。     

4种氨基酸氯消毒后典型卤代碳、氮类消毒副产物生成潜能的研究

为了明确不同特性天然氨基酸的典型卤代碳、氮类消毒副产物的生成潜能,选取4种结构构造不同的代表性天然氨基酸为研究对象,考察了氯化消毒过程中的三卤甲烷、卤乙酸和三氯硝基甲烷的生成潜能.结果表明,4种氨基酸氯消毒后三卤甲烷的生成潜能很低,这些氨基酸并不是三卤甲烷的主要前驱物,而是毒性更高的卤乙酸的主要前驱物.具有吲哚杂环结构的色氨酸是三氯乙酸和三氯硝基甲烷的主要前驱物;具有脂肪类结构的甘氨酸更易于生成一氯乙酸,其卤乙酸生成潜能也最高,侧链具有羟基官能团结构的苏氨酸的卤乙酸生成潜能相对低,碱性氨基酸类的赖氨酸的三氯硝基甲烷生成潜能最弱,不是三氯硝基甲烷的主要前驱物.     

典型胺类物质的消毒副产物生成潜能

在pH为8.0的磷酸盐缓冲体系中,加氯量为 x (Cl₂):x (N)=8∶1、温度为(20±1)°C条件下测试甲胺、乙胺、二甲胺、甲基乙胺、二乙胺、苯胺和对氯苯胺等7种胺类物质的三卤甲烷、卤乙酸、卤乙腈、卤代酮、三氯硝基甲烷和水合氯醛等6类消毒副产物的生成潜能。结果表明,7种胺类物质的三卤甲烷、卤乙酸、卤乙腈、卤代酮、三氯硝基甲烷和水合氯醛的生成潜能分别为08～459.0 mmol／mol,13～35mmol／mol,0.01mmol／mol和0.06～39.00 mmol／mol;总消毒副产物潜能为14～480 mmol／mol,其中以三卤甲烷和卤乙酸两类占总消毒副产物生成量的99％以上(除在对氯苯胺中占87％以外)。由于二乙胺和对氯苯胺两种物质与氯的反应活性较高,消毒副产物生成潜能也最大。     

城市生活污水生化出水中有机物的臭氧氧化特性

考察了O3法对城市生活污水生化出水中溶解性有机物的去除效果以及二级出水中各类有机污染物的氧化特性.实验结果表明:O3法对于城市污水二级生化出水的UV254值具有较高的去除效率,20 min内即可达57.1%的去除率,COD去除速率较慢,150 min时去除率为62.5%,而DOC去除效果很差,150 min的去除率仅为36.1%.经氧化处理后,疏水性物质的浓度明显下降,其中非酸疏水物质则基本被氧化完全,而亲水性物质氧化效果很差.水中各类有机物的组成发生明显变化.对不同的有机物而言,其氧化去除速率为疏水性物质＞弱疏水物质＞亲水性物质.     

垃圾渗滤液厌氧降解中溶解性有机物的光谱特性

为探讨渗滤液厌氧降解出水中有机物的构成特点和变化规律,采用XAD-8和XAD-4树脂将溶解性有机物(DOM)依亲疏水性和酸碱性特征分为5种组分,对不同水力停留时间(HRT)下厌氧序批式反应器(ASBR)出水中各组分的含量和特性进行了比较研究.结果表明:ASBR处理渗滤液中溶解性有机碳(DOC)去除率可达53.0%～94.7%;芳香类物质多存在于疏水性组分中,厌氧处理后各组分UV254明显下降,芳香类、羧酸和氨基化合物去除明显;随着HRT的延长,富里酸类荧光物质易在出水中累积而造成累计荧光强度Фi,n增大,而芳香性蛋白及溶解性微生物副产物较之更易降解.可见ASBR能有效降解渗滤液DOM各组分物质.     

常规净水工艺中三氯硝基甲烷质量浓度分布调查

对采用预氯化工艺的上海某水厂常规净水工艺出水中的典型含氮消毒副产物(N-DBPs)三氯硝基甲烷(TCNM)进行了取样调查,研究了不同季节各工艺单元出水中TCNM的质量浓度分布,以及过滤工艺对TCNM的去除效果;同时也初步探讨了TCNM与溶解性有机氮(DON)和溶解性有机碳(DOC)之间的关系.研究表明,在该水厂的常规净水工艺中,普遍检测到TCNM的存在,其质量浓度随季节变化并不明显,与水中DON的质量浓度存在较密切的联系;此外,传统净水工艺中,过滤对三氯硝基甲烷有着良好的去除效果.     

