氯及臭氧消毒技术对城市污水水质的影响

论文摘要

城市污水回用是减轻水体污染程度、改善生态环境、解决城市缺水问题的有效途径之一。其中关键问题是水质安全保障问题。消毒可以杀灭病原微生物,防止流行疾病的传播,是污水再生处理过程中必不可少的环节。但消毒过程中产生的有毒副产物同时会带来一定的水质安全风险。为进一步分析消毒技术的安全性,文章采用了umu遗传毒性做为生物毒性评价指标,更有效地进行水质评价。本论文以某城市污水处理厂二级处理水（即混凝沉淀+砂滤出水）为对象,分别采用氯、臭氧消毒及二者组合工艺进行三级消毒处理,结合常规化学指标和生物毒性指标,评价不同消毒技术对水质的改善情况及对遗传毒性的影响。其主要研究结果如下:1)加氯消毒时,氯投加量的增加对原水中TOC及色度的去除效果不明显。UV254随着氯投加量的增加而增加,氨氮浓度则降低。氯消毒对大肠杆菌有良好的杀灭作用,去除率随着投氯量和接触时间的增加而增加。常规消毒副产物（三卤甲烷和卤乙酸）的生成量随着投氯量及反应时间的增加而增加。污水中氨氮浓度的增加使得三卤甲烷的生成量有所减少;而卤乙酸的生成量变化不明显。原水具有较高的遗传毒性。氯消毒出水的遗传毒性与水样的氨氮浓度有关,低浓度下略有降低,高浓度时则显著增加。2)臭氧消毒工艺可综合改善出水水质,对出水的TOC、UV254、色度去除效果良好。臭氧浓度的增加除对原水中TOC的去除效果不明显外,对UV254、色度的去除率都逐渐增加。臭氧对大肠杆菌的灭活效果显著,在低浓度下就可有效去除大肠杆菌。随着臭氧投加量的增加,对大肠杆菌的灭活效率也升高。投加臭氧后能显著降低水样的遗传毒性。且随着臭氧投加量的继续增加,遗传毒性仍逐渐降低。3)臭氧氧化能导致后续加氯过程中典型副产物种类的转变和生成量的变化。臭氧后加氯消毒形成的THMs和HAAs的量和加氯量有关,在低剂量（5ppm）下,THMs和HAAs的总量随着臭氧量的增加有所上升;而高剂量（10ppm）下,消毒副产物THMs和HAAs总量随臭氧量的增加呈现先增加后减少的趋势。由于污水中溴离子的存在,臭氧氧化使得后续氯消毒过程中溴代副产物生成量的增加,对溴代THMs形成的促进作用强于HAAs。臭氧氧化作用能有效削减出水的遗传毒性,后续加氯持续消毒对遗传毒性的影响较小,略有降低。总体来说,出水水质的遗传毒性大大降低。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 城市污水回用意义
• 1.2 国内外城市污水回用的发展现状
• 1.2.1 国外城市污水回用的概况
• 1.2.2 国内城市污水回用现状
• 1.3 城市污水回用的深度处理技术
• 1.3.1 物理法
• 1.3.2 化学氧化法
• 1.3.3 生物法
• 1.3.4 联用技术
• 1.4 城市污水回用存在的问题
• 1.4.1 消毒剂产生的消毒副产物的影响
• 1.4.2 回用水的生态毒性和健康安全
• 1.5 城市污水消毒技术
• 1.5.1 常见污水消毒技术
• 1.5.2 国内外污水消毒技术研究进展
• 1.6 本课题的研究内容和技术路线
• 1.6.1 研究内容
• 1.6.2 技术路线
• 2 试验装置与分析方法
• 2.1 实验室静态实验
• 2.2 臭氧试验装置
• 2.2.1 臭氧发生系统参数
• 2.2.2 余臭氧的处理
• 2.3 实验分析方法
• 2.3.1 常规水质指标
• 2.3.2 臭氧浓度分析方法
• 2.3.3 消毒副产物的测定
• 2.3.4 生态遗传毒性umu 实验的分析方法
• 3 氯消毒工艺
• 3.1 氯消毒机理
• 3.2 氯消毒对水质的影响
• 3.2.1 对有机物的影响
• 3-N）的影响'>3.2.2 对氨氮（NH₃-N）的影响
• 3.2.3 对大肠杆菌的影响
• 3.2.4 对消毒副产物——三卤甲烷和卤乙酸的影响
• 3.2.5 对遗传毒性的影响
• 3.3 调节氨氮浓度考察对消毒副产物及生态毒性的影响
• 3.3.1 对消毒副产物的影响
• 3.3.2 对遗传毒性的影响
• 3.4 本章小结
• 4 臭氧消毒工艺
• 4.1 臭氧消毒机理
• 4.2 臭氧消毒对水质的影响
• 4.2.1 对有机物的影响
• 3-N）的影响'>4.2.2 对氨氮（NH₃-N）的影响
• 4.2.3 对大肠杆菌的影响
• 4.2.4 对遗传毒性的影响
• 4.3 本章小结
• 5 臭氧+氯组合消毒工艺研究
• 5.1 对消毒副产物的影响
• 5.2 对遗传毒性的影响
• 5.3 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 个人简介
• 导师简介
• 致谢