【摘 要】
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紫外/氯高级氧化工艺(UV/Cl2 AOP)已被多项研究证实可有效降解水体中的难降解微污染有机物或杀灭耐氯耐紫外病原体。然而,体系中的高投氯量和氯类自由基会影响消毒副产物(DBPs)的生成,同时水体中的溴离子也会在该体系中转变为溴代自由基,导致氯代消毒副产物(Cl-DBPs)转变为毒性更强的溴代消毒副产物(Br-DBPs)。考虑到水厂中氯和紫外都是常见的消毒工艺,该技术在水处理领域具有良好的应用前
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紫外/氯高级氧化工艺(UV/Cl2 AOP)已被多项研究证实可有效降解水体中的难降解微污染有机物或杀灭耐氯耐紫外病原体。然而,体系中的高投氯量和氯类自由基会影响消毒副产物(DBPs)的生成,同时水体中的溴离子也会在该体系中转变为溴代自由基,导致氯代消毒副产物(Cl-DBPs)转变为毒性更强的溴代消毒副产物(Br-DBPs)。考虑到水厂中氯和紫外都是常见的消毒工艺,该技术在水处理领域具有良好的应用前景,评估该工艺对水体中DBP生成的影响具有重要的研究意义。本文以七种含天然有机物常见官能团的苯系物为研究对象,采用高功率的中压汞灯辐照装置,并模拟实际应用中该工艺“反应时间短(6-40 s)、高加氯量(3-10 mg/L)”的典型工况条件,探究AOP体系中苯系前体物的DBPs生成情况及处理出水在管网后氯化中的DBP生成潜能(DBPFP)变化规律,并分析了pH和溴离子等关键因素对AOP中苯系前体物的DBPs生成影响。AOP对两种惰性苯衍生物具有激活作用,可促进DBP的生成量和DBPFP。与暗氯化消毒相比,两种pH条件下,AOP处理后使苯甲酸新生成了卤乙酸(HAA)和氯代乙醛(CAL),DBPFP增加了约34-54 ug/mg C;硝基苯新生成了THM、CAL、二氯乙腈(DCAN)和三氯硝基甲烷(TCNM),DBPFP增加了17-33 ug/mg C。另外,酸性条件对前体物的影响更显著,间接反映了羟基自由基对DBP生成的关键作用。AOP对活性模式物的DBP生成产生钝化作用,例如:UV/Cl2 AOP使苯酚的HAA降低了约41-84 ug/mg C;使间苯二酚的THM降低了约91-128 ug/mg C;使邻氯苯酚的HAA降低了217-235ug/mg C,THM增加了约20-25 ug/mg C等。同时,对于5种高活性苯系物,pH对DBP生成的影响也是类似的,例如:AOP处理后,酸性条件下苯酚的HAA降低量大于碱性条件约43 ug/mg C;酸性条件下间苯二酚的THM降低量大于碱性条件约37 ug/mg C等。取代基种类、位置和数量共同决定DBPs的生成规律。经AOP前处理的活性苯系物在酸性条件下,间苯二酚具有较高的THM和HAL生成潜能,分别达到300 ug/mg C和50 ug/mg C以上;含邻位和对位结构的两种一氯酚均可生成600 ug/mg C以上的HAA;含三个氯取代基的2,4,6-三氯苯酚可生成753 ug/mg C的HAA,远高于其他酚类化合物。pH在两种工艺条件下对DBPFP表现出相同趋势的影响,但不同前体结构对其影响并不相同。间位更易受pH的影响(间苯二酚),两种pH条件下TCM生成相差了53 ug/mg C(约占总生成的16%);对位和邻位(一氯苯酚)则相对稳定,HAA生成相差约20-40 ug/mg C(约占总生成的6%以内);取代基数量越多,pH受其影响越大,例如:不同pH条件下,2,4,6-三氯苯酚的HAA生成相差约占总数的8%。溴离子的参与可以显著促进DBPs的生成,且酸性条件下溴离子对DBP生成的影响更大。由于溴离子对惰性苯系物的DBPs促进作用相对有限,DBPFP处于极低的水平。此处以5种高活性苯系物为例,在溴离子作用下,HAA提升至原来的1.2-1.5倍,THM提升至原来的1.3-3倍,THM中优势种为溴代三卤甲烷(Br-THM),HAA中的优势种仍为氯代卤乙酸(Cl-HAA),酸性条件下THM和HAA的溴化程度更高。THM比HAA受溴离子的影响更大,表现为溴结合因子N(THM)>N(HAA)。以N(THM)从高到低排名分别为苯酚、2,4,6-三氯苯酚、对氯苯酚、邻氯苯酚和间苯二酚;以N(HAA)从高到低排名为间苯二酚、苯酚、邻氯苯酚、2,4,6-三氯苯酚和对氯苯酚。
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