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市政污水是主要的再生水来源,具有水量稳定、供给可靠等优点,但消毒过程中通常伴有消毒副产物(DBPs)的生成,如果直接回用可能会危害生态系统和人类健康,因此亟需找到一种高效可靠的深度处理工艺对DBPs进行控制。本文以无锡某市政污水处理厂AAO-MBR工艺沿程出水为研究对象,着重研究AAO和MBR过程对DBPs前体物的影响,同时识别出MBR出水中特征DBPs前体物;并利用斑马鱼作为模式生物,探究了MBR出水经次氯酸钠(NaClO)消毒后生成的DBPs的联合生物毒性;最后通过水平潜流-垂直潜流人工湿地(HF-VF CW)系统的构建,探讨组合人工湿地系统对特征DBPs前体物的去除效果,以期为再生水安全利用提供理论指导。主要研究内容和结果如下:(1)通过对AAO-MBR工艺中DBPs前体物的变化规律研究发现:市政污水中富含亲水性的大分子物质,具有较低的含碳消毒副产物生成势(C-DBPFP);经AAO和MBR处理后,由于微生物代谢作用生成了大量具有不饱和双键的微生物代谢产物(SMPs),易与氯反应生成C-DBPs,导致了C-DBPFP的增加。市政污水的含氮消毒副产物生成势(N-DBPFP)处于较低水平;在AAO过程中生成的小分子SMPs类物质易与氯反应生成N-DBPs,导致N-DBPFP的增加;但经MBR后由于泥龄和污泥浓度的增加,大分子SMPs有所增加,导致了N-DBPFP的降低。AAO过程中由于FP的大量增加,使C-DBPs和N-DBPs前体物质分别增加了90.90%和7.27%;MBR过程中较高的溶解性有机碳(DOC)去除率(74.44%)导致C-DBPs前体物和N-DBPs前体物的大量去除,去除率分别为56.77%和78.05%。因此,市政污水经过AAO-MBR后可去除部分DBPs前体物,但MBR出水FP较高,仍存在SMPs等易与氯反应的物质,消毒时会生成具有毒性的DBPs。(2)通过对比消毒前后MBR出水对斑马鱼体内CAT活性、MDA含量和AchE活性的影响,间接得到DBPs的生物毒性。结果发现当暴露时间达到10 d时,MDA含量显著高于对照,且消毒后MDA含量增幅(91.43%)显著高于消毒前(44.36%);暴露时间达到15 d,CAT活性被显著抑制,且消毒后抑制率(40.22%)显著高于消毒前(15.56%);说明由于DBPs的存在使消毒后MBR出水的抗氧化损伤毒性强于消毒前MBR出水。另外,消毒前后MBR出水均对AchE活性有抑制,抑制率分别为38.49%和48.50%,说明由于DBPs的存在使消毒后MBR出水的神经毒性强于消毒前。因此,经NaClO消毒后的MBR出水中DBPs对斑马鱼的抗氧化防御系统和神经系统具有潜在影响,MBR出水消毒后直接进行回用存在一定风险性。(3)通过HF-VF CW的构建,分析潜流人工湿地对DBPs前体物去除效果,以期降低再生水中DBPs的潜在风险。结果表明,经过HF-VF CW系统后,69.58%的C-DBPs前体物和80.27%的N-DBPs前体物被去除。由于HFCW系统中植物根系为微生物的吸附生长提供了有利条件且HFCW进水中营养物质充足,微生物代谢活跃会生成SMPs物质,因此HFCW对C-DBPs前体物(主要是:SMPs)没有去除效果。由于VFCW系统中沸石层较好的吸附作用,使VFCW出水中SMPs荧光响应明显减少,因此VFCW对C-DBPs前体物具有较好的去除效果。另外,研究发现N-DBPFP与DON/DOC变化趋势一致,由于经过HFCW后DON/DOC明显下降,因此N-DBPs前体物的去除主要发生在HFCW系统。说明HF-VF CW可以针对性的去除特征DBPs前体物,控制DBPs总量。