预氯化消毒副产物生成特性和去除机理研究

论文摘要

本论文首次对上海市两大水源经预氯化后的消毒副产物三氯甲烷和卤乙酸的生成特性及其在城市供水管网中的迁移变化规律进行了系统的研究，并从有机物不同分子量和亲、疏水特性等角度对消毒副产物生成潜能进行了理论分析。在此基础上，首次采用UV-H2O2和UV-H2O2-O3高级氧化联用技术及铁刨花还原技术对预氯化后生成的卤乙酸去除效果和机理进行了研究，这一研究工作将为降低饮用水中消毒副产物提供新的思路和途径。采用酸化甲醇作为衍生化试剂，建立卤乙酸分析方法，该方法准确可靠，加标回收率符合美国水与废水标准检测方法6223的规定。研究发现黄浦江原水中有机物的卤乙酸生成潜能种类主要为三氯乙酸、二氯乙酸和二溴乙酸，有机物分子量＜3×103Da区间的卤乙酸生成潜能最大，具体以二氯乙酸和三氯乙酸生成潜能为主，出厂水中则以有机物分子量＜1×103Da区间的卤乙酸生成潜能占主要部分；长江原水中有机物的卤乙酸生成潜能种类主要为二氯乙酸和三氯乙酸，各区间卤乙酸生成潜能分布较为均匀，出厂水中则以有机物分子量＜3×103Da区间的卤乙酸生成潜能为主。不同水质具有不同有机物分子量分布区间的卤乙酸生成潜能。对黄浦江原水中亲水性、强疏水性和弱疏水性有机物的消毒副产物生成潜能研究发现，强、弱疏水性有机物氯化后主要生成三氯甲烷，其次为二氯一溴甲烷；亲水性有机物氯化后主要生成二氯一溴甲烷，其后依次为三氯甲烷、一氯二溴甲烷和三溴甲烷；卤乙酸主要由强疏水性有机物生成，其次为亲水性有机物和弱疏水性有机物。黄浦江原水经预氯化和常规处理后，出厂水中二氯乙酸浓度6—9月上升，其它月份下降，最高和最低浓度分别为13.87和4.28μg／L，三氯乙酸浓度随季节变化不及二氯乙酸明显，浓度偏高出现在7—9月，最高和最低浓度分别为8.95和4.79μg／L，总卤乙酸浓度最高达22μg／L，最低13μg／L；长江原水经预氯化和常规处理后，出厂水中二氯乙酸春、夏两季偏高，秋、冬两季偏低，最高达22.73μg／L，最低为5.66μg／L，三氯乙酸浓度偏高出现在7—8月，最高22.82μg／L，最低4.54μg／L，总卤乙酸浓度最高达38μg／L，最低10μg／L。随着管网从水厂向末梢的延伸，AOC值呈逐渐下降的趋势，在黄浦江原水的饮用水的管网水中，AOC与卤乙酸具有一定的正相关性，而与三卤甲烷相关性较差。长江原水的饮用水的管网水中，AOC与卤乙酸和三卤甲烷的相关性均低于黄浦江管网水。黄浦江原水经化合氯预氯化和消毒所形成的DBPs在管网中变化幅度较小，

