饮用水卤代消毒副产物及其控制技术研究

论述了饮用水卤代消毒副产物(三卤甲烷和卤乙酸)的研究现状,分析了其对人类健康的危害,介绍了去除副产物的各种有效途径,并展望了今后的研究方向。     

海水入侵对澳门供水中三卤甲烷形成的影响

以澳门江水为对象,探讨了旱季由于海水入侵引起的饮用水源中溴离子浓度升高对氯化消毒过程中三卤甲烷形成规律的影响.结果表明,海水入侵造成水源水中盐度和溴离子浓度升高,使处理后水三卤甲烷生成势,溴代三卤甲烷浓度及三卤甲烷致癌风险均有所升高.此外,烧杯搅拌试验结果表明,传统给水处理工艺对水中有机物及由其引起的三卤甲烷生成势及三卤甲烷致癌风险没有有效的去除效能.     

溴离子对预氯化和常规水处理工艺中消毒副产物的影响

为了解低质量浓度溴离子对饮用水中消毒副产物的影响,以天津市某给水厂的水源水作为实验对象,模拟整个给水处理厂工艺流程,研究了溴离子质量浓度对预氯化和混凝沉淀、过滤、消毒等水处理工艺出水中受管制的三卤甲烷(THMs)和卤乙酸(HAAs)质量浓度变化的影响,并分析了溴离子质量浓度(50～200μg·L-1)对不同水处理工艺中溴在THMs和HAAs中分配的影响.结果表明:随着溴离子质量浓度的增加,各工艺出水中的溴代三卤甲烷和总THMs的质量浓度均有一定程度的上升,三氯甲烷质量浓度则有所下降;二溴乙酸、一溴乙酸的质量浓度也有不同程度的升高,一氯乙酸质量浓度基本保持不变,二氯乙酸(DCAA)、三氯乙酸(TCAA)质量浓度逐渐下降,且各工艺出水中的DCAA和TCAA质量浓度均远高于其余几种HAAs的质量浓度;各工艺出水中THMs和HAAs的溴结合因子均升高.但是在本文设定的溴离子质量浓度变化范围内,各工艺中溴在THMs和HAAs中分配的比例分别为72%～79%和21%～28%,表明溴离子在低质量浓度情况下,对溴在THMs和HAAs中分配影响不大,且仅预氯化和消毒改变了氯代和溴代消毒副产物的比例.     

氯化条件对三卤甲烷生成量的影响

以呼延水厂水源为原水，进行了加氯量、反应时间、pH、浊度变化等氯化条件对三卤甲烷生成量影响的实验，并在此基础上提出了降低三卤甲烷生成量的控制对策。     

液液萃取气相色谱法测定水中三卤甲烷研究

参照美国标准方法在国内建立了饮用水中氯消毒副产物三卤甲烷的液液萃取毛细管气相色谱测定方法,其检测限、加标回收率、精确度都达到美国标准方法的要求,好于国内顶空进样标准方法(GB5750-1985).并且以甲基叔丁基醚为萃取剂,改进了原方法的升温程序及用硫酸钠代替氯化钠,使测定方法具有准确性高、可靠、测定过程更简便等优点.     

不同消毒方式供水管网中消毒副产物的分布特征

针对我国东南沿海地区4个使用不同类型二次消毒剂（氯、氯胺、二氧化氯）的局部管网水样的中三卤甲烷（THMs）、卤乙酸（HAAs）、卤乙腈（HANs）的分布特征及影响因素进行了分析。结果表明,3座城市DBPs的超标风险整体较低,采集的117份水样中有10份水样THMs超过国标限值,其余DBPs均符合标准。以氯为消毒剂的管网水样中THMs浓度和HANs浓度远高于其他管网,以二氧化氯为消毒剂可以减少消毒副产物THMs的生成,但以氯胺为消毒剂的上海地区HAAs浓度较高,是其他3个系统的5~19倍,可能与原水中HAAs前体物含量较高有关。在SH-NH?Cl系统中,消毒剂浓度与输配距离成反比（r = -0.57）,同时该系统中硝酸盐、亚硝酸盐及氨氮浓度也随距离变化,说明饮用水在管网输送过程中余氯被逐渐消耗,同时管网中发生了硝化反应,氨氮被氧化为亚硝酸盐和硝酸盐。WJ-Cl₂系统中DBPs与输配距离相关,HANs浓度沿程减少（r = -0.49）,HAAs浓度沿程增加（r = 0.45）。此外,建筑管网中长停滞时间也会影响水样理化指标。该研究揭示了不同类型二次消毒剂的管网水中DBPs浓度水平和变化规律,研究结果可为不同地区水质安全评价和风险控制提供依据。     

饮用水处理中的臭氧氧化及其相关氧化工艺

总结了臭氧(O3)氧化及其相关氧化工艺在天然水(地表水及地下水)处理中的主要应用。提出在整个水处理中氧化剂可在预氧化、中间氧化、末端消毒进行多点投加。文章论及的化学氧化包括：去除无机物、促进凝聚-絮凝处理、氧化天然有机物、氧化微污染物、消毒，并对各工艺的工艺原理及处理效果做了阐述。     

用三卤甲烷预测相应的三卤乙酸

THMs和HAAs为饮用水中两大类主要的氯消毒副产物(ICDBPs)．THMs和HAAs中的THAA(或X3AA)的生成途径相类似，当水中含有Br—时会形成含Br的THMs和X3AA，且Br离子浓度对两种组成成分的影响也很相似．据此特点，建立了一种用各种THMs和Cl3AA的摩尔浓度来预测相应的其他三种X3从浓度的模型，并用实验数据进行了验证。     

