以黄河为水源的地表水处理厂含碳和含氮消毒副产物外文翻译资料

 2023-02-19 20:33:25

以黄河为水源的地表水处理厂含碳和含氮消毒副产物

Yukun Hou, Wenhai Chu, Meng Ma

1．同济大学环境科学与工程学院，上海200092

2．郑州自来水供应公司，郑州450013

摘要：研究了含碳和含氮消毒副产物的形成（c-dbps、N-DBPs）在从地表水和地下水处理厂采集的水样氯化（SWTP和GWTP）在常规处理工艺，即混凝、沉淀、过滤法。二十消毒副产物，包括四卤甲烷、九卤乙酸七、氯化消毒副产物（二氯乙酰胺、三氯乙酰胺、二氯乙腈、三氯乙腈，臭氯乙腈，二溴乙腈和氯化苦），和八种挥发性氯代化合物（二氯甲烷（DCM）、1,2-二氯乙烷、氯乙烯、氯苯、邻二氯苯、对二氯苯、1,2,3-三氯（代）苯备方法，是在两水厂氯苯）检测。这些污染物的浓度均低于其最大污染水平（MCL）受中国饮用水水质标准（GB5749-2006）除了DCM（17.1micro;g/L检测与20micro;g/L MCL）。的北部有更高浓度的消毒副产物的检测处理后的水以及DBP形成电位测试，过滤后的水比GWTP，可能是因为更多的前体（例如，溶解有机碳、溶解性有机氮）在北部水源现状。

关键词：含碳消毒副产物；含氮消毒副产物；形成电位；游离氯；水处理厂

前言

饮用水消毒（特别是氯化消毒副产物的形成）的结果（DBPs）可能导致对人类健康的不利影响。消毒副产物主要是前期在水源水和消毒之间反应形成（特别是氯化物）在水处理过程中添加。在过去的三年，更多的DBP的研究都集中在目前调控碳氯化消毒副产物（c-dbps）（例如，三卤甲烷（THMs）、卤乙酸（HAAS））（Bellar et al.，1974；Krasner et al，2006），创造一个更好的理解，在污水处理厂中的主要哈斯控制形成（水厂）比那些新兴的不受管制的消毒副产物，如含氮消毒副产物（N-DBPs）（米尔纳et al.，2007）的浓度。对氯化消毒副产物，包括卤代乙腈（HANS），海南霉素（HNMs），和卤乙酰胺（HAC AMS），一般都是在一个较低的水平（毫微克/ Lmicro;g/L）比c-dbps（Krasner et al.，2006；Chu et al，2011A），但更多的是有毒的（Plewa et al.，2004，2008； Muellner et al.，2007）。

消毒副产物及其前体物的水平部分健康风险评估提供基础信息、过程优化调控、水处理。自上世纪80年代，在水厂处理水的消毒副产物的研究已在许多国家进行了。在美国的某些部分进行检测，如卤化N-DBPs，HANs，HNMs和HAc Ams（ Krasner et al.，1989，2006，2007a；Mitch et al.，2002；米奇et al.，2009）。类似的调查也进行了加拿大（Williams et al.，1995），澳大利亚（辛普森和海因斯，1998）和苏格兰（Goslan et al.，2009）。然而，这些研究主要集中在对HANs，和更少的数据报告在AMS和HNMs。

毒理学研究报道，氯化消毒副产物（例如，HAc Ams and HNMs优于调节）THMs和HAAs更高的细胞毒性和遗传毒性对哺乳动物细胞（Plewa et al.，2004，2008）。因此在调查水厂氯化消毒副产物的形成是一项紧迫的任务。Chu et al。（2011b）报道氯化消毒副产物的形成，包括HANs, HNMs and HAc Ams，在一个典型的地表水处理厂（位于华南北部）。然而，地表水质量差异很大，不同地区由于气候和地理特征显著不同。 Zhang et al（2011）调查形成的潜力4 THMs和7HAAs 13水源水样品从东北到华南覆盖七大流域地区四（松花江流域、海河流域、长江流域和淮河流域）。结果发现，不同水源水的有机物表现出不同的反应性与氯，这可能导致对氯化消毒副产物的形成的不同表征。然而，从水源黄河流域c-dbps和氯化消毒副产物的形成全面的信息（例如，郑州市）鲜为人知的是，黄河，总长约5464公里，是中国第二大河。人工污染（例如，工厂排放的污水和城市快速扩张），黄河被污染，并沿黄河水厂带来了巨大的挑战。常规处理工艺不能有效去除DBP前体，可能导致饮用水中消毒副产物的大量形成，包括c-dbps和氯化消毒副产物，威胁着人们的健康。

