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城市给水系统中消毒副产物的生成特性及控制技术研究

作　者: 姜明基
导　师: 林英姿
学　校: 吉林建筑工程学院
专　业: 建筑技术科学
关键词: 卤乙酸三卤甲烷消毒预氧化给水系统
分类号: TU991.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

消毒副产物是在饮用水处理过程中预氧化和消毒时产生的对人体健康有害的一类化合物,目前人们对饮用水的化学安全性问题越来越重视,人们在饮用水中已经检测出765种对人体有害的消毒副产物,其中致癌物质有20种,疑为致癌物质有23种,促癌物有18种,致突变物有56种。这些物质除能致癌外,还会引起人的肝和神经中毒,代谢紊乱,造成早产等危害。由于我国现阶段净水工艺消毒方法普遍采用液氯消毒,因此,为了保障饮用水安全,关于消毒副产物的研究已成为科研工作者的研究重点。本文针对长春市某水源水,对给水处理系统中经过预氧化和消毒工艺产生的消毒副产物特征及控制技术进行了研究,探讨了原水中有机物组成及分级特性,结果表明,疏水性有机物占原水中总溶解性有机物的55%,亲水性有机物占原水中总溶解性有机物的45%。通过对原水中各有机组分的卤乙酸与三卤甲烷生成潜能研究发现,疏水性有机物质的卤乙酸和三卤甲烷的生成潜能均高于亲水性有机物质的,卤乙酸和三卤甲烷的前体物主要来源于疏水性有机物,其中,疏水性有机酸是卤乙酸和三卤甲烷的主要前体物。论文研究了传统净水工艺对消毒副产物的控制特性,探讨了各处理单元对消毒副产物及其前体物的去除效果。通过采用高锰酸钾预氧化,投加一定量混凝剂强化混凝工艺,改变消毒方式来优化消毒工艺,考察了优化工艺对卤乙酸和三卤甲烷的控制效果。研究结果表明,常规处理工艺中,混凝沉淀对卤乙酸前体物和三卤甲烷前体物的去除率分别为50.5%和29.0%；过滤对卤乙酸前体物和三卤甲烷前体物的去除率分别为36.2%和10.2%,消毒对卤乙酸前体物和三卤甲烷前体物的去除率分别为8.2%和11.1%。优化后的净水处理工艺,采用高锰酸钾预氧化,以聚合氯化铝为混凝剂。根据对有机物指标及消毒副产物生成量的衡量,通过正交试验确定了高锰酸钾和聚合氯化铝的最佳投加量分别为1.5mg/L和30mg/L。在后续消毒工艺中,卤乙酸和三卤甲烷的生成量随着氯胺投加量的增加而增大且具有一定的相关性,R2分别为0.9975和0.986。在5mg/L的氯胺投加量时,卤乙酸生成量在氯胺消毒20h后基本趋于稳定,而三卤甲烷生成量则在24h后趋于稳定。在消毒工艺中对氯和氨的投加顺序进行了研究,结果表明,在氯氨比为4:1时,先氨后氯相对于先氯后氨生成的三卤甲烷降低了1.09μg/L。通过三个优化工艺与传统工艺的对比试验研究表明,工艺C出水中卤乙酸和三卤甲烷的生成量相对于传统工艺分别降低了72.8%和56.9%。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-12
第1章绪论  12-29
  1.1 课题背景  12-14
  1.2 消毒技术在饮用水处理中的研究现状  14-18
    1.2.1 液氯(或氯气)消毒  14-15
    1.2.2 二氧化氯消毒  15-16
    1.2.3 氯胺消毒  16
    1.2.4 臭氧消毒  16-17
    1.2.5 高锰酸钾消毒  17
    1.2.6 紫外线消毒  17
    1.2.7 消毒技术的发展趋势  17-18
  1.3 饮用水中氯消毒副产物的研究现状  18-20
    1.3.1 主要的预处理方法  19-20
    1.3.2 主要的检测方法  20
  1.4 饮用水中消毒副产物的性质及去除技术  20-23
    1.4.1 消毒副产物的性质  20-21
    1.4.2 消毒副产物的危害  21-22
    1.4.3 消毒副产物的去除技术  22-23
  1.5 饮用水中消毒副产物前体物的控制技术研究现状  23-27
    1.5.1 消毒副产物前体物  23-25
    1.5.2 消毒副产物前体物的去除技术  25-27
  1.6 主要研究内容  27-29
第2章试验材料与方法  29-38
  2.1 试验设备与材料  29-30
    2.1.1 试验设备  29-30
    2.1.2 试验材料  30
  2.2 测定及分析方法  30-36
    2.2.1 试验过程  30-31
    2.2.2 树脂分级试验方法  31-32
    2.2.3 卤乙酸测定方法  32-35
    2.2.4 三卤甲烷测定方法  35-36
    2.2.5 消毒副产物生成势的测定方法  36
    2.2.6 其他指标的测定  36
  2.3 试验方法  36-38
    2.3.1 预氧化试验  36-37
    2.3.2 混凝试验  37
    2.3.3 消毒试验  37-38
第3章水源水中有机物组分氯化特性研究  38-46
  3.1 有机物分布特性研究  38-41
    3.1.1 试验方法  38-40
    3.1.2 水源水有机物组分分布特性  40-41
  3.2 有机组分的消毒副产物生成特性  41-45
    3.2.1 消毒副产物生成潜能  41
    3.2.2 紫外吸光度(UV_(254)  41-42
    3.2.3 消毒副产物生成活性  42-45
  3.3 本章小结  45-46
第4章净水工艺对消毒副产物的控制特性研究  46-66
  4.1 净水工艺及原水水质特征  46-47
    4.1.1 净水工艺  46-47
    4.1.2 原水水质  47
  4.2 传统净水工艺对消毒副产物的去除  47-51
    4.2.1 混凝沉淀(预氯化)工艺  47-48
    4.2.2 过滤工艺  48
    4.2.3 消毒工艺  48-51
  4.3 优化净水工艺对消毒副产物的去除  51-60
    4.3.1 强化混凝(KMnO_4预氧化)工艺  51-57
    4.3.2 优化消毒工艺  57-60
  4.4 组合处理工艺对消毒副产物生成量的控制特性  60-64
  4.5 本章小结  64-66
结论  66-67
参考文献  67-72
攻读学位期间发表的学术论文  72
参与完成科研项目  72-75
致谢  75

城市给水系统中消毒副产物的生成特性及控制技术研究

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