【摘要】：市政污水是主要的再生水來源,具有水量穩(wěn)定、供給可靠等優(yōu)點,但消毒過程中通常伴有消毒副產(chǎn)物(DBPs)的生成,如果直接回用可能會危害生態(tài)系統(tǒng)和人類健康,因此亟需找到一種高效可靠的深度處理工藝對DBPs進行控制。本文以無錫某市政污水處理廠AAO-MBR工藝沿程出水為研究對象,著重研究AAO和MBR過程對DBPs前體物的影響,同時識別出MBR出水中特征DBPs前體物;并利用斑馬魚作為模式生物,探究了MBR出水經(jīng)次氯酸鈉(NaClO)消毒后生成的DBPs的聯(lián)合生物毒性;最后通過水平潛流-垂直潛流人工濕地(HF-VF CW)系統(tǒng)的構(gòu)建,探討組合人工濕地系統(tǒng)對特征DBPs前體物的去除效果,以期為再生水安全利用提供理論指導。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:(1)通過對AAO-MBR工藝中DBPs前體物的變化規(guī)律研究發(fā)現(xiàn):市政污水中富含親水性的大分子物質(zhì),具有較低的含碳消毒副產(chǎn)物生成勢(C-DBPFP);經(jīng)AAO和MBR處理后,由于微生物代謝作用生成了大量具有不飽和雙鍵的微生物代謝產(chǎn)物(SMPs),易與氯反應(yīng)生成C-DBPs,導致了C-DBPFP的增加。市政污水的含氮消毒副產(chǎn)物生成勢(N-DBPFP)處于較低水平;在AAO過程中生成的小分子SMPs類物質(zhì)易與氯反應(yīng)生成N-DBPs,導致N-DBPFP的增加;但經(jīng)MBR后由于泥齡和污泥濃度的增加,大分子SMPs有所增加,導致了N-DBPFP的降低。AAO過程中由于FP的大量增加,使C-DBPs和N-DBPs前體物質(zhì)分別增加了90.90%和7.27%;MBR過程中較高的溶解性有機碳(DOC)去除率(74.44%)導致C-DBPs前體物和N-DBPs前體物的大量去除,去除率分別為56.77%和78.05%。因此,市政污水經(jīng)過AAO-MBR后可去除部分DBPs前體物,但MBR出水FP較高,仍存在SMPs等易與氯反應(yīng)的物質(zhì),消毒時會生成具有毒性的DBPs。(2)通過對比消毒前后MBR出水對斑馬魚體內(nèi)CAT活性、MDA含量和AchE活性的影響,間接得到DBPs的生物毒性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)當暴露時間達到10 d時,MDA含量顯著高于對照,且消毒后MDA含量增幅(91.43%)顯著高于消毒前(44.36%);暴露時間達到15 d,CAT活性被顯著抑制,且消毒后抑制率(40.22%)顯著高于消毒前(15.56%);說明由于DBPs的存在使消毒后MBR出水的抗氧化損傷毒性強于消毒前MBR出水。另外,消毒前后MBR出水均對AchE活性有抑制,抑制率分別為38.49%和48.50%,說明由于DBPs的存在使消毒后MBR出水的神經(jīng)毒性強于消毒前。因此,經(jīng)NaClO消毒后的MBR出水中DBPs對斑馬魚的抗氧化防御系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)具有潛在影響,MBR出水消毒后直接進行回用存在一定風險性。(3)通過HF-VF CW的構(gòu)建,分析潛流人工濕地對DBPs前體物去除效果,以期降低再生水中DBPs的潛在風險。結(jié)果表明,經(jīng)過HF-VF CW系統(tǒng)后,69.58%的C-DBPs前體物和80.27%的N-DBPs前體物被去除。由于HFCW系統(tǒng)中植物根系為微生物的吸附生長提供了有利條件且HFCW進水中營養(yǎng)物質(zhì)充足,微生物代謝活躍會生成SMPs物質(zhì),因此HFCW對C-DBPs前體物(主要是:SMPs)沒有去除效果。由于VFCW系統(tǒng)中沸石層較好的吸附作用,使VFCW出水中SMPs熒光響應(yīng)明顯減少,因此VFCW對C-DBPs前體物具有較好的去除效果。另外,研究發(fā)現(xiàn)N-DBPFP與DON/DOC變化趨勢一致,由于經(jīng)過HFCW后DON/DOC明顯下降,因此N-DBPs前體物的去除主要發(fā)生在HFCW系統(tǒng)。說明HF-VF CW可以針對性的去除特征DBPs前體物,控制DBPs總量。
【學位授予單位】：江南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：X703
【圖文】：

