氯胺-紫外水处理条件下亚硝胺的生成及降解机制研究

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随着人们对于自身健康问题的逐渐重视,饮用水的安全问题成为了国内外学者们的研究热点,目前我国的自来水厂采用的消毒工艺多为氯化消毒和氯胺消毒等,在这类消毒的过程中会产生一系列的消毒副产物(Disinfection by-products,DBPs)。经过研究发现,使用氯化消毒通常会产生氯化消毒副产物,氯胺消毒则会产生含氮类消毒副产物,其中以亚硝胺类消毒副产物最为典型,为了有效的降低水处理过程中产生的DBPs,国内外的学者们研究将紫外与传统的消毒工艺耦合形成了基于紫外的水处理高级氧化工艺,如UV/自由氯、UV/氯胺等。本研究即选取亚硝胺类消毒副产物和UV/氯胺为研究对象,探究UV/氯胺水处理高级氧化条件下亚硝胺类消毒副产物的生成及降解机制。本文研究了不同前体物质与氯胺生成亚硝基二甲胺(NDMA)的能力,实验证明二甲胺(DMA)在24小时内能生成18μM的NDMA,三甲胺(TMA)24小时内能够生成约1μM左右的NDMA。随后探究了氯胺、UV/氯胺条件下前体物质生成NDMA的能力,实验表明,DMA作为前体物质时加入UV能够减少10μM左右NDMA的生成。同时,在UV/氯胺的过程中生成了自由基·Cl,实验过程中加入TBA探究其对NDMA生成的影响,结果表明UV过程中产生的自由基·Cl能够促进高级氧化过程中NDMA的生成。为准确掌握实际水体中亚硝胺类消毒副产物的浓度水平,本研究在天津市某水厂进行多次取样,探究不同消毒方式等因素对亚硝胺类消毒副产物生成的影响,同时还探究了天津市区供水管网中亚硝胺类消毒副产物的浓度存在水平,其中NDMA的平均浓度为4 ng/L,NDPh A的平均浓度为1.7 ng/L,其余的8种亚硝胺类消毒副产物的平均浓度均小于1 ng/L。本研究通过实验验证了UV/氯胺高级氧化工艺能够有效的减少消毒过程中产生的亚硝胺类消毒副产物,同时UV/氯胺高级氧化工艺还能够达到持续消毒的效果,产生的DBPs浓度较低且能自行降解部分DBPs,从而达到消毒效果的最优化。因此,使用UV/氯胺高级氧化工艺可以更好的达到水处理消毒、提升出水水质、较少DBPs的效果。
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