饮用水中三卤甲烷和卤乙酸生成的影响因素研究

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1、摘要饮用水中三卤甲烷和卤乙酸生成的影响因素研究东南大学博士研究生：马蓉导师：吕锡武教授摘要饮用水安全问题是人类最关注的焦点之一。传统的常规工艺在制备饮用水时多采用氯消毒剂来消灭和控制细菌、病毒等的生长，但氯消毒剂消毒的同时会与水中未去除的有机物反应生成消毒副产物，这些消毒副产物能诱使泌尿系统和胃肠系统癌变，并且对人类的遗传和生长发育都有不良影响，因此对饮用水消毒副产物的研究已势在必行且意义深远。本文以氯消毒副产物三卤甲烷和卤乙酸为研究对象，分别从消毒副产物生成的影响因素、前体物特性、消毒剂、净水工

2、艺和配水管网等多个角度进行了系统的分析和研究，并在现场实测数据和统计分析方法相结合的基础上建立了配水管网消毒副产物水质模型。根据长江南京段实际水体情况及气候条件，建立了测定消毒副产物生成潜能的UFC试验法。UFC试验法测定消毒副产物生成潜能所采用的培养时间、余氯量与实际情况较为符合，可以对实际水厂及配水管网中消毒副产物的量给出更好的预测。在实验室通过模拟氯化条件，测定各种因素(投氯量、pH、温度、溴离子浓度和反应时间)对氯化消毒副产物生成的影响。利用统计学的正交分析法确定了饮用水氯化过程中影响三卤

3、甲烷和卤乙酸生成的主要因素，并选择出三卤甲烷最优氯化条件。从有机物分子量分布和有机物亲、疏水性两个方面开展了消毒副产物的前体物研究，研究表明：原水主要是由<5k道尔顿的小分子量有机物构成，氯消毒过程中形成消毒副产物的前体物也主要是<5k道尔顿的小分子量有机物：消毒时生成三卤甲烷和卤乙酸的前体物主要是疏水性物质。这为确立最主要的前体物，有效选择去除方法奠定了基础。系统研究了常规工艺、强化常规工艺(混凝+沉淀+生物强化活性滤池)和生物活性炭工艺(混凝+沉淀+砂滤+生物活性炭滤池)各工艺中各单元出水分子

4、量分布情况，以及各单元出水中DOC、uv254、SUVA和消毒副产物生成潜能的大小。研究表明，水处理过程中为确保生产出优质安全的饮用水，应该在现有的常规工艺的基础上增加有利于去除小分子量有机物的工艺。对比研究了长江南京段原水氯胺消毒时生成消毒副产物的情况。相比氯消毒，氯胺消毒生成副产物的量和种类都减少了：氯胺消毒副产物的前体物和氯消毒时一样，主要是小分子量有机物。常规工艺、强化常规工艺和生物活性炭工艺的出水用氯胺消毒时生成消毒副产物的潜能大幅降低。随着春夏秋冬季节的变化，管网水水质也发生相应变化。

5、值得注意的是，长江原水冬季水位低，东南大学博士学位论文水质变差，呈微污染水源特性，常规工艺处理时氯耗急剧增大，因此消毒副产物生成量在冬季最高。运用多元回归法建立了以监测点游离性余氯、UV254、pH、温度、氨氮为自变量的配水管网消毒副产物五元线性回归水质模型。采用SPSS数据分析软件对多元线性回归模型进行求解。三卤甲烷五元回归模型和卤乙酸五元回归模型的决定系数R2分别是0．901和0．866，杜宾一沃森值分别是2．204和2．191，表明两个模型具有很好的拟合性和可靠性。利用实测数据对所建的两个模

6、型进行检验，结果表明两个模型的实际应用效果很好。关键词：三卤甲烷，卤乙酸，净水工艺，消毒剂，前体物，饮用水，水质建模ⅡabstractFactorsAffectingTrihalomethanesandHaloaceticAcidsinDrinkingWaterAbstractThehealthfulnessofdrinkingwaterisacrucialmatterforhuman．Theprimarystepofwatertreatmenthasbeenmicrobialinactivati

7、onthroughdisinfection．Traditionally,chlorinehasbeenthemostfavoreddisinfectantbecauseofeconomy,easeofuseandstrengthofdisinfection．However,chlorinationoftheorganicmaterialpresentinwaterproducesdisinfectionby—products(DBPs)．ManyoftheseDBPsarehalogenatedo

8、rganicchemicalsthatalecarcinogenicormutagenic．Thus，astudyonDBPsofdrinkingwaterisessentialandsignificative．Inthispaper,westudiedsystematicallythattheproductionofDBPs，trihalomethanes(THMs)andhaloaceticacids(HAAs)，duringchlorinationoftheChangjian