[00139048]城市污水处理厂出水消毒效能评估与工艺优化

随着自然中饮用水可利用资源的不断减少,污水处理厂排出的废水和非点源污染物会加重饮用水资源的负担。近年来,废水排放量的增加对饮用水供应构成严重威胁,因此,污水处理厂中处理和消毒的技术处理变得尤为重要。随着越来越多经处理过的废水排放到河流、湖泊和地下水,饮用水质量将会受到影响,并且我们还观察到在污水排入受纳水体时会对消毒副产物（DBPs）前体物产生显著影响,一些DBPs具有致癌性并受到监管。虽然我国城镇污水处理厂污染物排放标准对于管理废水排放物中的一些三卤甲烷（THM）设定了排放限制值,但目前没有关于污水处理厂去除DBPs前体的规定,它仍然是一个重要的研究领域,因为经过处理的废水中存在各种氯反应物质如铵,有机碳,有机氮和溴化物可导致在氯化时形成各种高水平的DBPs。 本项目以污水厂现有紫外和次氯酸纳消毒工艺为研究对象,评估现有消毒工艺对粪大 肠菌群实际杀菌灭活效能及出水微生物种群变化规律,并探明消毒后水中各类型高致毒性 消毒副产物生成特性,同时考察粪大肠菌群及消毒副产物在环境受纳水体中的分布规律,在此基础上开展水厂次氯酸钠投加方式优化及氯耗曲线构建,为水厂氧化消毒工艺运行提供科学指导,同时开展现有紫外和次氯酸纳消毒工艺优化研究,提出适用于水厂的最佳组合消毒方案及工艺运行参数,进一步提升消毒过程中微生物及消毒副产物风险的协同控制效能。 主要研究内容如下： 1) 污水厂现有消毒工艺处理中粪大肠菌群灭活效能及微生物种群变化规律研究; 2) 污水厂现有消毒工艺处理中各类型消毒副产物生成风险评估研究; 3) 环境受纳水体中粪大肠菌群及消毒副产物浓度分布规律研究; 4) 污水厂现有工艺消毒效能优化及消毒副产物风险控制研究。 本项目研究结果如下： 对于现有消毒工艺： 1) 现有工艺消毒后菌落结构发生明显变化,大部分菌落种属丰度降低,气单胞菌属和假单胞菌属比例和丰度有所升高。 2) 现有工艺消毒后出水中检出三卤甲烷、卤代丙酮和卤乙腈类消毒副产物,其中以三氯甲烷浓度最高。 3) 当前氯化消毒方式为折点后加氯,存在大量有机氯胺,且折点后加氯DBPs浓度增长明显 4) 现有“氯-紫外”工艺对粪大肠菌群灭活效果不如同等剂量下“紫外-氯”和“氯-紫外-氯”,且潜在致病微生物种类占比高（如假单胞菌属和杆状菌属） 对于优化后的消毒工艺： 5) “氯-紫外”工艺在加氯量为2mg/L、3mg/L和4mg/L下对于粪大肠菌群灭活效能较好,选取2-3mg/L加氯量较为适宜,保证粪大肠菌群灭活效果同时,尽可能降低消毒副产物生成 6) “氯-紫外”工艺在中性和碱性条件下更有利于常规含碳消毒副产物的产生,在酸性和碱性条件下,高毒性二氯乙腈生成量明显减少。此处理工艺在pH=8时生成的消毒副产物最多,在pH=5~9之间总消毒副产物生成量呈现先增加后减少的趋势。因此,可考虑在酸性条件下采用该种消毒方式,可较大程度削减消毒副产物产生。 7) “紫外-氯”和“氯-紫外-氯”对比其他消毒方式对于粪大肠菌群的消毒效果更好。 8) “氯-紫外-氯”顺序消毒相比于“单独氯化”消毒、“氯-紫外”顺序消毒和“紫外-氯”顺序消毒,在相同次氯酸钠投加总量、紫外总剂量和总反应时间下,DBPs产生总量分别减少了10.81%、15.80%、19.60%,其中含氮消毒副产物分别降低了4.85%、44.00%、47.47%,而且在碱性条件下,“氯-紫外-氯”会产生更少的DBPs。 9) “氯-紫外-氯”消毒方法无论是从杀灭大肠杆菌和生成DBPs的量这两方面来说都是最优方法,并且对于拥有紫外、氯这两种消毒方式的水厂,只需要改变其消毒顺序就可以有效控制粪大肠菌群的数量、减少消毒副产物的生成,在污水厂二沉池出水消毒中具有广阔的应用前景。