二氧化氯/氯胺消毒对给水管网中硝化作用控制及机理研究

氯胺消毒管网中发生硝化作用会引起管网水中亚硝酸盐、硝酸盐超标和异养细菌大量繁殖等水质问题。目前针对硝化作用的控制方法主要存在控制效果不稳定，不具有长期性或者增加生成消毒副产物风险等缺点。本项目针对上述问题采用二氧化氯/氯胺联合消毒技术系统开展给水管网硝化作用的控制研究，重点研究联合消毒对氨氧化细菌的灭活效能，采用联合消毒后氯胺在管网中的衰减以及二氧化氯转化成亚氯酸盐的规律，提出联合消毒对硝化作用控制的评估方法，并从理论上揭示联合消毒对氨氧化细菌、异养细菌的灭活机理。通过本课题的研究，为有效控制城市给水管网中硝化作用提供理论基础和技术支持。

氯胺消毒具有消毒副产物少，能在一定程度上灭活水中和管壁生物膜中的微生物，但同时会释放出一定量的氨氮而引起氨氧化细菌(AOB)的生长，导致管网中硝化作用的发生，引起异养菌的大量繁殖。本项目通过静态试验及模拟管网系统，系统地研究了氯胺消毒管网中氯胺释放氨氮、生物膜中AOB与各个因素的相关性问题，并探讨了组合消毒剂对硝化作用的控制研究。.氯胺释放氨氮量随质量浓度升高而增加；相同氯胺质量浓度下，ω(Cl): ω(N) =5:1的氯胺释放氨氮量要低于ω(Cl): ω(N) =3:1的氯胺释放氨氮量，在初始的12h内，释放量迅速增加，而后则呈现平稳状态；有机物含量和亚硝酸盐浓度对氯胺释放氨氮有显著影响，随着有机物和亚硝酸盐含量的增加，氯胺释放的氨氮浓度增加；管网中的Fe2+也会加快氯胺释放氨氮的浓度；pH值对氯胺释放氨氮有一定影响，随着pH 值升高氨氮的浓度降低；温度对氯胺释放氨氮有明显影响，随温度升高，氯胺释放量增加。.通过MPN-Griess 计数法检测从实验室模拟管网RDR反应器中获取生物膜样品中氨氧化菌（AOB）的存在水平，即每单位面积生物膜样品中氨氧化菌的数量，同时利用相应的检测方法测定与生物膜样品对应的模拟管网中的水质参数，如氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、一氯胺等化合物的浓度及pH 值等，以及生物膜参数包括异养菌（HPC）数量等。结果表明：AOB的存在水平和HPC的存在水平之间的正相关性非常明显，相关系数为0.764，可见两者在生长过程中有相互促进的作用；AOB的存在水平和一氯胺消毒剂浓度相关系数为-0.883，两者有明显的负相关性，这说明一氯胺对AOB主要起消毒作用，AOB的生长也加速一氯胺的衰减；AOB的存在水和亚硝酸盐氮浓度正相关，相关系数为0.889。AOB和氨氮相关系数为-0.605，负相关性明显。该试验中，AOB和pH及硝酸盐的相关性不明显。.和氯胺相比，二氧化氯灭活氨氧化菌和异养菌具有药剂投量少及快速的优点，相比单独消毒，氯胺和二氧化氯的同时及顺序消毒对氨氧化菌和异养菌具有协同灭活作用，能明显提高氨氧化菌和异养菌的灭活效果，且能有效延缓消毒剂的衰减，而且顺序消毒的灭活效果强于同时消毒。氯胺和二氧化氯组合消毒技术可作为输配水管道硝化作用调控的有效方法。