城市给水系统中消毒副产物生成特性及控制技术研究

第1章绪论

1.1课题背景人们生活用水、产用水主要来自于地下水和地表水，但是近些年来地下水的过量使用，水位急剧下降，因而各种地表水源（如江河、湖泊、水库等）已成为人们用水的生要来源。随着有机化工、石油化工、医药、农药、杀虫剂及除草剂等生产工业的迅速增长，有机化合物的产量和种类不断增力口，各种生产废水和生活污水未达到标就直接进入水体，水源水质也因此急剧下降。我国主要河流1有机污染普遍，主要湖泊富营养化严重，流经城市河段普遍受到污染，近岸海域亦受到定污染。全国地表水属中度污染，在国家环境监测网监测的745个地表水监测断面中，i-m类(优、良好)，IV类、V类(轻度和中度污染)，劣V类(重度污染）水质的断面比例分别为40%、32%、28%0近岸海域根据368个站位监测结果，rV类和劣于IV类海水分别占15%和28.5%。东海海区劣IV类水质达53%,上海、浙江、广东等省市近岸海域污染较严重。近几年来，我国饮用水水质标准呈不断提高的趋势，国家对饮用水安全保障技术不断提出更高的要求。国标《生活饮用水卫生标准》（GB5749-85)为35项标准；卫生部2000年《生活饮用水水质卫生规范》为96项标准；建设部《城市供水水质标准》（C/T206-2005)为103项标准；最新施行的《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006)为106项标准。而且，单项指标也円趋严格。对消毒副产物的规定，我W最早的饮用水标准(GB5749-85)中只将二氯甲焼列入毒理学指标中，规定典浓度不超过60ug/L，对其它类消毒副产物没有特别的规定。在2000年规划水质标准中，规定第三、第四类水司参考2000年水质标准GB5749-85，共35项；第二类水司参考世界卫生组织拟订的水质标准和我国环保局确定的水中优先控制污染名堆;共

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1.2消毒技术在饮用水处理中的研究现状

水是世界上分布最广的自然资源，也是人类社会和所有生命活动所必需的物质然而在社会的不断进步和人民生活水平円益提高的同时，我国的水环境受到了严重的破坏，尤其地表水水源受到了很大程度的污染，随着污染程度的加重，净水厂采用常规处理工艺处理受污染水源水已无法保障人们饮用水的安全，为了克服原水污染对常规处理工艺净水效果的不利影响，各种旨在改善饮用水水质的净水技术应运而生[3]。其中很重要的一个环节就是用水的消毒。

1.2.1液氯（或氯气）消毒目前供水系统中常用的消毒剂除氯外、还有臭氧、二氧化氯、氯胺、高猛酸钾、紫外线和超声波等，世界各国采用氯对饮用水和污水来进行消毒的方式十分普遍，因为它在控制传染病的流行上获得了无可非议的成效。由于氯的氧化能力强、价格便宜、使用方便、易C存和运输等诸多优点，我国水厂中大多使用氯作为预氧化剂，消毒工艺以氯消毒为主。据不完全统计，我国约有99.5%的水厂采用氯消毒工艺[4]。由于水源遭受污染R益严重，为保证饮水的消毒效果，在水中加入的氯量相应增高，美国通常在饮用水中的加氯量由Img/L至20mg/L不等。氯是一种很活拨的氧化物，它在水中与很多有机物起化学反应，产生不同种类的氯碳氧化合物。它的杀菌作用很强，但是通过近年来的大量研究表明，在常用的消毒方式中，氯消毒是产生氯化消毒副产物最多的消毒方式。消毒后的饮用水经Ames试验其致突变性强于其它几种消毒剂的副产物。1972年美国国家环保局在密西西比河下游路易斯安那州3个城市的饮水中发现44种有可能致癌的物质和别的毒性有机化合物。1974年又报道新奥尔良市饮水中有66种有机化合物。氯化DBFs 包括：三.丨薪甲焼(trihalomethans，THMs)、齒乙酸(haloacetic acids,HAAs)、齒乙腊(haloaceton-triles, HANs)、水合三氯乙醛(chlora丨hydrate,Ch)、齒代酮(Hs)、齒代酸(ePs)、三氯硝基甲焼(chloropierin)、氯化氰(cyanogens chloride)、酸性氯化咲喃酮(MX)、溴酸盐等等丨56]。表1-1列出了部分DBPs的毒理作用[78]。

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第2章试验材料与方法

2.1试验设备与材料

2.1.1试验设备主要试验仪器见表2-1 ,另外还需要气相尖头微量进样器、0.45的滤膜、定性滤纸、温度计以及烧杯、量筒、抽滤瓶、具塞比色管、锥形瓶、容量瓶、滴定管、球形冷凝管、移液管和玻璃棒等玻璃器皿若千。

第3章水源水中有机物组分氯化特性研究...................273.1有机物分布特性研究.....................273.1.1试验方法.....................273.1.2水源水有机物组分分布特性...................293.2有机组分的消毒副产物生成特性.........................303.2.1消毒副产物屮成潜能...................303.2.2紫外吸光度（UV254) ......................30

3.2.3消毒副产物生成活性......................313.3本阜小结.....................34

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第4章净水工艺对消毒副产物的控制特性研究

目前，我国大多数水厂采用的水处理工之为混凝-沉淀-过滤-消毒常规处理工艺，随着水源水质的逐渐恶化和人们对饮用水水质要求的提高，显然这种常规工艺在某种朽：度上+能够满足要求，本试验在市架净水厂水处理工艺的基础上，通过改变预氧化、消毒方式和优化处观工艺等，来研究净水工艺对乙酸及其前体物的控制及去除特性。4.1净水工艺及原水水质特征4.1.1净水工艺............................

结论

1.疏水性有机物与亲水性有机物分别占原水中总溶解性有机物的55%和45%,其中，疏水性有机碱占27%，所占比例最大，亲水性有机碱占20%，说明原水中有机物主要来源于天然有机，且有一定程度的腐殖化，同时原水有可能受到了一定程度的人为污染。2.疏水性有机酸的HAAFP与THMFP均最大，分别为360.89^g/L和472.97^g/L,说明HAAFP和THMFP主要来源于疏水性有机物，其中，疏水性有机酸是HAAFP和THMFP的主要前体物。水处理工艺当中，疏水性有机酸应当作为重点去除的组分。SUVA值在一定程度上和DBPFP具有相关性。3.原水经水厂各道净水工艺处理后，对预氯化过程生成的THMs几乎没有去除，对预氯化产生的HAAs不但没有去除，反而促进了 HAAs的生成。混凝沉淀对HAAFP和THMFP的去除率分别为50.5%和29,0%;过滤对HAAFP和THMFP的去除率分别为36.2%和10.2%，消毒对HAAFP和THMFP的去除率分别为8.2%和11.1%。

4.优化工艺中高锰酸钾和混凝剂（PAC)的最佧投加量分别为1.5mg/L和30 mg/L，在后续消毒过程中，氨和氯的投加顺序对消毒副产物具有较大影响。优化工艺A、B、C与传统工艺出水中THMs生成量和HAAs生成量结果表明：工艺C对消毒副产物的控制效果最佳。参考文献（略）