论文部分内容阅读
饮用水管网水质是构成饮用水安全的重要方面。管网水质受到多种因素的影响,如消毒副产物、管网腐蚀及微生物再生长繁殖等。饮用水处理工艺不同导致水厂出水水质的差异,从而引起管网水质的变化。本论文主要研究了饮用水臭氧处理对饮用水中有机物,以及对管网有机物特别是消毒副产物、腐蚀和微生物的影响。 (1)臭氧对饮用水中氯化消毒副产物的影响 通过高效凝胶色谱、三维荧光光谱、红外光谱等检测分析方法对水中天然有机物(NOM)进行表征,经臭氧作用后水样溶解性有机碳(DOC)浓度升高、亲水性增加、芳香性及重均分子量下降。有机物中羟基、碳碳双键或碳氮双键及其共轭体系与氯反应活性较强。综合考虑臭氧作用后NOM性质、结构变化及氯化消毒副产物生成量的改变,选择出最佳臭氧接触时间为12 min。 (2)臭氧对饮用水管网中溶解性有机物的影响 利用生物膜环状反应器模拟配水管网系统,将水厂砂滤池出水经过臭氧作用12min后投加氯进入该模拟管网,同时把水厂砂滤池出水直接加氯后通入另一模拟管网作为对照实验。单因素方差分析结果表明,两管网出水的余氯、总铁、浊度以及三卤甲烷(THMs)、卤乙酸(HAAs)含量相差不大,但DOC在臭氧加氯管网中消耗较多。荧光区域整合(FRI)结果表明臭氧氧化后的管网出水中溶解性有机物荧光光谱中三区富里酸和五区腐殖酸荧光峰值(ΦⅢ+Ⅴ,n)减小较多。 (3)臭氧对饮用水管网腐蚀的影响 通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)、极化曲线以及电化学阻抗谱(EIS)等方法对不同时期管网腐蚀情况进行表征。结果表明,两模拟管网腐蚀初期腐蚀产物中主要以α-FeOOH为主,随着腐蚀不断进行腐蚀速率逐渐降低,腐蚀层越来越致密,逐渐达到稳定状态,此时腐蚀产物以α-FeOOH、Fe3O4和CaCO3为主,管网的抗腐蚀能力增强,且臭氧加氯管网的抗腐蚀能力要强于单独加氯管网。 (4)臭氧对饮用水管网微生物群落的影响 通过焦磷酸测序(454测序)技术及定量PCR方法对上述两管网在不同时期微生物物种组成及数量进行分析。结果表明,管网生物膜和水体微生物群落结构具有明显的差异,随着运行时间变化微生物群落存在物种演替的现象。臭氧加氯管网与单独加氯管网相比,铁腐蚀相关菌属、脱卤菌属所占比例比单独加氯管网该比例要大。臭氧加氯管网中生物膜的微生物含量较高,两种条件致病菌Legionella spp.和Mycobacterium spp.的相对含量也较高,另外具有反硝化功能的基因所占比例也较大。