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作為再生水源的城鎮(zhèn)污水處理廠二級(jí)出水,可以有效地緩解水資源缺乏的現(xiàn)象,但它含有大量的病原微生物和微量的有毒有害污染物,因而,再生水源的水質(zhì)平安問(wèn)題成為人們普遍關(guān)注的重點(diǎn)。
傳統(tǒng)氯消毒在消毒過(guò)程中生成消毒副產(chǎn)物(DB-Ps),這類(lèi)物質(zhì)會(huì)產(chǎn)生致癌、致畸、致突變等危害,近年來(lái)對(duì)含碳的消毒副產(chǎn)物研討比擬多,如鹵代乙酸、三鹵甲烷等方面。在工業(yè)污水處理范圍中研討沒(méi)有得到注重,如鹵乙睛和三鹵甲烷類(lèi)消毒副產(chǎn)物。
本文立足于城鎮(zhèn)污水廠,以三鹵甲烷(THMs)等消毒副產(chǎn)物為研討對(duì)象,研討消毒方式、消毒劑量與消毒副產(chǎn)物生成的響應(yīng)關(guān)系。
一、實(shí)驗(yàn)局部
1.1 試劑與儀器
甲基叔丁基瞇(MTBE)、二氯甲烷均為色譜純,無(wú)水硫酸鈉、硫酸、氫氧化鈉均為剖析純。
Agilent7890A氣相色譜-電子捕獲檢測(cè)器(GC/ECD),Agilent7890A-5975C氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS),TekmarkAQUATEK70Autosampler型吹掃捕集器。
1.2 實(shí)驗(yàn)辦法
對(duì)采集的水樣實(shí)行GC-MS檢測(cè),剖析其中的含氯消毒副產(chǎn)物。
1.2.1 樣品保管-20℃冷凍保管。
1.2.2 預(yù)處理
采用醋酸纖維濾膜(0.45μm)過(guò)濾,去除水樣中的懸浮物。
1.2.3 液-液萃取
參照美國(guó)環(huán)保局(EPA)對(duì)工業(yè)廢水的取樣和剖析步驟。量取30mL水樣置于40mL帶聚四氟乙烯襯墊的螺紋口樣品瓶中,參加6g無(wú)水乙酸鈉,精確移取3mL的萃取劑(MTBE,二氯甲烷)溶液,振蕩萃取一定時(shí)間后,靜置分層,取上層有機(jī)液1mL于樣品瓶中用于剖析。
1.2.4 氣相色譜條件
GC柱選用弱極性的DB-5型毛細(xì)管柱(交聯(lián)5%苯甲基聚硅氧烷),長(zhǎng)度x膜厚x內(nèi)徑=30mx0.25mmx0.25μm,載氣He:載氣流速0.7 mL /nin,不分流進(jìn)樣,傳輸管溫度134℃,柱溫40℃:(5min),10℃/min,270℃(1min),進(jìn)樣量1μL。質(zhì)譜條件:電離方式-El,電子能量為70eV,離子源溫度為200℃,電子倍增器電壓為1050V,全掃描方式,掃描速度為500u/s,掃描范圍為35-400u。
1.2.5 吹掃-捕集
吹掃流量40mL/min,室溫吹掃5min,干吹時(shí)間2min,270℃脫附3min,250電烘烤5min,傳輸線溫度110進(jìn)樣口200℃,不分流進(jìn)樣,色譜柱DB-VRX升溫程序:35℃(5℃/min1)→ 100℃(10℃/min) →220℃。
二、結(jié)果與討論
2.1 消毒方式抵消毒副產(chǎn)物生成的影響本研討調(diào)研了7座城鎮(zhèn)污水處理廠,如圖1所示分別標(biāo)注為ABCDEFG廠,不同污水處理廠采用的污水處理工藝以及消毒工藝見(jiàn)表1。
2.1.1 有機(jī)物成分
不同污水處理廠采用的消毒工藝不盡相同。圖2為不同污水處理廠消毒前后出水的主要成分。
由圖2可知,主要的消毒副產(chǎn)物包括:2-甲基戊烷、3-甲基戊烷、正己烷、甲基環(huán)戊烷、環(huán)己烷、乙苯、2,2,4-三甲基戊烷、1,2-二氯丙烷、二氯甲烷、三氯甲烷、三漠甲烷、一漠二氯甲烷、一氯二漠甲烷、四氯乙烯、尿素、二硫化碳。消毒前后有機(jī)物的成分有較為明顯的變化,消毒工藝能夠從一定水平上削減有機(jī)物成分以及含量,但消毒工藝也會(huì)衍生出某些消毒副產(chǎn)物。
