再生水补充地下水过程中基于生物毒性测试的有机物污染物特性研究

本项目以城市再生水补给地下水过程为研究对象，分析再生水中有机物分子量分布在回灌过程中的构成变化，建立其与生物毒性的联系，确定基于生物毒性敏感的分子量分布区域。分别以臭氧氧化、纳滤、活性炭为预处理手段，开展城市再生水回灌地下的土壤模拟研究，分析预处理手段对毒性敏感分子量分布区域和再生水毒性的影响，结合水质指标，提出基于毒性敏感区域的量化指标，为再生水回灌地下过程的工艺选择提供理论依据。

本研究采用量化的有机物分子量分布特性表征再生水回灌对地下水的影响。基于建立的DOM分子量分布检测方法，首先对二级出水的分子量分布图谱（HPSEC图谱）进行分析，并确定了量化方法。HPSEC图谱显示，二级出水中DOM主要由六个分子量分布区域组成。臭氧—土壤—纳滤的组合回灌系统中，臭氧作为组合系统的预处理工艺，重点去除分子量大于1.0 KDa的有机物组分，尤其对24.6 KDa<MW<31.6 KDa的有机物组分具有较强的去除作用；土壤处理侧重于去除分子量小于4.02 KDa的有机物组分，尤其对1.72 KDa<MW<4.02 KDa和977 Da<MW<2.29 KDa的有机物组分去除作用较强；作为回灌系统中的深度处理手段，纳滤膜能够有效截留土壤处理出水中分子量大于1.0 KDa的有机物组分。组合系统出水DOC降至1.0 mg/L以下，且与二级出水相比其遗传毒性大幅度降低，出水水质满足地下水III类标准。臭氧—土壤—纳滤的组合方式也能充分利用臭氧和土壤处理单元对DOM的净化能力，去除膜污染物质，减弱纳滤膜的堵塞问题。相关性分析表明，与水样的遗传毒性去除具有较好相关性的有机物包括分子量位于24.6 KDa<MW<31.6 KDa，3.03 KDa<MW<6.16 KDa和977 Da<MW<2.29 KDa的组分。