有机物的特性对超滤膜通量的影响

采用DAX-8型树脂,将有机物分离成疏水性和亲水性组分,并研究它们各自对超滤膜通量的影响.试验表明,投加100 mg.L-1粉末活性炭,尽管总有机炭(TOC)去除率达40%,但膜过滤通量没有得到改善.投加25 mg.L-1和100 mg.L-1硫酸铝混凝剂,TOC去除率仅为19.2%和31.6%,但通量得到了明显的改善.研究表明,通量的下降在很大程度上取决于超滤膜截留有机物的组分.膜截留疏水性有机物越多,则通量下降也越严重.研究同时表明,超滤膜过滤混凝和粉末炭处理水,截留在膜内的有机物组分有很大的不同.过滤混凝处理水时,膜倾向于截留亲水性有机物,而过滤粉末炭处理水时,膜倾向于截留疏水性有机物.     

有机物亲疏水特性对超滤膜污染的影响

以实验室配制的不同亲疏水性比例的水样，经超滤膜过滤，观察有机物亲疏水性对膜污染的影响．结果显示：过滤末期含疏水性最多的腐殖酸水样跨膜压差最高，疏水性有机物与亲水性有机物比例为3／7～1／2的水样跨膜压差最低．考察水样Zeta电位及粒径，发现疏水性有机物与亲水性有机物比例为3／7～1／2的水样Zeta电位值比其他水样低约40％，粒径比其他水样大约7％．结果表明：在疏水性组分较多时（大于60％），疏水性有机物是造成膜污染的主要原因；在疏水性组分较少时（小于40％），水样中胶团可压缩性是造成膜污染的主要原因．     

饮用水中典型含氮消毒副产物卤乙腈的质量浓度分布

调查了采用预氯化消毒工艺的某自来水厂不同工艺单元出水(沉淀出水、过滤出水和出厂水)中3种典型含氮消毒副产物(N-DBPs)卤乙腈(HANs):二氯乙腈(DCAN)、溴氯乙腈(BCAN)、二溴乙腈(DBAN)的质量浓度随季节变化关系.研究发现,三种HANs的质量浓度水平在夏季和初秋时节最高,BCAN与DBAN的质量浓度还受到原水中Br-质量浓度的影响.沉淀和过滤出水中DCAN质量浓度与溶解性有机氮DON值存在明显的线性关系(沉淀水:R2=0.893;过滤水:R2=0.892),与DOC值之间的线性关系并不明显.BCAN、DBAN质量浓度与DON之间的线性关系较弱,与DOC之间未存在明显的线性关系.咸潮期HANs的溴分布系数相对较高,对咸潮期溴代N-DBPs的控制应引起重视.     

饮用水消毒副产物DBPs的研究进展

饮用水消毒副产物（DBPs）是消毒剂和一些天然有机物（NOM）反应生成的化合物,主要包括三卤甲烷（THMs）、卤代乙酸（HAAs）、卤代乙腈（HANs）和致诱变化合物（MX）等,文章介绍了饮用水中消毒副产物的研究状况,对DBPs的种类与分布状况、生成影响因素、毒性与健康效应、饮水DBPs控制方法的研究概况及进展进行了综述。     

黄浦江水中卤乙酸前体物的荧光光谱分析

使用三维荧光光谱(3D- EEMs)分析黄浦江水中的有机物特性.结果表明,黄浦江水3D- EEMs包含2个类蛋白峰(T峰)和1个类腐植酸峰(A峰),其中类蛋白质峰较高,说明污染较为严重.类腐植酸峰沿着水厂工艺流程的变化与传统指标高锰酸钾指数DCODMn、紫外吸收AUv 254和溶解性有机碳ΡDOC的变化一致.卤乙酸生成潜能实验表明,随着氯化反应程度的增加(增加反应时间、从氯胺转到自由氯消毒以及增大自由氯的投加量),三维荧光光谱特征值减少,相对应的卤乙酸(HAAs)生成量增加.投加溴离子后,氧化能力随自由氯含量降低而降低,而取代能力随次溴酸增加而增加,所以反应后水体中残余有机物的三维荧光光谱特征值增加,而HAAs先升后降.三维荧光光谱可作为水中溶解性有机物的补充指标,更全面反映水中有机物的变化.     

三级处理水中DOM在土壤含水层处理过程中的富集转化

在实验室研究了城市污水处理厂三级处理水中溶解性有机物(DOM)在模拟土壤含水层处理(SAT)土壤柱中的富集及转化.利用XAD-8/XAD-4树脂,将原状土、SAT土壤柱中不同深度土壤DOM分级为疏水性有机酸(HPO-A)、疏水性中性有机物(HPO-N)、过渡亲水性有机酸(TPI-A)、过渡亲水性中性有机物(TPI-N)和亲水性有机物(HPI).SAT对三级处理水中DOM的去除主要表现在土壤吸附及土壤生物降解两个方面,其中微生物对DOM的降解作用主要发生在土壤柱顶部0—0.50m段(尤其是0—0.25m段),而土壤对DOM的吸附作用则贯穿于整个土壤柱.三级处理水中HPO-A、HPO-N及TPI-A在土壤柱上部(特别是土壤柱0—0.50m)大量吸附而富集,表层生物对该组分相对较低的降解使得其在土壤柱0—0.25m段达到吸附饱和,并均于0.25m处达到最大;而TPI-N及HPI由于较易于生物降解,故其DOC在土壤柱顶部达到最高.三级处理水回灌过程中土壤DOM及其分级组分三氯甲烷生成势(THMFP)、紫外254nm处吸光度(UV-254)和比三氯甲烷生成势(STHMFP)均出现增长,其中HPO-A、HPO-N及TPI-A增幅相对较大;但各组分10%—30%的STHMFP增幅与其对应的THMFP及UV-254相比增幅较小.FT-IR结果表明三级处理水在SAT处理过程中改变了土壤DOM结构.     

