基于地下水入渗反演解析的污水管网破损数值化定位

地下水位高于管道埋深的地区,污水管道破损会导致大量地下水入渗,严重影响城市污水治理效能。高密度城市交通繁忙、高楼林立,难以开挖查找破损管道;物理探测方法操作复杂,价格不菲,难以推广。污水管网破损摸排成为制约城市污水治理的瓶颈问题。为此,利用粒子群算法,建立了高地下水位地区污水管道破损寻优定位模型,通过管网水力学模型和关键检查井水位监测信息,开发了城市污水管网破损的数值化定位技术。该技术方法在某城市污水管网进行了实例验证,结果表明基于检查井水位对地下水入渗流量进行解析,可确定破损点位,相对误差小于5%。在此基础上,进一步探究了监测点数量对破损点寻优定位精度的影响,结果表明只需监测60%的节点,寻优定位的查准率和查全率分别可达到75%和94%。     

气相色谱-质谱法检测饮用水新生含氮消毒副产物氯代乙酰胺

建立了气相色谱-质谱(GC-MS)法检测饮用水中新生致突变含氮消毒副产物(N-DBPs)二乙酰胺(DCAcAm)和三乙酰胺(TCAcAm)的分析方法.考察了GC/MS和GC/ECD两种检测仪器及不同样品前处理技术对氯代乙酰胺(CAcAms)的检测效果.对比发现,酸催化水解+GC/ECD的分析方法容易受其它消毒副产物(DBPs)的影响,直接液液萃取(LLE)+GC/MS更适合CAcAms的分析;乙酸乙酯(ETAC)的萃取效果优于DBPs分析常用萃取剂甲基叔丁基醚(MTBE).在选定条件下,DAcAm和TAcAm在10～1000 μg/L的范围内线性关系良好,r＞0.9995; 方法回收率在82.0%～111.9%之间;RSD小于10%;检出限(MDL)和测定限(RQL)均低于1 μg/L.     

液液萃取一气质联用法检测水中IPMP与IBMP

对液液萃取(LLE)-气相色谱质谱(GC/MS)法测定饮用水中异嗅物质2-甲氧基-3-异丙基吡嗪(2-methoxy-3-3isopropyl pyrazine,IPMP)及2-甲氧基-3-异丁基吡嗪(2-methoxy-3-3isobutyl pyrazine,IBMP)的方法进行了探讨,确定了最佳萃取条件,萃取时间为4 min,NaCl加入量为60g·L-1,pH值为4左右.在选定条件下,IPMP和IBMP在20～500 μg·L-1的范围内具有良好的线性关系,相关系数r＞0.995;方法回收率为72.0％～103.6％;相对标准偏差RSD＜8％.     

饮用水中氯代乙酰胺的细胞毒性和遗传毒性

通过细胞增殖实验、单细胞凝胶电泳实验、细胞凋亡实验和细胞周期阻滞实验分别测定了3种氯代乙酰胺(CAcAms)的细胞毒性和遗传毒性,同时结合饮用水中CAcAms的实际浓度水平,分析了3种CAcAms在饮用水中的毒性风险.结果表明,一氯乙酰胺(MCAcAm)在饮用水厂中的浓度低于二氯乙酰胺(DCAcAm)和三氯乙酰胺(TCAcAm),但由于MCAcAm的毒性较大,其在饮用水厂中的毒性风险高于DCAcAm和TCAcAm.相对于氯消毒,氯胺消毒后的饮用水中CAcAms的浓度较高,从而CAcAms造成的细胞毒性和遗传毒性风险也较高.     

黄浦江原水的生产性试验研究

采用杨树浦水厂新建的组合工艺(预臭氧氧化→高密度澄清池→砂滤→后臭氧氧化→生物活性炭)处理有机物和氨氮含量较高的黄浦江原水,研究水力负荷对该工艺处理黄浦江原水效果的影响,并分析该工艺在最佳水力负荷下长期运行时处理效果的变化情况.结果表明:该工艺能够长期稳定运行,出水水质达到国家饮用水标准,适宜作为微污染水源水的有效处理工艺;在设计水力负荷范围内,适当增加处理水量可更好地发挥该工艺的效用,且对有机污染物的去除率不会有明显降低;杨树浦水厂调试运转中该工艺流程的最佳水力负荷定为1 200m3/h.     

