典型嗅味物质氯(胺)化消毒生成含碳和含氮消毒副产物的机理研究

The taste and odor (T&O) problem induced by algae bloom has been studied and reported widely. But the secondary risk (high toxicity of DBP) derived from T&O compounds need to take notice. Based on the DBP compound pollution problem induced by T&O materials of high algae water, the Synchronous fast detection techniques of T&O and C-/N-DBPs was explored. And the correlation among them was also investigated. The C-/N-DBPs formation characteristics of typical T&O compounds was preformed systematically based on the free chlorine and chloramine disinfection. The key affecting factors of the C-/N-DBPs formation on the condition that single/combined free chlorine and chloramine disinfection for N-T&O or non N-T&O. The Nitrogen source role of DON in the natural water body was elucidated. Besides, the Comprehensive generation model of C-/N-DBPs for T&O using the chlorine (chloramine) disinfection. The N-DBPs formation mechanism of N-T&O compounds was explored in details and the nitrogen source contribution of chloramine to the N-DBPs formation of non N-T&O was also investigated. The reducing technical solution for T&O and DBPs was proposed simultaneously in order to provide theoretical and technical support for ensuring the safety of drinking water.

藻类爆发所引起的饮用水嗅味问题已得到广泛研究和报道，然而嗅味化合物所造成的次生风险-高致毒性消毒副产物（DBPs），则需要给予更多关注。针对高藻水体嗅味化合物所引起的DBP复合污染问题，研发嗅味物质与含碳和含氮消毒副产物（C-,N-DBPs）的同步快速检测技术，并分析其相关性；系统开展自由氯消毒和氯胺消毒下典型嗅味化合物消毒生成C-,N-DBPs的特性，探究含氮和不含氮典型嗅味化合物分别在自由氯和氯胺单独和联合消毒体系下生成C-,N-DBPs的关键影响因素，阐明天然水体中溶解性有机氮（DON）的氮源作用；建立嗅味物质氯（胺）消毒方式下的C-,N-DBPs综合生成模型；重点探明含氮嗅味化合物在氯（胺）消毒中产生N-DBPs的机制以及氯胺对非含氮嗅味物质生成N-DBPs的氮源贡献。提出嗅味化合物和消毒副产物的同时消减技术方案，为保障饮用水安全提供理论和技术支撑。

本项目以水源中典型嗅味物质β-环柠檬醛、β-紫罗兰酮、2-异丙基-3-甲氧基吡嗪（IPMP）和2-异丁基-3-甲氧基吡嗪（IBMP）为前体物，探究氯化和氯胺化过程中消毒副产物的生成及其影响因素。β-环柠檬醛在氯化过程中消毒副产物生成量较大，其中以三氯甲烷为主，还包括二氯乙醛、三氯乙醛、二氯丙酮和三氯丙酮。β-环柠檬醛氯胺化生成了含氮消毒副产物二氯乙腈和三氯硝基甲烷，除二氯丙酮外，其它含碳消毒副产物的生成量明显减小，原因是氯胺化过程中自由氯含量降低。β-紫罗兰酮在氯化过程中生成的消毒副产物以三氯甲烷和三氯丙酮为主，还包括少量的二氯乙醛、三氯乙醛和二氯丙酮。β-紫罗兰酮在氯胺化过程中生成了含氮消毒副产物二氯乙腈和三氯硝基甲烷，除二氯丙酮外，其它含碳消毒副产物的生成量随自由氯含量的降低而减小。 .IPMP在氯化过程中生成的消毒副产物以三氯甲烷和三氯丙酮为主，还包括二氯乙醛、三氯乙醛、二氯丙酮，无含氮消毒副产物生成。在不同NH4+浓度条件下，三氯甲烷、二氯乙醛、三氯乙醛的生成均受到NH4+的抑制。IPMP虽然含有氮元素，但在氯胺化后无含氮消毒副产物检出。除二氯丙酮外，其它含碳消毒副产物的生成明显减少，这是氯胺化过程中自由氯含量降低所致。IBMP在氯化过程中生成的消毒副产物以三氯甲烷和二氯丙酮为主，还包括二氯乙醛、三氯乙醛和三氯丙酮，无含氮消毒副产物检出。不同NH4+浓度条件下，二氯丙酮生成量随NH4+浓度的增大而增大，其它消毒副产物生成量相比未加NH4+时明显减小，但受NH4+浓度变化影响不大。IBMP虽然含有氮元素，但在氯胺化后无含氮消毒副产物检出。除二氯丙酮外，其它含碳消毒副产物的生成明显减少，这是氯胺化过程中自由氯含量降低所致。.研究成果具有一定的科学意义和理论意义，对饮用水处理中嗅味化合物氯化和氯胺化生成消毒副产物的控制提供了技术支撑，具有应用前景。