2.1.2 不同條件下的消毒效能剖析
2.1.2.1 CIO2和NaClO消毒效能剖析
由圖2可知,采用NaClO消毒的B廠,經(jīng)過(guò)NaClO消毒后,消毒前出水中的2-甲基戊烷、3-甲基戊烷明顯減少,分別由之前的20.42%和10.18%降低到2.42%和1.45%,而乙苯也由47.41%降低到31.42%,降低了15.99%。而采用ClO2消毒的C廠,經(jīng)過(guò)ClO2消毒之后,二硫化碳由消毒前的57.13%降落到38.12%,降低了19.01%,2,2,4-三甲基戊烷由32.65%降落到7.62%,降落了25.03%,尿素由消毒前的6.53%增加至31.19%,上升了24.66%。采用“NaClO+紫外消毒”工藝的E廠,經(jīng)過(guò)結(jié)合工藝消毒之后,尿素以及二硫化碳分別由先前的5.94%和74.20%降落到1.87%和46.75%,降低了4.07%和27.45%,同樣采用該工藝的F廠,消毒后尾水中尿素以及二硫化碳占比含量有所降低,且2,2,4-三甲基戊烷在消毒后并未檢測(cè)到。由此也能夠從一定水平上闡明紫外消毒可以進(jìn)一步強(qiáng)化消毒效果,削減有機(jī)污染物,且結(jié)合消毒工藝效果較單一的消毒工藝好。
2.1.2.2 典型消毒副產(chǎn)物的剖析比擬
CIO2是一種高效的消毒劑,對(duì)細(xì)胞壁具有較好的透過(guò)性能以及吸附性能,對(duì)含疏基的酶有氧化作用,能夠與色氨酸、半胱氨酸以及游離脂肪酸實(shí)行反響,可以疾速的控制生物蛋白質(zhì)的生成,進(jìn)步膜的浸透性,轉(zhuǎn)換病毒的衣殼蛋白,使病毒滅活而紫外線消毒皿則是充沛應(yīng)用了紫外線的物理特征,起到殺菌作用的是C波段紫(UV-C)。在用紫外線映照細(xì)菌細(xì)胞后,DNA吸收波長(zhǎng)254nm的紫外線,細(xì)胞中相鄰的胸腺?lài)油踊ハ嗬p繞,新產(chǎn)生的二聚體阻斷了DNA遺傳密碼在RNA鏈上的復(fù)制,RNA作為信使,它的功用是將DNA代碼傳送到細(xì)胞的不同局部。RNA傳送功用喪失,招致細(xì)胞功用降落至死亡,從而到達(dá)滅菌目的。當(dāng)運(yùn)用NaClO消毒時(shí),NaClO在水溶液中離解成HClO和,其中HClO起主要?dú)⒕饔谩?/span>NaClO消毒能夠去除一定的有機(jī)污染物,同時(shí),NaClO消毒可降低污水處理廠二級(jí)出水中按基、輕基、竣基、脂類(lèi)等芳香環(huán)的取代度,降低三鹵甲烷的生成潛力,從而降低了三鹵甲烷消毒副產(chǎn)品的生成可能。圖3為不同污水處理廠消毒前后消毒副產(chǎn)物CHCl3和CH2Cl2成分的詳細(xì)含量。
由圖3可知,經(jīng)過(guò)CIO2、紫外以及NaClO消毒之后,典型含氯有機(jī)物的含量呈現(xiàn)上升的趨向,C廠的CHCl3增加了0.514μg/L,CH2Cl2增加了0.028μg /L,D廠的CHCl3增加了0.984μg /L,CH2 Cl2增加了0.049μg /L,E廠污水廠的CH Cl3增加了2.354μg /L,CH2Cl2增加了0.011μg /L,F廠污水處理廠的CH2Cl2增加了0.006μg /L,G廠污水廠的CHCl3增加了0.426μg /L,CH2Cl2增加了0.051μg /L。研討其機(jī)理可知,游離氯在水中水解構(gòu)成HOCl,消毒副產(chǎn)物由HOCl與水中的溶解性有機(jī)物發(fā)作反響生成。liu等提出,HOCl具有較高的氧化才能,能夠經(jīng)過(guò)一系列階段將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為不同的中間產(chǎn)物,經(jīng)過(guò)親點(diǎn)取代促進(jìn)THMs的構(gòu)成。
2.2 消毒條件抵消壽副產(chǎn)物的影響
