臭氧氧化对藻类有机物及其氯消毒副产物的影响

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1、臭氧氧化对藻类有机物及其氯消毒副产物的影响ImpactofOzonationonDisinfectionBy-productsFormationfromChlorinationofAlgalOrganicMatter学科专业：环境工程研究生：王雪娇指导教师：李茹莹翟洪艳天津大学环境科学与工程学院二零一五年十二月摘要藻类爆发日益严重，释放的大量藻类有机质（AOM）成为了饮用水氯化消毒过程消毒副产物（DBPs）的重要前体物。臭氧预消毒可以改变DBPs的前体物，从而影响后续氯消毒过程中DBPs的生成，目前关于AOM在臭氧-氯消毒过程中生成DBPs的特点研究仍很有限。本文选取典型

2、的蓝藻−铜绿微囊藻为代表，研究了臭氧氧化对AOM结构和性质的影响，不同的臭氧浓度、pH值、臭氧停留时间及氯投加量等因素对AOM在氯消毒以及臭氧−氯消毒过程中产生DBPs的影响；之后模拟在溴离子存在条件下，探究天然有机质（NOM）与AOM不同混合比例溶液在氯消毒以及臭氧-氯消毒过程中产生DBPs的情况；最后探究了典型藻毒素（MC-LR）在氯消毒以及臭氧-氯消毒过程中产生DBPs的特点。研究发现，随着臭氧浓度的增加，AOM溶液的总有机碳（TOC）和比紫外+吸光度值（SUVA）的变化较小，有机氮浓度下降，主要转化为NH4。三维荧光图谱表明，AOM包含芳香族蛋白质和酚类物质、腐殖

3、酸类物质、叶绿素a和藻蓝蛋白，这些成分都能被臭氧降解。在臭氧浓度为4mg/L时，腐殖酸类物质的荧光峰体积下降了76.2%，其余三种的下降量均高达99%以上。在氯消毒过程中AOM主要生成卤代甲烷（THMs）、卤代酮（HKs）、三氯硝基甲烷（TCNM）和卤代乙腈（HANs）。大体上臭氧增加了氯消毒中DBPs的生成量，DBPs的总浓度随着pH的增加而增加。TCNM的生成在氯消毒中随pH变化趋势不明显，但在臭氧-氯消毒过程中其浓度随pH增加逐渐增加。臭氧浓度对不同DBPs的影响也不一样。在氯化反应24h时，TCM、二氯乙腈（DCAN）和一溴一氯乙腈（BCAN）的含量随着臭氧浓度的

4、增加而增加。1,1-DCP和1,1,1-TCP的浓度随着臭氧浓度增加先上升后下降，在臭氧浓度为2mg/L时浓度最大。AOM与NOM的混合溶液中，AOM和NOM竞争与氧化剂反应，NOM比例的增加提高了DBPs的总量，但降低了HANs的生成量。在溴离子存在条件下，NOM比例的增加提高了溴代DBPs的量。藻毒素MC-LR藻氯氧化和臭氧-氯氧化过程中降解的很快，有机氮主要转化－为NO3，在臭氧-氯氧化中转化率高达56.51%。MC-LR在氯化过程中可以生成THMs、HKs和HANs，TCM的含量最多。反应前10min，各类DBPs总浓度都迅速增加，24h时浓度基本稳定。臭氧可以有

5、效降低THMs的生成，但是对1,1,1-TCP、1,1-DCP和DCAN的控制作用不大。关键词：藻类有机质；臭氧；消毒副产物；天然有机质；藻毒素ABSTRACTAlgalbloomisaseriousproblemfordrinkingwatersupplies.Thereleasedmassivealgalorganicmatter(AOM)hasbecomeanimportantprecursorofdisinfectionby-products(DBPs)duringchlorinationprocess.Asastrongoxidant,ozonecanquick

6、lyreactwithDBPprecursorsthusaffectingthegenerationofDBPsinthesubsequentchlorinedisinfectionprocess.However,thestudiesontheimpactofozonationontheformationofDBPsduringchlorinationofAOMwerelimited.Inthisstudy,Microcysticaeruginosawaschosenasthetargetpollutanttoinvestigatetheeffectsofozonatio

7、nonthepropertiesofAOMandmicrocystin-LR(MC-LR),theformationandspeciationofDBPsduringsubsequentchlorinationdisinfection.Ozonationdidnotchangetheleveloftotalorganiccarbon(TOC)andspecificUVabsorbance(SUVA)ofAOMsolution.PartoforganicnitrogeninAOMdegraded+intoNH4.EEManaly