本研究的目的是评价消毒副产物的浓度下，去除效率的前兆（由DBP形成电位表示（FPS））两种典型污水处理厂位于郑州市，使用地表水和地下水为水源分别来自黄河。对氯化消毒副产物，两HAC AMS（二氯乙酰胺（DCAC AM）和三氯乙酰胺（TCAC是）），4 HANs（二氯乙腈（DCAN），三氯乙腈（TCAN），溴氯乙（BCAN）和二溴乙腈（DBAN））和一个HNM（三氯硝基甲（TCNM））的测定。对于c-dbps，四调节三卤甲烷（氯仿（CF）、一溴二氯甲烷（BDCM），二溴氯甲烷（DBCM）和溴仿（BF）），9 HAAs（氯乙酸（CAA），二氯乙酸（DCAA）、三氯乙酸（TCAA）、溴乙酸（BAA），溴氯乙酸（BCAA），溴氯乙酸（BDCAA）、二溴乙酸（DBAA），二溴氯乙酸 (DBCAA)，三溴乙酸 (TBAA))，和其他一些挥发性化合物氯化ED（例如，二氯甲烷（DCM））进行测定。预计该调查数据将有助于DBPs健康风险评估、过程优化调控及水处理。

1材料与方法

1.1化学试剂

对消毒副产物的标准溶液从Sigma-Aldrich 购买（美国），除了水平的是（98.5%）和（99%）涂层是由Alfa Aesar提供（Karlsruhe，德国）。乙酸乙酯，得到从Fisher Scientific（Waltham，美国），提取和TCAC是神龙汽车公司是。所有其他化学品和试剂由国药集团化学试剂供应（上海，中国）至少分析纯的纯度。

1.2样品采集及制备

水样从北部和地下水处理厂收集（GWTP）位于郑州市，中国，十一月2011。治疗过程中采用包括北部混凝（34 mg/L聚合氯化铝）、沉淀、过滤和加氯（3.1 mg/L氯），这是中国普遍存在的部分。相比之下，只有两处理（如过滤、加氯消毒）进行了GWTP约0.95毫克/升的游离氯的剂量为消毒剂。虽然两厂都使用黄河作为水源，水源的GWTP（银行入渗地下水）有质量比的北部更好（地表水）。一旦收集到的水样，立即通过添加约10毫克/升抗坏血酸的消毒剂残留熄灭。冰醋酸将样品的PH值降到了4.8 - 5.5进行分析。至于HAC是分析样品的p H值调整为5plusmn;0.2冰醋酸抑制醋酸AMS在中性或碱性的条件下水解（Chu et al的潜力。，2012）。随后，样品经预过滤冲洗0.7micro;M玻璃滤光膜（Whatman，英国），然后存放在冰箱中4°C直到使用。进水水质参数，并在两水厂过滤。滤后水质比较见表1。

1.3样品分析

样品采用固体电极连接到一个万用表测量现场PH（WTW3410，德国）。浊度也由浊度计测量现场（HACH 2100n，美国）。溶解有机碳（DOC）和溶解性总氮（TDN）被加总氮测定装置TOC分析仪分析（TOC-VCPH，岛津，日本）。计算为TDN和溶解无机氮的区别是不集中（DIN）。DIN包括氨、硝酸盐和亚硝酸盐，，和游离的和总的便携式分光光度计测定氯（HACHDR2800，美国）。通过紫外可见双光束分光光度计测定UV254

表1 北部GWTP过滤后水的水质参数

（Unico4802，美国）。具体紫外（SUVA）在254 nm波长除以一个水样的DOC的紫外吸光度，规范了芳香偏紫外254测量的整体有机负荷，根据美国环保局方法415.3。SUVA是芳香族有机物良好的代理（Edzwald and Tobiason，1999）。THMs，HANs（DCAN, TCAN, BCAN and DBAN），HNM（TCNM）和其他一些挥发性氯化消毒副产物（例如，DCM）进行分析与吹扫捕集样品浓缩器（eclipse4660，OI，USA）、气相色谱仪质谱（GC／MS）（qp2010、岛津、日本）根据美国EPA方法524.2.Nine HAAs的气相色谱分析（shimadzu-qp2010，日本）-电子捕获检测器根据美国环境保护局方法552.2。Two HAc Ams进行液液萃取气相色谱/质谱检测（Chu et al.，2010）。DBP FP试验与游离氯后， Krasner et al的方法进行。（2007b）。方法的检出限（单位micro;g/L）如下0.067 (CF), 0.071 (BDCM), 0.087 (DBCM),0.085 (BF), 0.11 (DCAN), 0.091 (TCAN), 0.15 (BCAN,TCNM), 0.26 (DBAN), 0.10 (DCAc Am, TCAc Am),0.70 (CAA, TBAA), 0.50 (DCAA, TCAA, BAA, BCAA,BDCAA, DBAA, DBCAA)，和＜0.10八挥发性氯代化合物（DCM、二氯乙烷、氯乙烯、氯苯、邻二氯苯，其中，1,2,3-三氯苯、1,2,4-三氯苯）。