第二章 AAO-MBR 污水處理系統(tǒng)中消毒副產(chǎn)物前體物的變化DOM 分為>100 kDa，100~30 kDa，30~10 kDa，10~5 kDa，5~1 kDa 和<1 在分離過程中用高純氮（99.999%）使壓力維持在 0.1MPa。在水樣分離前L 超純水用來清洗超濾膜[56]。分子量分級流程圖如 2-2。F1F3F2F4F5

圖 2-2 有機物分子量分級示意圖Fig.2-2 Schematic diagram of the molecular weight classification2.2.2.2 親疏水性分離采用 DAX-4 和 XAD-8 大孔吸附樹脂（Rohm&has，美國）基于親疏水中 DOM 分離為疏水性組分（HPO）、親水性組分（HPI）和弱疏水性組分（分。將大孔吸附樹脂裝入層析柱中，高度約為 15cm，使用前用純水清洗至一致，并排出氣泡。具體分離步驟如下：首先將用 1.0 mol/LHCl 將 1 L 水2.0，以 2.0 mL/min 的流速依次通過 XAD-8 樹脂和 XAD-4 樹脂，收集到的然后用 500 mL 的 0.1 mol/L NaOH 以 1.0 mL/min 的流速分別洗脫 XAD-8 脂，洗脫下的分別為 HPO 和 TPI 組分。分離完畢后，各組分 pH 調(diào)至 7.0箱中待用[57]。有機樹脂分離示意圖如 2-3。100 K 30 K10 K5 K1 KStep1：進水（pH 調(diào)至 2.0）水樣

第二章 AAO-MBR 污水處理系統(tǒng)中消毒副產(chǎn)物前體物的變化根據(jù)美國 EPA552[64]標準方法對 HAAs 進行測定。測定過程如下：將 20mL 水樣加入 50 mL 樣品瓶中；然后向水樣中加入 1 mL 濃硫酸；隨后立即再加 6 g 高溫干燥的無水 Na2SO4，在旋渦振蕩器上振蕩 1 min 直至溶解；再加入 4 mL MTBE，在漩渦震蕩器上萃取 2 min，然后靜置 30 min；取 2 mL 上層有機層放入 10 mL 配帶四氟乙烯瓶蓋的瓶子中，加 2mL 酸化甲醇（含 10%的硫酸）混合均勻，然后將其置于 50℃水浴鍋中反應(yīng) 2h；取出冷卻后加 5mL 的 150g/L 的 Na2SO4溶液，振蕩靜置分層；用移液槍吸取下層水溶液，直至下層水溶液不多于 0.5 mL；然后加入 1 mL 飽和 NaHCO3溶液，混合均勻后打開瓶蓋釋放氣體，靜置 5 min；最后用 GC 進行測定。GC 的操作條件：分流進樣模式；進樣體積 1 μL；進樣口溫度 220℃；載氣為He；流速 1.00 mL/min；升溫程序：30℃保持 20 min，以 2℃/min 升溫至 43℃，保持 2min，然后以 25℃/min 升溫到 210℃保持 6 min。具體 HAAs 色譜圖見圖 2-5。

【參考文獻】

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1 柏蔚;高菲;;對再生水利用的分析及思考[J];環(huán)境科學與管理;2015年10期

2 李敏;趙月;曹志會;王冰;周可心;沈洪艷;;鏈霉素廢水對斑馬魚POD活性和GSH含量的影響[J];安全與環(huán)境工程;2015年03期

3 蘇乃特;張雅君;許萍;;再生水常用消毒方法及其主要問題[J];環(huán)保科技;2015年01期

4 賀潤升;徐榮華;韋朝海;;焦化廢水生物出水溶解性有機物特性光譜表征[J];環(huán)境化學;2015年01期

5 王慧琴;夏元波;;淺談寧強縣實施熊家溝小流域2012年度“丹治”工程建設(shè)的經(jīng)驗與建議[J];陜西水利;2014年03期

6 賈雪梅;鄧文英;胡林潮;陸森森;顧禮明;;淺談中國再生水回用[J];廣東化工;2013年19期

7 吉貴祥;石利利;劉濟寧;吳晟e

本文編號：2797461