论文部分内容阅读
亚硝基二甲胺(NDMA)是亚硝胺的一种典型代表,最近其作为一种新型的消毒副产物在经氯或氯胺消毒的水中被检出,由于其潜在的强致癌性引起广泛的关注。在我国,NDMA的研究尚处于起步阶段。所以,本课题在小试基础上对NDMA的生成规律进行系统性的研究,以提出一套优化消毒工艺和相关处理工艺来减少饮用水中NDMA含量的可靠的控制方法。本文首先建立了适合实际操作的NDMA的合成方法,NDMA的HPLC分析方法,NDMA的前质二甲胺(DMA)的快捷的比色测定方法;优选了亚硫酸钠作为实验用反应终止剂。研究影响NDMA生成因素的实验表明,NDMA在消毒阶段的生成与消毒剂的种类、消毒方式、温度、反应时间等多种因素有关且均有很大的相关性。根据正交试验结果的极差分析,确定各因素影响NDMA生成作用大小的顺序是:pH值、NH3-N、一氯胺、次氯酸、反应时间、Br-、NO3-、二甲胺(DMA)、水温。NDMA的生成对pH值有很大的依赖性,pH=7时NDMA生成量最大,pH=9时次之,pH=4和pH=12时均生成较微量的NDMA。NH3-N对NDMA生成的影响主要由于NH3-N会与次氯酸反应,进而使氯消毒转变为氯胺消毒。采用次氯酸作为消毒剂,NDMA的产量没有明显的规律,且均在5μg/L以下;采用一氯胺作为消毒剂,一氯胺的投加量与NDMA的产量有明显的线性并成正比例关系;采用二氯胺作为消毒剂,NDMA的产量相对于一氯胺会明显的增加,但存在一个最大值。所以,为能够有效、简便地控制NDMA生成,必须优先控制水体中的氨氮浓度、一氯胺的投量、次氯酸的投量和消毒作用时间。水体中存在的腐殖酸、亚硝酸盐或硝酸盐会在某种程度上抑制NDMA的生成;溴离子会因消毒剂的不同而对NDMA的生成有不同的影响;氨氮对NDMA生成的影响复杂,其投加顺序和投加间隔时间的不同都会导致NDMA生成量的变化。在实际水处理中,则可尝试采取强化混凝、强化过滤及优化消毒条件等措施来控制NDMA的生成。本论文针对常规水处理工艺,采用松花江水作为实验本底,投加一定量的DMA后进行混凝沉淀、过滤、消毒的优化实验。对聚合铝、硫酸铝、氯化铁3种混凝剂的对比试验中,聚合铝显示出对检测指标良好的去除效果,能够保证微生物、有机物和NDMA的有效控制,硫酸铝在各项检测指标控制性能上作用最差。在对过滤的优化中,颗粒活性炭滤柱对检测指标控制作用最强,但其生成的NDMA远大于其他处理方式,石英砂滤柱控制优势仅次于颗粒活性炭滤柱,NDMA生成很小;在经过经济技术条件分析,石英砂滤柱是过滤工艺控制NDMA的优选方式。通过色质联机对松花江原水和石英砂滤柱出水中的有机物进行分析,特别确认了含氮类化合物在处理过程中的变化,推断出水中大量有机物的存在会抑制NDMA生成的原因,含氮杂环类化合物不是NDMA生成的有效前质。消毒过程是控制NDMA产量的重点,若原水受到氨氮的污染,通过采用次氯酸消毒应加大投加量折点后加氯,能有效的减少NDMA的生成量,满足饮用水的化学安全性。