室内泳池水中消毒副产物特性研究

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游泳是集娱乐与健身为一体的体育运动,并逐步成为一项群众性的休闲娱乐活动。泳池水通过连续不断的循环处理保证池水的质量,其中,消毒工艺是控制游泳池水中微生物安全性的必需环节。由于泳池水中含有大量的有机物,包括天然有机物、人工合成有机物(个人内护理用品等)和人体代谢物。当池水采用氯消毒时,这些成分中很多组份可以作为前体物质和氯反应生成消毒副产物(DBPs),包括含碳消毒副产物(C-DBPs)和含氮消毒副产物(N-DBPs)。池水中的DBPs可以通过呼吸吸入、皮肤渗透和吞饮池水三大途径进入人体,对健康产生不良影响。而到目前为止,国内关于游泳池水中DBPs的研究报道较少。为配合住建部组织的《游泳池水质标准》(CJ244-2007)的修订工作,作为选择和确定相关水质指标及其限值的参考;同时为泳池水处理工艺的选择和优化提供科学依据,开展对泳池水中的DBPs的特性及其控制技术的研究具有十分重要的现实意义。  本研究工作主要包括现场实测和实验室模拟配水分析两部分。通过对北京市部分典型泳池水的现场取样,测定实际泳池水中DBPs的种类和数量,并和自来水的消毒副产物进行对比分析;同时,测定了除尿素前后和充分加氯消毒前后池水中DBPs的变化情况和生成潜力。基于实测分析的结果,开展实验室模拟配水试验研究,对比分析人体代谢物和天然有机物这两大前体物经氯化后的DBPs生成潜力;从理论上探讨尿素与氯消毒剂之间的反应条件、反应过程、反应动力学公式及其影响因素等;并用尿素、组氨酸、天冬氨酸三种物质配成溶液,研究加氯量和尿素浓度等因素对DBPs浓度的影响作用。得到如下结论:  从对泳池水中DBPs的实测分析结果看:泳池水DBPs的存在是一个很现实问题。整体来看,含碳DBPs浓度大于含氮DBPs的浓度;与自来水相比,泳池水中的DBPs含量远高于自来水,尤其是氯乙酸。造成这种现象最主要的原因是DBPs前体物的来源不同;而且原始泳池水分别经过加氯充分消毒和除尿素装置后,含碳DBPs三氯甲烷和氯乙酸浓度均呈增加趋势,而含氮DBPs二氯乙腈浓度则显著下降,说明加氯量和尿素浓度是泳池水中的DBPs生成量变化的影响因素。  通过人体代谢物和天然有机物两类前体物质的氯化DBPs生成潜力试验表明,人体代谢物加氯后具有很大的DBPs生成潜力,且氯乙酸生成潜力比三氯甲烷大;天然有机物则相反,即三氯甲烷生成潜力比氯乙酸大,DBPs生成量主要取决于各前体物自身的化学结构、官能团种类和数量,其中,腐殖酸相对于其他成分,其卤代活性最高。  通过尿素与氯的反应,溶液中的余氯主要以自由氯形式存在,生成物主要表现为TOC、TN和DBPs的变化,其中硝酸盐的生成量和反应速率主要取决于加氯量和溶液的pH值;DBPs的生成量和反应速率主要取决于加氯量和溶液的pH值、温度。  经过实验室试验验证,由尿素、组氨酸、天冬氨酸按一定比例配成的模拟泳池水中三氯甲烷和氯乙酸生成量与加氯量正相关,二氯乙腈生成量则随之先增加后减少,三种DBPs生成量均随尿素浓度的增加而先增加后减少,与泳池水的实测结果相一致。这种现象是由于尿素与氯反应的充分性和DBPs在水中的稳定性造成的。
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