中压紫外/氯高级氧化技术去除水中农药的效能与机理研究

The frequent occurence of pesticides in the environment has potential threat to human health, which has caused wide public concern. To effectively remove the hazardous trace pollutants in the water (including pesticides), UV/H2O2 advanced oxidation technology has been successfully used in a lot of water treatment plants. However, H2O2 residues in water will increase the chlorine demand in sequential chlorination. This project will solve this problem by UV/Cl2 advanced oxidation. This project focuses on the removal efficiency and mechanism of pesticides in water by MPUV/chlorine. 1) Kinetic parameters of pesticide degradation will be determined under different conditions. The influence mechanism of water quality and process condition will be analyzed. 2) The relative contribution of radicals wil be determined to clarify the mechanism caused pesticides degradation. 3) The formation of disinfection by-products and hazardous intermediates during pesticides degradation will be determined. 4) The process parameters and operation parameters will be optimized to remove pesticides efficiently and control the formation of disinfeciion byproducts and hazardous intermediates. The results will provide theoretical basis and technical support for the large-scale application of MPUV/chlorine in water plant.

环境水体中农药的频繁检出对人类健康存在巨大威胁，已经引起广泛关注。为有效去除水中有害微污染物（包括农药），UV/H2O2高级氧化技术已被不少水厂成功使用，但是由于H2O2的UV吸光度较小，不会被UV完全分解，经该技术处理后水中残留大量H2O2，会增加后续氯消毒的耗氯量。使用最为广泛的氯消毒剂与UV组合而成的高级氧化技术可解决此问题。本项目重点研究MPUV/Cl2去除水中农药的效能和机理。1）获得不同水质及工艺条件下农药降解的动力学参数，分析水质参数及工艺条件对农药降解的影响机制，确定关键参数；2）通过测定自由基相对贡献明确引起农药降解的机理；3）鉴定农药降解的主要中间产物，明确主要中间产物及消毒副产物的生成规律；4）优化处理工艺参数和运行参数，实现有效去除农药和控制副产物生成的综合目标，保障饮用水安全。本项目的研究结果将为MPUV/Cl2高级氧化技术规模化应用于水厂提供理论依据和技术支持。

针对当前各种水体频繁检出农药污染及常规水处理过程对农药去除效率低的问题，研究了MPUV/Cl2联合工艺处理水中农药的协同效果及降解效率，发现该技术在三种农药体系中均具有明显的协同作用，且该技术对农药的去除效率明显高于当前已投入实际应用的MPUV/H2O2技术；进一步考察了代表性水质参数农药浓度、pH、碱度、腐殖酸（天然有机物）、氨氮及水中主要阴离子等，及紫外光剂量、氯投加量等运行参数对农药降解速率的影响，并测定了各条件下的动力学数据，确定了关键水质参数；通过研究MPUV/Cl2高级氧化过程中•OH和•Cl自由基的贡献率发现，毒死蜱和禾草敌的高级氧化降解以•Cl为主；农药在降解过程中会产生消毒副产物三氯甲烷、二氯乙腈及三氯乙腈，但并未超出生活饮用水卫生标准；考虑到中压紫外/氯工艺过程中氯会不断衰减，余氯量对后续消毒过程产生影响，研究了氯在不同水质及工艺条件下的中压紫外衰减动力学，该结果可根据水质条件和工艺条件估算出余氯量，有助于确定后续消毒过程的投氯量。目前大部分水处理厂均采用氯消毒，经过简单改造，增加中压紫外设备就可以形成MPUV/Cl2高级氧化工艺，对饮用水中农药等有机污染物进行有效处理，以上研究成果能为更好去除饮用水中农药及控制消毒副产物的生成提供理论依据和技术支撑，降低饮用水中农药对人类健康的风险，保护公众健康，具有广阔的应用前景和不可估量的经济和社会效益。