西安市地表水厂水处理工艺过程中三卤甲烷类氯化消毒副产物变化规律研究

对西安市曲江、南郊两个地表水厂水处理工艺过程中三卤甲烷类消毒副产物的变化规律进行了研究,同时对水处理工艺过程中三卤甲烷前体物进行了分析.试验结果表明:西安市饮用水中三卤甲烷类消毒副产物主要组分为三氯甲烷和二氯一溴甲烷;三卤甲烷总量约为10 μg/L,远低于国家<城市供水水质标准>的要求;预加氯在水处理工艺中对三卤甲烷类消毒副产物生成量贡献较大,约占总量的35%～60%;混凝、沉淀、过滤时三卤甲烷前体物约有35%～42%的去除效果,但对三卤甲烷基本无去除效果.     

丙氨酸在紫外/氯工艺中生成挥发性DBPs的潜能

采用紫外/氯(UV/chlorine)组合工艺对原水中代表性氨基酸-丙氨酸(Ala)进行处理,并对该过程中产生的挥发性消毒副产物(三卤甲烷和卤乙腈)进行测定和分析.研究了不同投氯量、pH、紫外照射时间、溴离子和氨氮浓度对消毒副产物(DBPs)生成潜能的影响.结果表明,丙氨酸经紫外/氯工艺处理后会产生三氯甲烷(TCM)和二氯乙腈(DCAN)两种消毒副产物,且TCM、DCAN的质量浓度在处理15 min时达到最高的20.37μg/L和34.17μg/L,在较低的[Ala]/[Cl2]、较长的紫外照射时间以及中性的pH条件下有利于减少TCM和DCAN的产生,本试验得出的最佳工况为[Ala]/[Cl2]=1∶2,紫外照射2 h,溶液pH=7.此外,水中存在的溴离子使得UV/chlorine消毒后产生了溴氯乙腈(BCAN),增加了消毒副产物的种类和毒性;而氨氮的存在则会减少相应的消毒副产物的产生.还对不同工艺进行了对比,单独紫外照射时没有产生消毒副产物,单独使用氯时TCM产率小于UV/chlorine的产率,但DCAN的产率大于UV/chlorine的产率.最后,提出了UV/chlorine处理丙氨酸生成消毒副产物的可能途径:先是进攻丙氨酸氮原子上的氢,接着是脱羧基和脱氨基作用,生成乙醛和乙腈,再经过一系列取代和水解反应生成二氯乙腈和三氯甲烷.以上试验结果可以为紫外/氯组合工艺的应用和推广提供理论依据.     

中高氨氮浓度下黄浦江原水的加氯方式

上海闽行自来水公司第三水厂深度处理工艺后出水的氨氮质量浓度在0.5~1.5 mg/L之间,分别通过折点加氯消毒和氯胺消毒,比较管网运行24 h内的持续消毒效果、细菌灭活率、总有机碳(TOC)、三卤甲烷(THMs)、卤乙酸(HAAs)浓度随时间的变化规律,从而确定最佳消毒方式。实验结果表明:氯胺消毒后余氯的持续消毒效果远强于折点加氯消毒;氯胺消毒短时间杀菌效果虽弱于折点加氯消毒,但维持管网内的杀菌和抑制细菌增长的能力更强;24 h后两者TOC含量相差不大;折点加氯消毒后产生THMs的种类和浓度随时间递增,而氯胺消毒后仅产生三氯甲烷,大大降低了卤代甲烷类消毒副产物的生成量;2种消毒方式后产生的HAAs主要为二氯乙酸和三氯乙酸,占总HAAs的90%左右。     

纳滤饮用水厂的膜工艺处理效能与系统运行

以国内投产最大规模的纳滤水厂为研究对象 ，针对“常规工艺+超滤+纳滤”的深度处理工艺，结合水厂运行实况、进行水质分析和工艺处理效能研究。研究表明纳滤工艺可有效去除原水中的类腐殖酸和类富里酸物质等有机物，对原水中溶解性有机碳去除率达到82%。三卤甲烷类消毒副产物（THMs-DBPs）生成势实验显示纳滤出水THMs-DBPs浓度为14.45~18.65 μg·L^-1，双膜法工艺出水DBPs前体物浓度极低。根据水厂纳滤单元的日常监测维护，包括进水水质监测、纳滤单元压力变化、膜清洗策略调整，讨论了纳滤膜饮用水厂的系统运维实践。研究结果可为纳滤膜在饮用水处理应用与推广提供技术参考。