论文部分内容阅读
水体富营养化导致藻类在水体中大量繁殖,藻类代谢产物所包含的胞内有机物和胞外有机物在水处理工艺中会释放入水体,紫外/氯消毒能够破坏细胞结构并且使藻类代谢物中可溶解性有机氮发生结构变化,生成一系列的消毒副产物,为饮水安全造成隐患。在众多的消毒副产物中,卤代硝基甲烷因为具有高毒性和致突变性而受到广泛关注。本研究选取卤代硝基甲烷中的一氯硝基甲烷、二氯硝基甲烷和三氯硝基甲烷作为研究对象,以常见三种藻类(小球藻、硅藻和鱼腥藻)的胞内和胞外有机物作为前体物,研究其在紫外/氯消毒过程中生成卤代硝基甲烷的规律,推导其反应机理,为实际生产控制卤代硝基甲烷的生成提供参考。在实验的过程中,考察了前体物的浓度、藻的种类、氯剂量、光照强度和pH值等影响因子,结合反应体系中溶解性有机氮的含量变化,对藻溶液在紫外/氯消毒过程中生成三种卤代硝基甲烷进行了研究。研究结果发现,小球藻、硅藻和鱼腥藻代谢产物在氯和紫外/氯消毒条件下均有生成一氯硝基甲烷、二氯硝基甲烷和三氯硝基甲烷的潜力。三种藻溶液生成卤代硝基甲烷的潜力为小球藻>硅藻>鱼腥藻。反应生成的三氯硝基甲烷明显多于一氯硝基甲烷和二氯硝基甲烷。三种卤代硝基甲烷随着反应的进行在前20min的时间内生成量均先上升后下降。在pH=6-8的条件下,三种卤代硝基甲烷生成量随pH的增大而减少;随着藻浓度、光照强度和氯剂量的增加,三种卤代硝基甲烷的生成量随之增加。与胞外物相比,藻类胞内物能够产生更多的卤代硝基甲烷。在反应过程中,溶液中溶解有机氮先上升后下降。结合实验结果和相关参考文献,对藻类代谢产物在三种卤代硝基甲烷的生成途径进行了推导。最后选取了污水厂和给水厂中过滤后消毒前的实际水样对相关规律进行了验证。在氯消毒条件下,藻类在污水厂水样中生成三氯硝基甲烷的量仍然大于一氯硝基甲烷和二氯硝基甲烷的生成量,但一氯硝基甲烷产生量相对实验室模拟实验中的生成量多。在低压紫外/氯消毒条件下,污水厂水样中一氯硝基甲烷的生成量有大幅增加,在第40min后生成量逐渐下降,而二氯硝基甲烷和三氯硝基甲烷的生成规律与实验室模拟规律相似。藻类中所含有的蛋白质等物质与污水厂水样中的物质发生混凝沉淀等反应,导致加入藻类之后的污水厂水样在紫外/氯消毒中生成卤代硝基甲烷量比污水厂水样单独进行紫外/氯消毒产生的量少。给水厂实际水样实验中的三种物质生成规律与实验室超纯水实验中生成规律相似。