粉末活性炭对水中嗅味物质IPMP和IBMP的吸附特性

研究粉末活性炭(PAC)对水中嗅味物质2-甲氧基-3-异丙基吡嗪(IPMP)和2-甲氧基-3-异丁基吡嗪(IBMP)的吸附特性,考察pH、共存离子、本底值和预氯化对吸附作用的影响,并分析吸附动力学和等温吸附模型。研究结果表明:PAC对IPMP和IBMP吸附效果较好,当投加量为25 mg/L时,对IPMP和IBMP的去除率分别为88.74%和95.31%,IBMP比IPMP更容易被吸附;在试验浓度范围内,吸附等温线符合修正的Freundlich方程,吸附速率符合二级反应动力学模型,以化学吸附为主;pH对吸附有一定影响,强酸性环境对吸附有明显的抑制作用,最佳吸附pH为10;对于IBMP,共存离子均有利于吸附;PAC对于IPMP,Ca2+有利于吸附,Na+和Cl-不利于吸附;在原水中,两者的吸附容量明显降低,主要是小分子有机物产生竞争吸附;余氯对PAC吸附IPMP和IBMP有明显抑制作用;随着氯质量浓度增大,抑制作用加强。     

饮用水含氮消毒副产物NDMA的形成与去除研究进展

N-亚硝基二甲胺(NDMA)是一种强致痛物质,普遍存在于食品、工业制品和污染大气之中.作为一种新发现的饮用水消毒副产物,NDMA已逐渐成为水环境化学研究领域的一个热点.介绍了饮用水消毒副产物NDMA的相关背景,重点评述了NDMA在水中的形成机制,主要包括亚硝化和非对称二甲肼氧化两种途径,强调NDMA的前体物还有待进一步确认.对水中NDMA的去除方法进行了总结,包括物理方法、光解作用、生物降解和高级氧化技术.最后提出了饮用水含氮消毒副产物NDMA的若干研究方向.     

饮用水中典型含氮消毒副产物卤乙腈的质量浓度分布

调查了采用预氯化消毒工艺的某自来水厂不同工艺单元出水(沉淀出水、过滤出水和出厂水)中3种典型含氮消毒副产物(N-DBPs)卤乙腈(HANs):二氯乙腈(DCAN)、溴氯乙腈(BCAN)、二溴乙腈(DBAN)的质量浓度随季节变化关系.研究发现,三种HANs的质量浓度水平在夏季和初秋时节最高,BCAN与DBAN的质量浓度还受到原水中Br-质量浓度的影响.沉淀和过滤出水中DCAN质量浓度与溶解性有机氮DON值存在明显的线性关系(沉淀水:R2=0.893;过滤水:R2=0.892),与DOC值之间的线性关系并不明显.BCAN、DBAN质量浓度与DON之间的线性关系较弱,与DOC之间未存在明显的线性关系.咸潮期HANs的溴分布系数相对较高,对咸潮期溴代N-DBPs的控制应引起重视.     

饮用水新型含氮消毒副产物卤乙酰胺稳定性研究

饮用水氯化消毒工艺向氯胺消毒工艺的转变, 降低了三卤甲烷(THM)和卤乙酸(HAA)等消毒副产物(DBP)的浓度, 但增加了毒性更强的含氮消毒副产物(N-DBP)含量, 卤乙酰胺(HAcAm)便是其中的代表. 本研究结合线性自由能关系(LFER)理论, 考察了HAcAm在不同pH条件下的水解特性, 以及不同氯投加量条件下的氯化特性, 并探讨了HAcAm的水解和氯化反应路径. 结果表明, 在较强的酸性条件下(pH＝4)二氯乙酰胺(DCAcAm)将发生水解反应, pH＝5时DCAcAm较为稳定, 三氯乙酰胺(TCAcAm)在酸性条件下未产生明显的水解现象; 碱性环境中TCAcAm和DCAcAm皆发生明显水解反应, 反应符合一级动力学, 保存DCAcAm和TCAcAm水样时需调pH至5左右. 氯化消毒会产生较高浓度的THM和HAA, 但可能会缩减毒性更强的HAcAm等N-DBP在饮用水中的含量. pH＝10时TCAcAm水解后快速生成三氯乙酸(TCAA); 而对于氯化反应, TCAcAm与HOCl反应生成较为稳定的中间产物Cl-N-TCAcAm, 当HOCl浓度较高时, Cl-N-TCAcAm进一步与HOCl反应生成TCAA.     

在饮水中典型溶解性有机氮酪氨酸氯化生成氯仿的机理分析

饮用水氯化消毒可以有效杀灭细菌, 但同时会产生危害人体健康的消毒副产物(DBP). DBP生成机理研究是有效控制DBP的前提. 溶解性有机氮(DON)是DBP的重要前体物, 选取典型DON-丙氨酸(Ala)、苯丙氨酸(Phe)和酪氨酸(Tyr)作为氯仿(CF)等DBP的前体物, 研究三种氨基酸(AA)的耗氯量和CF产率; 同时考察了Tyr氯化中间产物2,4,6-TCP的氯化特性和CF产率; 采用GC/MS扫描和前线轨道理论验证, 探讨了CF的主要生成路径. 研究发现, 在同等氯化反应条件下, 由于侧链基团的不同, Tyr的耗氯量以及CF产率都明显高于Ala和Phe, 从而说明Tyr确实是一种重要的CF前体物质. CF的主要生成路径为Tyr→ 4-MCP → 2,4-DCP → 2,4,6-TCP → CF. 氯胺消毒工艺可有效控制CF的生成, 并能减少2,4,6-TCP的产生, 但不能确保饮用水的生物安全性. 氯化消毒之前将Tyr等重要前体物去除可能是控制CF等DBP更加有效的措施.