預(yù)氯化消毒副產(chǎn)物生成特性和去除機(jī)理研究.pdf

1、本論文首次對(duì)上海市兩大水源經(jīng)預(yù)氯化后的消毒副產(chǎn)物三氯甲烷和鹵乙酸的生成特性及其在城市供水管網(wǎng)中的遷移變化規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，并從有機(jī)物不同分子量和親、疏水特性等角度對(duì)消毒副產(chǎn)物生成潛能進(jìn)行了理論分析。在此基礎(chǔ)上，首次采用UV-H202和UV-H202-O3高級(jí)氧化聯(lián)用技術(shù)及鐵刨花還原技術(shù)對(duì)預(yù)氯化后生成的鹵乙酸去除效果和機(jī)理進(jìn)行了研究，這一研究工作將為降低飲用水中消毒副產(chǎn)物提供新的思路和途徑。 采用酸化甲醇作為衍生化試劑，建立鹵

2、乙酸分析方法，該方法準(zhǔn)確可靠，加標(biāo)回收率符合美國(guó)水與廢水標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法6223的規(guī)定。研究發(fā)現(xiàn)黃浦江原水中有機(jī)物的鹵乙酸生成潛能種類主要為三氯乙酸、二氯乙酸和二溴乙酸，有機(jī)物分子量<3×lOaDa區(qū)間的鹵乙酸生成潛能最大，具體以二氯乙酸和三氯乙酸生成潛能為主，出廠水中則以有機(jī)物分子量<1×103Da區(qū)間的鹵乙酸生成潛能占主要部分：長(zhǎng)汀原水中有機(jī)物的鹵乙酸生成潛能種類主要為二氯乙酸和三氯乙酸，各區(qū)間鹵乙酸生成潛能分布較為均勻，出廠水中則以有

3、機(jī)物分子量<3×lO3Da區(qū)間的鹵乙酸生成潛能為主。不同水質(zhì)具有不同有機(jī)物分子量分布區(qū)間的鹵乙酸生成潛能。 對(duì)黃浦江原水中親水性、強(qiáng)疏水性和弱疏水性有機(jī)物的消毒副產(chǎn)物生成潛能研究發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)、弱疏水性有機(jī)物氯化后主要生成三氯甲烷，其次為二氯一溴甲烷：親水性有機(jī)物氯化后主要生成二氯一溴甲烷，其后依次為三氯甲烷、一氯二溴甲烷和三溴甲烷；鹵乙酸主要由強(qiáng)疏水性有機(jī)物生成，其次為親水性有機(jī)物和弱疏水性有機(jī)物。 黃浦江原水經(jīng)預(yù)氯化和常規(guī)

4、處理后，出廠水中二氯乙酸濃度6—9月上升，其它月份下降，最高和最低濃度分別為13.87和4.28gg/L，三氯乙酸濃度隨季節(jié)變化不及二氯乙酸明顯，濃度偏高出現(xiàn)在7-9月，最高和最低濃度分別為8.95和4.79μg/L，總鹵乙酸濃度最高達(dá)22Pg/L，最低13gg/L：長(zhǎng)江原水經(jīng)預(yù)氯化和常規(guī)處理后，出廠水中二氯乙酸春、夏兩季偏高，秋、冬兩季偏低，最高達(dá)22.73μg/L，最低為5．66μg/L，三氯乙酸濃度偏高出現(xiàn)在7-8月，最高22.8

5、2μg/L，最低4.54μg/L，總鹵乙酸濃度最高達(dá)38μg/L，最低lOμg/L。 隨著管網(wǎng)從水廠向末梢的延伸，AOC值呈逐漸下降的趨勢(shì)，在黃浦江原水的飲用水的管網(wǎng)水中，AOC與鹵乙酸具有一定的正相關(guān)性，而與三鹵甲烷相關(guān)性較差。長(zhǎng)江原水的飲用水的管網(wǎng)水中，AOC與鹵乙酸和三鹵甲烷的相關(guān)性均低于黃浦江管網(wǎng)水。 黃浦江原水經(jīng)化合氯預(yù)氯化和消毒所形成的DBPs在管網(wǎng)中變化幅度較小，鹵乙酸為1—5μg/L，三鹵甲烷為卜6μg/

6、L。長(zhǎng)江原水經(jīng)自由氯預(yù)氯化和消毒所形成的DBPs在管網(wǎng)中的變化幅度較大，鹵乙酸在管網(wǎng)中的變化幅度為1—12μg/L，三鹵甲烷在管網(wǎng)中變化幅度為l一5μg/L；隨著主干管網(wǎng)從水廠向末梢的延伸，三鹵甲烷呈上升趨勢(shì)，在末端濃度達(dá)到最大，而鹵乙酸呈下降趨勢(shì)，在末端濃度達(dá)到最低。 UV-H202聯(lián)用工藝對(duì)二氯乙酸具有較好的去除效果，在紫外光強(qiáng)為1048μw/cm2，雙氧水投加量60mg/L，反應(yīng)180min對(duì)二氯乙酸去除率達(dá)到90﹪以上，

7、且去除機(jī)理符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型。并分別對(duì)紫外光強(qiáng)、雙氧水投加量、洲值、有機(jī)物本底值和二氯乙酸初始濃度對(duì)UV-H2O2聯(lián)用工藝去除二氯乙酸效果的影響進(jìn)行了系統(tǒng)研究，采用Matlab軟件對(duì)UV—H202聯(lián)用工藝去除二氯乙酸建立動(dòng)態(tài)模型。UV-O3-H2O2聯(lián)用工藝對(duì)二氯乙酸去除效果較好，當(dāng)臭氧累計(jì)投加量為5mg/L，紫外光強(qiáng)l39μW/cm2，投加雙氧水40mg/L時(shí)，對(duì)二氯乙酸的去除率達(dá)到65﹪，且符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型。 鐵刨