2结果与讨论

2.1 THMs的生成

四类（即， CF, BDCM, DBCM and BF）最近已被列入中国国家标准（GB5749-2006），饮用水水质的最大污染水平（MCL）在60，100，60，和100micro;g／L，分别。图1a显示浓度的四以上的总三卤甲烷（THMs和TTHM）在北部的出厂水均远远高于该GWTP。这可以归因于更好的水源水质的GWTP比的北部。例如，DOC浓度（代表c-dbps主要前体）在北部和GWTP原水是15.6和1.76毫克/升，分别为（表1）。同样，发现THM FPS（代表前体水平）在过滤后的水（右前加氯）的北部也大大高于在GWTP（图1b），这是在以往的推理协议。如图1b表示，在双方的北部和GWTP出厂水四THMs浓度均低于MCLS。然而，应该指出的是，对北部的CF和TTHM浓度可能超过其固定在管道的水长时间的输送过程中，作为警告的FPS在图1b。

2.2 HAAs的生成

在SWTP 和GWTP出厂水中nine HAAs的浓度在图2a所示。结果表明，BAA, DBAA, DBCAA, and TBAA在完成了SWTP 水检测和GWTP，CAA（0.85micro;g/L）只是在SWTP 检测。类似甲烷浓度检测到的所有HAA在SWTP 高于GWTP。此外，图2b显示SWTP 有高得多的HAA FPS比GWTP。DCAA和TCAA的MCLS规定为50、micro;g／L，分别均高于它们的浓度在两水厂出厂水检测（图1A）。值得注意的是，氨基酸的浓度可能在管道的水长时间输送期间超过MCL，作为提醒在图2b的FP。图1 SWTP 和 GWTP的四个THMs（CF, BDCM, DBCM, BF）和在出厂水总三卤甲烷浓度（a）和水（FPS）的形成THM 在过滤水中的电位（B）。误差线代表一式三份测量的标准偏差。ND：未检测。

图2 九样品中HAAs和总HAA（THAA）在成品水的浓度（A），HAA的FPS在过滤水（B）的SWTP和GWTP

注：误差线代表一式三份测量的标准偏差

图3原水中 n-DBP浓度（A）、n-DBP FPS，过滤后的水（B）的SWTP和GWTP

注：误差线代表一式三份测量的标准偏差。

2.3氯化消毒副产物的形成

图3显示了在过滤的SWTP和GWTP水出厂水和FPS氯化消毒副产物的浓度。DCAN，BCAN，TCNM和DCAC是都检测到的SWTP出厂水在0.3–2.5micro;g/L浓度水平，而只有改变浓度0.2–0.5micro;g/L，此外，在完成了SWTP水也高于该GWTP的n-DBP FPS，这是按照c-dbps如THMs的结果（图1）和HAAs（图2）。先前的观察暗示的一部分不在DCAc Am和DCAN的形成起着至关重要的作用，其中部分可能是流域特有的，和不存在可以作为一个指标（但不是预测本身）的NDBP FP（Chu et al，2010）。DON的浓度，这被认为是氯化消毒副产物的主要前体（Lee et al.，2007），是在SWTP水源更高（即，1micro;g/L）以上的GWTP（即0.19micro;g/L）。这主要是占在两水厂NDBP浓度差异显著。低SUVA价值是指水中的有机物质主要是由非腐殖质，并具有较低的疏水性和低分子量有机物的去除，通常导致有机物的去除不多（edzwald和tobiason，1999；Roe et al.，2008）。在成品水的北部可能低SUVA值，在一定程度上也解释了高浓度和FPS的无二硫键在SWTP。

2.4挥发性有机化合物的形成

八浓度的含氯挥发性化合物在两水厂出厂水如图4所示。DCM，1,2 -二氯乙烷，氯乙烯，苯，1,2二氯苯，其中，1,2,3-三氯苯、1,2,4-三氯苯，均在SWTP的出厂水检测，而在GWTP出厂水进行检测DCM和1,2-二氯乙烷。这些挥发性化合物检测过滤的SWTP和GWTP水前消毒，初步说明DCM、二氯乙烷、氯乙烯、氯苯、邻二氯苯、对二氯苯、1,2,3-三氯苯、1,2,4-三氯苯进行氯化消毒过程中可能形成的。因此，为了更好的控制这八种挥发性化合物的浓度满足相应的MCL，水厂应重视消毒过程。在这项研究中，与DCM的例外，其他的七的含氯挥发性化合物的浓度比其对应的MCL低得多，即20，30，40，300，1000，300和20micro;g/L，二氯乙烷、乙烯、氯乙烯氯苯，1,2二氯苯，其中，和的总和对1,2,3-三氯苯、1,2,4-三氯苯，分别。值得注意的是，DCM的浓度（17.1micro;g/L）在SWTP的成品水接近其MCL（20micro;g/L）。因此，有必要加强对出厂水和长期监测，并优化处理工艺，以减少其形成。

2.5溴化消毒副产物的形成

溴化消毒副产物的形成，也吸引了更多的关注，因为他们通常比他们更有毒氯化类似物（WHO，2000）。溴掺入因子（BIF）

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