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不同臭氧濃度下BAC對DBPs生成的影響

       對不同臭氧濃度下BAC出水進行加氯消毒, 探究臭氧對BAC過濾后DBPs生成的影響, 結果如圖 1所示.圖 7(a)為進水和不同臭氧濃度下BAC出水的C-DBPs生成特征, 從中可知, 進水(同砂濾出水)中C-DBP的生成濃度為190.19 μg·L-1, 其中THMs是主要的C-DBPs, 占總C-DBPs生成濃度的45.69%, 其次是HAAs, 占比22.94%, 另外還有CH和HKs生成(分別占比17.44%和13.94%).

圖1進水和不同臭氧濃度下BAC出水中DBPs的生成特征

      有研究表明C-DBPs的前體物主要為腐殖質類大分子物質, 臭氧可以將腐殖質等大分子物質氧化分解成小分子量物質, 這更易被微生物降解[3, 7, 15].與不通臭氧相比, 臭氧濃度為0.5 mg·L-1和2.0 mg·L-1條件下, BAC出水中C-DBPs生成濃度進一步降低.其中在臭氧濃度為2.0 mg·L-1條件下BAC出水中C-DBPs的生成濃度很低, 降至115.58 μg·L-1.

圖 2 不同O3濃度條件下O3和BAC出水EEM特征

      結合圖2中2.0 mg·L-1臭氧濃度下BAC出水中代表腐殖質的熒光區域(區域Ⅳ)熒光強度進一步降低93.24%, 說明合適臭氧濃度下臭氧-BAC可以去除部分對C-DBPs具有貢獻的前體物, 如腐殖質等來降低C-DBPs的生成.但在臭氧濃度為4.0 mg·L-1條件下, BAC出水中C-DBPs生成濃度與不通臭氧相比增加41.93%, 其中THMs和HAAs生成濃度分別增加17.41%和27.35%.結合圖3可知, BAC出水中代表蛋白質及SMPs類物質(峰C)與不通臭氧相比增加188.12%可能是出水中C-DBPs生成濃度增加的原因.DOM氯化消毒過程中除腐殖質外, SMPs和蛋白質類有機物中的小分子物質也易與消毒劑反應生成DBPs[35, 36].該部分研究表明臭氧濃度過高, BAC釋放導致蛋白質及SMPs類物質會導致C-DBPs生成濃度增加.

圖3不同O3濃度條件下O3和BAC出水LC-OCD分析

      圖 1(b)為進水和不同臭氧濃度下BAC出水的N-DBPs生成特征, 從中可知, 進水(同砂濾出水)中N-DBPs的生成濃度為38.15 μg·L-1, 其中以HANs為主(30.75 μg·L-1), 占比80.60%.研究發現, 富含芳香性和脂肪族的蛋白質是HANs的重要前體物, 除此之外, 氯化過程中腐殖質類物質也會參與HANs的形成[35].在臭氧濃度為0.5 mg·L-1和2.0 mg·L-1條件下, BAC出水中HANs生成濃度與不通臭氧相比分別降低44.18%和60.08%.以2.0 mg·L-1 臭氧濃度下HANs生成濃度很低, 同時在圖 3發現, 經過臭氧氧化后, BAC出水中腐殖質和蛋白質類有機物分別降低了93.24%和76.43%, 這表明適宜臭氧濃度可以降低BAC出水中N-DBPs前體物(蛋白質等).但在臭氧濃度為4.0 mg·L-1條件下, BAC出水中THNMs生成濃度與不通臭氧相比增加139.92%, 這可能是BAC出水中類蛋白質和SMPs的增加導致.微生物產生的SMPs類有機物中富含多糖和核酸, 而微生物細胞受損釋放的胞內有機物富含多糖和蛋白質等, 這些富氮有機物易與消毒劑結合生成DBPs[36, 37].結合圖 3和圖 6可知, 高濃度臭氧條件下, BAC上的微生物受損, 產生芳香蛋白質和類SMPs是THNMs生成濃度增加的原因之一.綜上研究表明過高臭氧濃度會導致富氮有機物累積, 進而增加N-DBPs生成.