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摘要

ABSTRACT

第1章绪论

1.1 概述

1.2 国内外对消毒副产物的研究进展

1.2.1 卤乙酸测定方法研究进展

1.2.2 水处理过程中卤代消毒副产物的生成及分布的研究

1.2.3 管网中卤代消毒副产物的生成与分布特性

1.2.4 饮用水中消毒副产物去除的研究进展

1.3 论文研究的背景、目的、意义、主要研究内容及论文框架

1.3.1 论文研究的背景

1.3.2 论文研究的目的和意义

1.3.3 论文研究的主要内容

1.3.4 论文研究技术路线

第2章消毒副产物的分析及试验研究方法

2.1 消毒副产物的检测方法研究

2.1.1 卤乙酸检测方法研究

2.1.2 三卤甲烷检测方法研究

2.2 上海饮用水中消毒副产物生成特性的研究方法

2.2.1 水质分析项目

2.2.2 水质分析方法

2.2.3 取样频率

2.3 管网中消毒副产物迁移变化规律研究方法

2.3.1 管网取样点的确定

2.3.2 试验材料和分析方法

2.4 去除预氯化生成的卤乙酸试验研究方法

2.4.1 高级氧化技术去除卤乙酸的试验研究方法

2.4.2 零价铁还原技术去除卤乙酸试验研究方法

2.5 工艺流程

2.5.1 深度处理中试工艺流程

2.5.2 高级氧化技术去除卤乙酸工艺流程图

2.5.3 铁刨花还原去除卤乙酸工艺流程图

第3章消毒副产物生成特性及数学模型

3.1 上海饮用水中不同分子量有机物生成卤代消毒副产物的特性

3.1.1 黄浦江原水经常规工艺处理后分子量分布与消毒副产物的关系

3.1.2 长江原水经常规工艺处理后分子量分布与消毒副产物的关系

3.2 上海饮用水源中亲水性和疏水性有机物生成卤代消毒副产物的特性

3.2.1 黄浦江原水中的天然有机物分布

3.2.2 黄浦江原水中的亲水性和疏水性有机物生成卤代消毒副产物的特性

3.2.3 不同有机物的SUVA值比较

3.3 实际生产中黄浦江原水中卤代消毒副产物生成特性研究

3.3.1 试验研究现场

3.3.2 水质参数

3.3.3 黄浦江原水经常规工艺处理后消毒副产物生成与变化规律研究

3.3.4 常规工艺对黄浦江原水的预氯化后消毒副产物的去除

3.3.5 消毒副产物的生成与有机物的关系研究

3.3.6 三卤甲烷与卤乙酸的关系

3.4 实际生产中长江原水中卤代消毒副产物生成特性研究

3.4.1 试验研究现场

3.4.2 水质参数

3.4.3 长江原水经常规工艺处理后消毒副产物生成与变化规律研究

3.4.4 常规工艺对长江原水的预氯化后消毒副产物的去除

3.4.5 消毒副产物与有机物参数之间的关系研究

3.4.6 三卤甲烷与卤乙酸的关系

3.5 消毒副产物生成的数学模型

第4章上海饮用水输配管网中消毒副产物迁移变化规律

4.1 管网中水质变化

4.1.1 黄浦江原水的饮用水水质在管网中的变化

4.1.2 长江原水的饮用水水质在管网中的变化

4.2 黄浦江原水的饮用水中消毒副产物及其生成潜能在管网中的变化

4.2.1 黄浦江原水的饮用水中消毒副产物在管网中的变化

4.2.2 管网中黄浦江原水的饮用水中消毒副产物与余氯的关系

4.2.3 管网中黄浦江原水的饮用水中消毒副产物与其生成潜能的关系

4.2.4 管网中黄浦江原水的饮用水中消毒副产物生成潜能与有机物的关系

4.2.5 管网中黄浦江原水的饮用水中消毒副产物与生物稳定性的关系

4.3 长江原水的饮用水中消毒副产物及其生成潜能在管网中的变化

4.3.1 长江原水的饮用水中消毒副产物在管网中的变化

4.3.2 长江原水的饮用水中消毒副产物在管网中随时间的变化

4.3.3 管网中长江原水的饮用水中消毒副产物与余氯的关系

4.3.4 长江原水的饮用水中消毒副产物的生成潜能在管网中的变化

4.3.5 管网中长江原水的饮用水中消毒副产物生成潜能与有机物的关系

4.3.6 长江原水的饮用水中AOC与消毒副产物在输配水管网中的关系

4.4 不同水源和消毒方法所形成的消毒副产物在管网中的变化

第5章高级氧化技术氧化去除卤乙酸的效果和机理

5.1 单独紫外、臭氧、双氧水及其联用工艺降解二氯乙酸研究

5.1.1 单独紫外降解二氯乙酸

5.1.2 单独双氧水降解二氯乙酸

5.1.3 单独臭氧降解二氯乙酸

2O₂联用工艺降解二氯乙酸'>5.1.4 UV-H₂O₂联用工艺降解二氯乙酸

2O₂及其联用工艺降解三氯乙酸'>5.2 UV、H₂O₂及其联用工艺降解三氯乙酸

2O₂降解三氯乙酸'>5.2.1 单独UV、H₂O₂降解三氯乙酸

2O₂工艺降解三氯乙酸研究'>5.2.2 UV-H₂O₂工艺降解三氯乙酸研究

2O₂-O₃联用工艺降解二氯乙酸'>5.3 UV-H₂O₂-O₃联用工艺降解二氯乙酸

2O₂-O₃联用工艺降解二氯乙酸效果分析'>5.3.1 UV-H₂O₂-O₃联用工艺降解二氯乙酸效果分析

2O₂-O₃和UV-H₂O₂联用工艺降解二氯乙酸机理分析'>5.4 UV-H₂O₂-O₃和UV-H₂O₂联用工艺降解二氯乙酸机理分析

0还原去除卤乙酸的性能和机理'>第6章 Fe⁰还原去除卤乙酸的性能和机理

6.1 铁还原去除三氯乙酸的研究

6.1.1 铁还原去除三氯乙酸效果

6.1.2 铁还原去除三氯乙酸影响因素

6.2 铁还原去除二氯乙酸效果的研究

6.3 铁还原去除卤乙酸的机理和产物分析

6.4 出水中铁控制试验研究

第7章结论与建议

7.1 结论

7.2 建议

致谢

参考文献

个人简历在读期间发表的学术论文与研究成果

预氯化消毒副产物生成特性和去除机理研究

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