城市污水厂中DON的迁移转化特征及可生物利用性研究

Dissolved organic nitrogen (DON) is a significant fraction of the effluent total nitrogen in wastewater treatment plant that can react with chlorine to form carcinogens nitrogenous disinfection by-products (N-DBPs). The concentration of DON is higher, but chlorine is frequently used to ensure the microbiological safety of effluent in China. DON in wastewater have played important influence on water security and eutrophication of received water bodies, and have received more and more attention in the field of wastewater treatment. On the basis of preliminary studies, this subject was mainly focused on the generated theory of DON and N-DBPs and the bioavailability of DON. Through the determination of DON concentration in wastewater treatment processes, the transformation in processes and variation with the seasons were gained. The influencing factors of DON generated in the biological treatment process were researched. Through the isolation and analysis of DON, the connection of the molecular structure of DON and N-DBPs generated was revealed, and the molecular structure of precursors of the typical N-DBPs was determined. The bioavailability of DON was studied to evaluate the influence on the eutrophication of received water bodies. The based date and supporting theory were gained to control DON and N-DBPs in wastewater.

溶解性有机氮（DON）是城市污水厂出水总氮的重要组成部分,其与氯反应可生成强致癌的氮消毒副产物（N-DBPs)。我国城市污水中溶解性有机氮浓度偏高，而且出水普遍采用氯消毒方式。城市污水厂中DON对受纳水体的水质安全性和富营养化有重要的影响，已经成为国际污水领域开始关注的重要水质问题。本课题在前期研究的基础上，重点开展DON与N-DBPs生成理论以及DON可生物利用性研究。通过测定DON在城市污水处理厂各工艺中的浓度变化，获得其在污水厂中迁移转化规律和随季节变化规律；通过DON在生物处理过程中研究，探明其生成的重要影响因素；通过DON组分分离与性质解析，揭示DON分子结构与N-DBPs生成的关联规律，确定典型N-DBPs前体物的分子结构；通过DON可生物利用性研究，评价其对受纳水体富营养化的影响；最终为我国污水处理系统中DON及N-DBPs控制提供新的基础数据和理论支持。

溶解性有机氮（DON）是城市污水厂出水总氮的重要组成部分，其与氯反应可生成强致癌的氮消毒副产物（N-DBPs)。同时DON对受纳水体的水质安全性和富营养化有重要的影响，已经成为国际污水领域开始关注的重要水质问题。. 首先研究DON在污水处理厂氧化沟中迁移、转化研究:研究结果表明，DON浓度在氧化沟中（依次为厌氧区、缺氧区、好氧区1和好氧区2）逐渐增加，从0.71至1.14mg/L-1。厌氧区和好氧区2中DON分子量研究发现，小分子量（<6 kDa的）DON所占比例明显降低，分子量大（> 20 kDa的）DON所占比例呈现上升趋势。其中氧化沟中DON浓度、分子量变化可能是由于在生物过程中释放的不同类型的溶解性微生物产物（SMPS）。. 其次研究污水中DON消毒副产物：研究结果表明，氯化消毒副产物生成潜能中一氯一溴乙腈（BCAN）质量浓度最大为6.887 μg•L-1，三氯乙腈（TCAN）质量浓度最小仅为0.217 μg•L-1；与氯反应前，水样的红外光谱出现6个主要吸收区域分别在3500～3400 cm-1、2260～2200 cm-1、1700～1640 cm-1、1500～1450 cm-1、1150～1100 cm-1和850～800 cm-1；与氯反应后水样的红外光谱在1380～1350 cm-1和600～550 cm-1增加两个吸收区域。. 最后，研究臭氧/活性炭协同去除城市污水厂二级出水中DON。结果表明，臭氧氧化和活性炭吸附组合试验时，对DON的去除率大约为83.3％和81.5％；臭氧氧化提高小分子量（<6 kDa）DON所占比例和降低大分子量（> 20 kDa）的DON所占比例；活性炭吸附降低小分子量（<6 kDa）DON所占比例，提高大分子量（> 20 kDa）DON所占比例为；臭臭氧氧化和活性炭吸附都提高亲水性DON所占比例，而降低疏水性和过渡性DON所占比例；三维荧光光谱证实，二级出水中DON变化与三个主要峰有关，分别代表物质为色氨酸类蛋白质、芳香族类蛋白质和富里酸类物质。. 通过对研究DON在污水处理厂各工艺中分子结构、特性与N-DBPs生成的相关性和生物处理过程对其的影响因素，为污水处理系统中DON及N-DBPs控制提供新的基础数据和理论支持。