微污染水源水處理過程中消毒副產(chǎn)物及病毒類微生物變化特性研究.pdf

1、研究中采用銅綠微囊藻、銅綠微囊藻EPS、牛白蛋白、腐殖酸、DNA、魚油和淀粉代表和模擬生物源有機前體物藻、藻EPS、蛋白質(zhì)、腐殖酸、DNA、脂肪和多糖，通過調(diào)節(jié)臭氧濃度及溴碘離子濃度考察其消毒副產(chǎn)物生成特性。試驗發(fā)現(xiàn)不同的生物源模擬化合物在消毒過程中表現(xiàn)出不同的DBPs生成特性。針對THMs而言，隨著臭氧投加濃度的升高，銅綠微囊藻EPS和淀粉的TTHMs生成濃度變化不明顯；DNA的TTHMs生成濃度隨之升高；銅綠微囊藻、牛白蛋白、腐殖酸

2、和魚油的TTHMs生成濃度隨之降低。針對HAAs而言，隨著臭氧投加濃度的升高，銅綠微囊藻EPS、魚油和牛白蛋白的THAAs生成濃度變化不明顯；DNA、腐殖酸和銅綠微囊藻的THAAs生成濃度隨之升高；淀粉的THAAs生成濃度隨之降低。而溴碘離子的投加能夠極大地增大各類生物源有機前體物的THMs生成反應活性，溴碘離子投加后生成的TTHMs濃度顯著高于未投加時。溴碘離子的投加對生成的HAAs種類和濃度變化無明顯影響。在溴離子對NDMA生成的影

3、響試驗中發(fā)現(xiàn)，溴離子可反應消耗掉一定劑量的臭氧，導致各類生物源有機物的NDMA生成濃度隨溴離子投加濃度升高而降低。比較各種生物源前體物模擬化合物的DBPs生成特性表明，銅綠微囊藻及其EPS和腐殖酸普遍具有較其它生物源模擬化合物更高的DBPs前體物濃度，在經(jīng)消毒反應以及溴碘離子投加后能夠產(chǎn)生較其它生物源模擬化合物相對更高的DBPs濃度。
　　 不同微污染原水處理過程中DBPs生成特性變化試驗通過在三種微污染原水處理過程中取樣進行臭

4、氧/氯化反應后測定消毒副產(chǎn)物。研究表明，不同微污染原水中均檢測到了諸如多糖、腐殖酸、DNA等的生物源物質(zhì)成分，以及在部分原水中檢出了葉綠素a，表明不同微污染原水中微生物及藻類物質(zhì)的存在，通過與上一章生物源物質(zhì)的DBPs生成特性比較可知，不同微污染原水中檢出的DBPs生成勢種類與各種生物源物質(zhì)的DBPs生成特性相符。臭氧/氯化消毒的THMs生成勢濃度顯著低于相對應的直接氯化消毒的THMs生成勢濃度，因此認為臭氧反應能夠有效氧化去除水體中的

5、THMs前體物，降低水體中的THMs生成勢濃度。而與此相反的是，臭氧/氯化消毒的HAAs生成勢濃度高于相對應的直接氯化消毒的HAAs生成勢濃度，表明臭氧對水體中污染物質(zhì)氧化后的產(chǎn)物，較氧化之前能更為行之有效地與氯反應生成HAAs，臭氧的投加提高了水體中HAAs生成勢濃度?；炷恋磔^其它工藝而言能夠相對更有效地去除水體中的蛋白質(zhì)、多糖、腐殖酸和DNA等各類生物源有機前體物，從而達到有效降低THMs和HAAs生成勢的目的。但是生物工藝的應用

6、導致了THMs和HAAs生成勢濃度的升高，分析發(fā)現(xiàn)經(jīng)過生物工藝處理后水體中蛋白質(zhì)、多糖、腐殖酸和DNA等生物源有機物濃度增大，究其原因認為可能源于生物處理工藝中細菌等微生物分泌及胞內(nèi)物質(zhì)外泄所導致的SMP和EPS。因此可推斷生物處理工藝單元中細菌等微生物的存在可能導致水體中SMP和EPS含量的升高，而這些生物源有機物成分是THMs和HAAs重要的前體物，因此生物工藝中微生物分泌及胞內(nèi)物質(zhì)外泄所導致的SMP和EPS將可能影響后續(xù)消毒過程中

