嘉兴市供水管网中消毒副产物生成的影响因素研究

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近年来,为保障居民生活饮用水安全,城市供水管道升级改造以及水源切换不断兴起,但在拓扑结构日益复杂的供水管道中消毒副产物(DBPs)的生成规律研究却鲜有报道。本研究以嘉兴市管道升级以及“千岛湖引水”工程为背景,以保证居民饮用水安全为目标,开展了对供水管道中DBPs生成规律的研究。首先对嘉兴石臼漾水厂出厂水水质以及嘉兴供水管网关键节点DBPs浓度进行了调查研究。根据水质调查结果,探究了关键因素对供水管网中DBPs生成的影响规律。此外,还考察了水源切换和金属腐蚀物对供水管网中DBPs生成规律的影响。嘉兴石臼漾出厂水水质特征的跟踪调查结果表明,在2018年1月至2018年11月期间,石臼漾水厂出厂水的浊度、p H值、CODMn、余氯和金属离子浓度基本在《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)规定限值内。夏季出厂水的三卤甲烷(THMs)和卤乙酸(HAAs)最大生成势均大于冬季。嘉兴市供水管网中THMs浓度处于29~66μg/L范围内,HAAs浓度相对较低(2~20μg/L),在不同位置存在着一定的波动。随着氯投加量的增加,水样中DBPs的最大生成量均随之增加且HAAs生成量明显高于THMs,生成的DBPs主要以二氯乙酸(DCAA)、三氯乙酸(TCAA)和三氯甲烷(TCM)为主。THMs和HAAs的生成量都随着反应时间的延长而呈增加趋势,HAAs主要由TCAA和DCAA组成,而THMs主要由TCM和二氯一溴甲烷(BDCM)组成。随着p H值由6增加至8,THMs生成量逐渐增加,然而HAAs的生成量却减少,p H值的增加对TCM和BDCM促进效果最为明显,而HAAs生成量的减少主要表现在DCAA生成量上。随着温度的升高,THMs和HAAs的生成量均呈明显的增加趋势,且温度对HAAs生成的影响比THMs更加显著。随着溴离子浓度增加,HAAs和THMs生成量随之增加,且Br-DBPs生成量也显著增加。三种管材对HAAs和THMs生成量的影响符合如下规律:塑钢管>球墨铸铁管>PE管,这与管材性质及其腐蚀程度有关。随着水源的切换,HAAs和THMs的生成浓度发生改变。当石臼漾水厂出厂水与千岛湖水厂出厂水的比例达到80%:20%时,HAAs和THMs生成量的增加最为显著。而随着千岛湖出厂水所占比例进一步提升,HAAs和THMs的生成量逐渐减少。四种金属腐蚀产物(Fe3O4、Zn O、Cu O和Mn O)均对HAAs和THMs的生成产生一定的促进作用,Cu O的促进作用最为明显,而Fe3O4、Zn O和Mn O的促进作用相对较弱。金属腐蚀物释放的金属离子(Fe3+、Zn2+、Cu2+和Mn2+)对HAAs和THMs的生成同样有促进作用,其规律与金属腐蚀产物的影响一致。
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