饮用水中消毒副产物的氯化特性及净水工艺控制研究

论文摘要

消毒副产物是饮用水消毒过程中形成的一类危害人体健康的化合物,尤其当前净水工艺消毒方法主要以游离氯消毒为主。目前,氯化消毒副产物（CDBPs）对健康和安全问题影响的研究,是世界范围内水安全问题研究的热点之一;同时,研究消毒副产物的形成过程及净水工艺控制技术也是保障饮用水安全的重要研究内容,因此,本研究颇具应用价值。本文在综合查阅并认真评述国内外饮用水中消毒副产物研究现状及进展的基础上,针对我国水源水有机污染的突出问题,以消毒副产物前体物的模拟物质为研究对象,研究了饮用水氯化消毒过程中有机物（消毒副产物前体物）生成消毒副产物的机制及特性;并由此为基础,以济南市玉清水厂的原水为研究对象,对天然水体中的有机物质的氯化特性,即前体物与游离氯的反应特性进行了研究;探讨了常规工艺、预氧化工艺、生物活性炭工艺等饮用水各种工艺单元及工艺组合对消毒副产物及其前体物的影响,评价了各工艺组合的控制效果,为水厂净水工艺的改进提供了现实的参考依据。总体而言,本研究取得了以下研究结果:研究建立了卤乙酸有效的分析方法,具有快速、准确可靠等特点,有很好的推广应用价值。以富里酸为消毒副产物的前体模拟物进行实验研究,模拟饮用水消毒过程,探讨了有机物生成消毒副产物的反应特性及影响因素,获得了在生产实践中,可以通过缩短消毒时间以及清水池出水在输水管中的停留时间来降低消毒副产物的生成量的结论。通过对济南市玉清水厂原水的有机物分析,探讨了其中有机物生成消毒副产物的特性。结果表明,在所有有机物中,疏水性有机物占54%,但疏水性有机物对卤乙酸、三卤甲烷生成的贡献,却占全部有机物氯化后消毒副产物生成量的70%以上。可见疏水性有机物是最主要的消毒副产物的前体物,也是水处理工艺重点去除的有机组分。以济南市玉清水厂原水为主要研究对象,对夏季水质条件下控制消毒副产物及其前体物的净水工艺组合进行了研究探讨。结果表明,对于不同工艺流程的效果而言,预氧化+常规+深度处理工艺＞常规+深度处理工艺＞预氧化+常规工艺＞常规工艺。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 饮用水中消毒副的产物氯化特性及净水工艺控制研究综述
• 1.1 消毒副产物的研究进展
• 1.1.1 消毒副产物存在的普遍性
• 1.1.2 氯代消毒副产物生成机理及影响因素
• 1.1.3 氯代消毒副产物毒理学特征
• 1.1.4 控制消毒副产物的水处理工艺研究
• 1.2 净水消毒技术研究概况
• 1.2.1 水厂常用消毒技术
• 1.2.2 替代氯消毒技术
• 1.2.3 顺序消毒技术
• 1.2.4 联合消毒技术
• 1.3 消毒和消毒副产物研究发展趋势
• 1.4 论文总体思路和研究内容
• 1.4.1 论文研究的总体思路
• 1.4.2 消毒副产物的氯化特性
• 1.4.3 控制消毒副产物及其前体物的水处理工艺研究
• 1.5 选题的背景及意义
• 第2章 消毒副产物检测方法的研究与建立
• 2.1 消毒副产物的检测方法综述
• 2.2 卤乙酸测试方法的研究
• 2.2.1 实验仪器与材料
• 2.2.1.1 测试仪器
• 2.2.1.2 试剂
• 2.2.1.3 卤乙酸标准溶液的配制
• 2.2.1.4 标准曲线
• 2.2.1.5 实验过程及色谱条件
• 2.2.2 实验结果
• 2.2.2.1 色谱图
• 2.2.2.2 标准曲线方程及相关系数
• 2.2.3 优化色谱条件结果及讨论
• 2.2.3.1 程升温度的选择
• 2.2.3.2 汽化室及检测器温度的选择
• 2.2.3.3 载气流速的选择
• 2.2.4 检测方法的质量控制
• 2.2.4.1 方法的检出限
• 2.2.4.2 方法的回收率
• 2.2.4.3 方法的精密度
• 2.3 本章小结
• 第3章 消毒副产物及其前体物氯化特性研究
• 3.1.游离氯消毒生成消毒副产物的机理
• 3.2.氯化消毒副产物的氯化特性研究
• 3.2.1 消毒副产物前体模拟物质
• 3.2.2 游离氯单独消毒过程中消毒副产物氯化特性研究
• 3.2.2.1 试验方法及过程
• 3.2.2.2 实验结果及分析
• 3.2.2.3 结果讨论
• 3.3 水中有机物分类及成分分析方法
• 3.3.1 水中的有机物分类方法
• 3.3.1.1 树脂分离法
• 3.3.1.2 分子量分离法
• 3.3.2 有机物成分分析方法
• 3.4 消毒副产物前体物的表征方法的研究
• 3.4.1 消毒副产物生成潜能测试
• 3.4.2 紫外吸收
• 3.4.3 试验工作中采用的前体物的表征方法
• 3.5 水源水中各有机组分的氯化特性
• 3.5.1 试验方法
• 3.5.2 水源水有机物分布特性
• 3.5.3 不同有机物的消毒副产物生成潜能
• 3.6 本章小结
• 第4章 控制净水工艺的消毒副产物方法研究
• 4.1 净水工艺条件
• 4.1.1 原水水质
• 4.1.2 水处理工艺说明
• 4.2 传统净水工艺对消毒副产物的控制特性研究
• 4.2.1 消毒副产物及其前体物在各工艺单元出水中的变化情况
• 4.3 传统净水工艺各工艺单元对消毒副产物及其前体物的去除情况
• 4.3.1 混凝（预氯化）工艺
• 4.3.2 沉淀工艺
• 4.3.3 过滤工艺
• 4.3.4 消毒工艺
• 4.4 消毒副产物及前体物工艺控制优化探讨
• 4.4.1 原水水质
• 4.4.2 水处理工艺组合
• 4.5 净水工艺单元对消毒副产物及其前体物控制特性探讨
• 4.5.1 预氧化工艺
• 4.5.1.1 预氯化
• 4.5.1.2 预高锰酸盐氧化工艺
• 4.5.1.3 预臭氧氧化工艺
• 4.5.2 常规处理工艺
• 4.5.2.1 混凝—气浮工艺
• 4.5.2.2 过滤工艺
• 4.5.3 深度处理工艺
• 4.5.3.1 活性炭工艺
• 4.5.3.2 臭氧—活性炭工艺
• 4.6 本章小结
• 第5章 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.1.1 水中卤乙酸检测方法的研究与改进
• 5.1.2 消毒副产物及其前体物的特性分析
• 5.1.3 控制净水工艺消毒副产物方法研究
• 5.2 建议与展望
• 参考文献
• 致谢
• 相关科研成果及发表论文
• 学位论文评阅及答辩情况表