浅析饮用水氯化消毒副产物的安全控制

饮用水水质是关系到每一个人生存的头等大事,作为公共供水系统处理工艺最后一道工序的消毒,其安全可靠性至关重要。尽管存在消毒副产物的安全隐患。氯化消毒仍是使用最为广泛和技术最为成熟的消毒方式之一。通过改善消毒方式和消毒剂投加量、加强前处理工艺降低THMs前体物、副产物的后续处理工艺以及寻找新的更加安全可靠的消毒剂和消毒工艺等方式,能够有效地进行氯化消毒副产物的安全控制。     

给水管网中三卤甲烷数学模型研究

通过测试,发现了三卤甲烷在管网中的变化规律.在国内外研究现状分析的基础上 ,在实验室与现实管网中进行实验,揭示出管网中三卤甲烷的生成量占总生成量的30%左右,管网中三卤甲烷的形成是由于水力条件的变化造成的.根据此原理,提出了现实管网中三卤甲烷形成的数学模型.     

饮用水中碘代消毒副产物的碘源生成机制研究进展

碘代消毒副产物(I-DBPs)是饮用水领域广泛关注的一类高毒性消毒副产物。综述了不同碘源下I-DBPs生成机制的最新研究进展,水中I-DBPs的碘源主要包括碘离子、碘系消毒剂、碘化显影剂等有机碘及最新发现的碘酸盐,天然有机物存在下,不同碘源在消毒处理过程中均可生成IDBPs。研究I-DBPs的不同碘源生成机制对于这种"三致性"消毒副产物的碘源前体控制进而削减其在饮用水处理过程中的产生具有重要的理论和现实意义。为控制I-DBPs的产生,对水体中的不同碘存在形态存在应予以关注,同时急需研发相关控制技术(如化学预氧化、深度处理、消毒方法优化等)来削减碘源前体的转化。     

二氧化氯消毒机理及其消毒副产物的控制

主要介绍了二氧化氯消毒的机理，阐述了消毒工程中消毒副产物产生的原因，提出了控制消毒副产物产生的方法。     

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.     

Fe/Cu催化还原去除饮用水消毒副产物三氯乙酸

以高致癌风险的饮用水卤化消毒副产物(halogenated disinfection by-products,HDBPs)三氯乙酸(TCAA)为去除目标物,研究了Fe/Cu催化还原去除TCAA的效果,包括Fe/Cu质量比、Fe/Cu混合物投加量、pH值、有机物浓度和摇床转速等因素对Fe/Cu催化还原去除TCAA的影响.结果表明,Fe/Cu能够有效脱除TCAA,m(Fe):m(Cu)为10:1时的TCAA去除效果最佳;Fe/Cu最佳投加量为30 g·L-1;Fe/Cu还原脱氯去除TCAA最佳pH值在4～8之间;有机物浓度对Fe/Cu还原脱氯存在负面影响;在摇床转速、反应时间、投加量、pH值和UV254分别为200 r·min-1,160 min,30 g·L-1,6.82和0.117 cm-1的条件下,Fe/Cu催化还原对TCAA的去除率达到97.39%,并且Cu未被消耗,外扩散Fe/Cu催化还原反应的影响可以忽略,Fe/Cu对TCAA的催化还原脱氯降解过程符合拟一级反应.     

二氧化氯在饮用水消毒应用的探讨

二氧化氯(ClO2)是一种性能优越的饮用水消毒剂.本文对二氧化氯的特性、消毒原理和消毒的优点进行了介绍,着重阐述二氧化氯的制备方法,二氧化氯有害副产物的生成抑制和消除,分析了二氧化氯在水厂应用中自动化控制的问题.     

饮用水氯化消毒新副产物的研究

在深入研究饮用水中强致突变物MX的过程中,发现了一个前人从未研究过的氯化消毒副产物.在实验室模拟氯化,经分离、提纯制备得到了该新副产物的纯化合物,通过GC/MS、IR、1H NMR 和13CNMR和四圆X单晶衍射等多种现代仪器的分析表征,确定了该新副产物的结构,并将其命名为2,2,4-三氯-5-甲氧基环戊-4-烯-1,3-二酮(TCMCD).接着在实验室自行设计合成了TCMCD的标样,同时也用全合成的方法再次确认了TCMCD结构的正确性.研究建立了饮用水中TCMCD富集分离、定性定量的分析方法,并对一些水厂的水样进行了检测,最高浓度可达80.1 ng/L.采用Ames实验对TCMCD的毒性进行了初步研究,结果表明其具有一定的致突变性.     

臭氧化技术在饮用水处理中的应用

综述了具有高效氧化性能的臭氧化技术在饮用水处理工艺过程中的应用概况及最新研究与应用进展     

饮用水中三卤甲烷的顶空-气相色谱-质谱联用检测方法及健康风险评估

利用顶空-气相色谱-质谱联用仪建立了选择离子扫描方法(SIM)用以检测饮用水中三卤甲烷含量,并针对顶空条件进行优化以提高检测的灵敏度及效率.将该方法应用于N市4个小区2016年6—8月饮用水中三卤甲烷含量的检测;同时基于美国环境保护署(EPA)推荐的健康风险评价模型对经口暴露途径的三卤甲烷的致癌风险进行评估.研究结果表明,该方法在2～100μg/L范围内可以准确高效地检测饮用水中的三卤甲烷.对三卤甲烷含量的致癌风险评估发现, N市饮用水中三卤甲烷的致癌风险计算值为2.74×10~(-5),在10~(-4)～10~(-6)之间,提示存在致癌风险,但在可接受的风险水平,其中CHCl_2Br对总致癌风险贡献最大.该研究对N市饮用水中消毒副产物的健康风险有了进一步了解,可为今后开展饮用水安全评价提供参考.