投加NaClO是目前城鎮(zhèn)污水廠最主要的消毒方式,且該辦法從經(jīng)濟(jì)性、平安性上有較大優(yōu)勢(shì)。為了進(jìn)一步調(diào)查NaClO投加濃度抵消毒副產(chǎn)物產(chǎn)生量的影響,探求不同NaClO投加量的消毒效果及其抵消毒副產(chǎn)物的影響,結(jié)果見(jiàn)表2。水樣采自G廠,反響接觸時(shí)間統(tǒng)一為30min。
由表2可知,投加不同濃度的NaClO,含氯有機(jī)物CHCl3>CHBr Cl2,CH2Cl2,CCl4>CHBrClNO2,C5HnCl的含量不同。CHCl3在各水樣中占比最大,最低占比為60.07%,最高占比可達(dá)85.82%,CHBrCl2隨著NaClO投加量的減少而減少,NaClO的投加量由17.5mg/L增至30mg/L時(shí),CHCl3的生成質(zhì)變化不大,而CHqC—的生成量隨著NaClO投加量的增加呈現(xiàn)上升的趨向。剖析緣由,可能是由于隨著消毒劑量的增加,出水中復(fù)原性有機(jī)物逐步耗費(fèi),NaClO和復(fù)原性有機(jī)物構(gòu)成的消毒副產(chǎn)物上升遲緩。同樣地,研討標(biāo)明,在氯化過(guò)程中,水中的有機(jī)物質(zhì)與氯反響構(gòu)成不同類(lèi)型的消毒副產(chǎn)物,隨著氯劑量和接觸時(shí)間的增加,水體中消毒副產(chǎn)物構(gòu)成潛能和毒性構(gòu)成潛力偶然增加,因而為了控制過(guò)量的毒性構(gòu)成,需求相對(duì)低的氯劑量和短的接觸時(shí)間。
為了進(jìn)一步研討NaClO消毒劑的投加劑量抵消毒副產(chǎn)物的影響,對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)行相關(guān)性剖析,發(fā)現(xiàn)NaClO濃度與CHCl3濃度線性擬合后的pearson相關(guān)系數(shù)為0.91,為極強(qiáng)相關(guān),NaClO濃度與CH2Cl2濃度線性擬合后的pearson相關(guān)系數(shù)為0.75,為強(qiáng)相關(guān)。因而,NaClO對(duì)CHCl3的影響較CH2Cl2大。緣由剖析可知,可能是低濃度的NaClO在殺滅細(xì)菌中起著重要作用,隨著NaClO投加量的增加,NaClO與污水中大量有機(jī)污染物發(fā)作氯化鹵代反響,所以消毒副產(chǎn)物是隨NaClO的投加量的進(jìn)步而增加。Zhai等指出,CHCl3和CH2Cl2是消毒副產(chǎn)物的主要物種,而這些消毒副產(chǎn)物的構(gòu)成與水體中的有機(jī)物親密相關(guān),且與氯化量與消毒副產(chǎn)物含量呈正相關(guān)的趨向。
結(jié)果標(biāo)明,隨著NaClO投加量的降低,可有效減少消毒后含氯有機(jī)物CHCl3和CH2Cl2含量,特別是消毒副產(chǎn)物三氯甲烷(呈線性降落),因而,在保證水質(zhì)達(dá)標(biāo)的前提下,盡量減少NaClO的投加量,可有效控制尾水消毒副產(chǎn)物(CHCl3)含量。
三、結(jié)論
(1)不同消毒工藝,尾水消毒副產(chǎn)物占比不同,且經(jīng)過(guò)消毒工藝,呈現(xiàn)了四氯乙烯、一漠二氯甲烷、三漠甲烷、一氯二漠甲烷以及三氯甲烷等消毒副產(chǎn)物,典型含氯有機(jī)物CHCI3和CH2Cl2含量增加。
(2)NaClO的消毒劑量抵消毒副產(chǎn)物有一定的影響,NaClO的濃度越大,CHCI3和CH2Cl2的濃度越大,NaClO濃度與CHCl3濃度線性擬合后的pearson相關(guān)系數(shù)為0.91,為極強(qiáng)相關(guān),NaClO濃度與CH2Cl2濃度線性擬合后的pearson相關(guān)系數(shù)為0.75,為強(qiáng)相關(guān),故NaClO對(duì)CHCl3的影響較CH2Cl2大。