7、DBPs的生成特性，也因此在生物單元的出水中呈現(xiàn)出更高的THMs和HAAs生成勢濃度。
　　 連續(xù)流中試試驗通過建立一套中試工藝系統(tǒng)進行。盡管采用生物預處理后聯(lián)接PACS混凝沉淀工藝的流程B中表現(xiàn)出對DBPs前體物替代參數(shù)較好的去除性能，但是對于含有高有機物濃度的微污染原水而言，該工藝還是稍顯落后，尚不能使出水達到國家飲用水標準。而流程A采用的生物預處理、預臭氧、主臭氧以及活性炭工藝顯著提高了系統(tǒng)對微污染源水中有機物的去除性能。

8、研究表明適當?shù)念A臭氧濃度能夠強化后續(xù)的混凝過程對有機物的去除，適當?shù)闹鞒粞鯘舛饶軌虼龠M后續(xù)的活性炭濾池對有機物的吸附去除。當流程A中預臭氧濃度為0.5mg/L，主臭氧濃度為2.5 mg/L，混凝劑PACS投加劑量為8.9 mg/L(以Al2O3計)時，流程A對微污染原水中COD的去除量能夠始終維持在5.0 mg/L左右，性能顯著高于流程B。因此可推斷原水-生物預處理-預臭氧-混凝沉淀-砂濾-主臭氧-活性炭濾池-消毒-出水的工藝流程可有效

9、去除微污染原水中以有機物為表征的DBPs前體物成分，有助于系統(tǒng)對DBPs的控制性能。研究還發(fā)現(xiàn)溴碘離子的存在不利于臭氧對病毒微生物的滅活性能，原因在于溴碘離子能與臭氧發(fā)生反應，消耗一定劑量的臭氧，相對降低參與病毒滅活的臭氧劑量，從而降低臭氧對病毒微生物的滅活性能。然而溴碘離子的存在可提高氯對病毒的滅活性能，原因在于其可以同氯反應產(chǎn)生較HClO而言更強的鹵化劑，增強了對病毒微生物的滅活性能。在連續(xù)流中試系統(tǒng)中，當臭氧和氯的投加濃度分別為0

10、.5 mg/L，和1.0 mg/L時，即可高效地去除天然水體中的細菌及病毒類微生物，可較好地保證飲用水的微生物安全性。
　　 在中國南方某市的三個生產(chǎn)性水廠中調(diào)查研究了不同的水廠工藝過程中DBPs和病毒類微生物的變化特性。研究發(fā)現(xiàn)在采用常規(guī)混凝沉淀工藝、深度兩級生物處理工藝以及深度臭氧活性炭工藝的三個水廠的工藝過程中均未能檢測到NDMA。CHCl3廣泛地存在于A、B兩廠的原水中，C廠的原水中未檢出任何THMs的存在，在C廠原水中

11、檢出的MS2和Phix174噬菌體效價也低于A、B兩廠原水，表明C廠的原水所受污染程度較A、B兩廠的原水而言更輕。C廠過程中檢出TTHMs濃度范圍0-7.22μg/L；B廠過程中檢出TTHMs濃度范圍0-24.53μg/L；A廠過程中檢出TTHMs濃度范圍20.54-48.04μg/L。三個水廠的處理過程中THAAs濃度水平差別不大。三個水廠所采用的不同工藝對包括溴碘代DBPs在內(nèi)的各類DBPs的控制均不夠理想?；炷恋砉に噷ψ鳛镈BP

12、s前體物替代參數(shù)的UV254和TOC，蛋白質(zhì)、腐殖酸、DNA和多糖等生物源物質(zhì)的去除效果相對不夠理想，但在MS2和Phix174噬菌體的去除中卻表現(xiàn)出了良好的性能。A廠混凝沉淀段對UV254和TOC的去除率分別為22.05％和64.57％，對蛋白質(zhì)、腐殖酸、DNA和多糖的去除率分別為41.01％、0％、10.45％和98.80％，對MS2和Phix174噬菌體的去除率分別為99.91％和99.86％；B廠混凝沉淀段對UV254和TOC的

13、去除率分別為17.64％和11.89％，對蛋白質(zhì)、腐殖酸、DNA和多糖的去除率分別為0％、56.31％、13.07％和0％，對MS2和Phix174噬菌體的去除率分別為99.95％和99.94％；C廠混凝沉淀段對UV254和TOC的去除率分別為59.79％和21.32％，對蛋白質(zhì)、腐殖酸、DNA和多糖的去除率分別為0％、48.08％、2.19％和4.91％，對MS2和Phix174噬菌體的去除率分別為99.33％和99.57％。值得注意