微污染原水强化混凝过程亚硝基二甲胺的形成规律与机理

Based on the surface water condition of our country, 3 kinds of water quality models of tiny-polluted raw water could be established, which represent typical river net, lake and river water quality with NH3-N (ammonia and compounds releasing ammonia) content as main parameters. The models will offer basic parameters for mechanism study of forming amine chloride from the reaction of chlorine with ammonia or subtances releasing ammonia. The formation process of disinfection by-product N-nitrosodimethylamines (NDMA) from the reaction of poly-dimethyldiallylammonium chloride(PDMDAAC) with amine chloride will be studied, in order to explain the formation regulation and mechanism of NDMA under different contact modes, concentration and temperature. Then the formation process of NDMA from PDMDAAC in composite coagulants and amine chloride will be studied, in order to explain the influence of inorganic coagulants on the formation regulation and mechanism of NDMA under different contact modes, concentration and temperature. Furthermore, The formation process of NDMA from inorganic salts/ PDMDAAC composite coagulants and chlorine in tiny-polluted raw water will be studied, in order to reveal the formation regulation and mechanism of NDMA in the procedurces of chlorine preoxidation and disinfection for enhanced coadulation of tiny-polluted raw water. All researches done above will be fevour to accelerating application progress of composite coagulants, optimizing the enhanced coagulation process, reducing and avoiding the forming of NDMA, and ensuring the safety of water supply.

依据我国地表水水质情况，建立有代表性的河网、湖泊和江河3种以氨氮为主要参数的典型微污染原水水质模型；研究氯与微污染原水中氨氮（氨和释氨化合物)反应生成氯胺的过程，阐明其形成规律和机理；研究聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDMDAAC）与氯胺作用形成消毒副产物N-亚硝基二甲胺（NDMA）过程，阐明PDMDAAC、氯胺在不同接触方式、作用浓度和温度条件下NDMA形成规律和机理；研究无机盐/PDMDAAC复合混凝剂中PDMDAAC与氯胺作用形成NDMA过程，阐明无机盐存在对形成NDMA规律和机理的影响；研究微污染原水强化混凝过程中NDMA的形成过程，并由此揭示无机盐/PDMDAAC复合混凝剂在强化混凝处理微污染原水的预氯氧化和消毒工艺条件下形成NDMA的规律、机理及影响因素，为加速复合混凝剂的应用推广进程、优化强化混凝工艺条件、最大程度减少或避免NDMA的形成、保证饮水安全提供技术基础和理论支持。

随着我国社会经济发展，地表水受污染程度增加，部分水质指标超过Ⅲ类水标准的微污染原水在地表水中的份额高居不下。传统常规处理方法已不能满足出水水质要求，强化处理方法包括预处理（预氧化等）、强化混凝和深度处理等新技术应运而生。采用新型混凝剂在强化混凝处理的各种新技术中是最有效、经济的方法。无机/有机复合混凝剂，如PAC/PDMDAAC稳定型复合混凝剂，则是近年来国内外积极推广的强化混凝新工艺技术。.然而，国外近期研究表明，多种含二甲胺基化合物与消毒剂氯胺在一定条件下可形成消毒副产物N,N-二甲基亚硝胺（NDMA）。虽然，我国饮用水加工98%以上工艺不使用氯胺消毒，但地表微污染原水中氨氮含量普遍较高，当采用预氯氧化时就有可能生成氯胺。如果同时使用预氯氧化和含PDMDAAC的复合混凝剂强化处理微污染原水，就构成了形成消毒副产物的必要条件。此时，如果投加氯和复合混凝剂的方法不恰当，就会构成产生消毒副产物的充分条件。因此，对微污染原水采用预氯氧化工艺条件下，研究使用含PDMDAAC的复合混凝剂时，消毒副产物NDMA形成可能性及规律可为PDMDAAC复合混凝剂的推广使用提供理论指导和实验依据。.为此，通过文献和实地调研，采用聚类分析和加权法建立了江河、湖泊和内河水系以氨氮为主要参数的典型微污染原水水质模型。依据该模型，研究发现预氧化氯可与微污染原水中的氨氮和某些释氨化合物物种生成氯胺。进一步，发现所生成的氯胺能与包括PDMDAAC在内的含二甲胺基化合物生成消毒副产物NDMA。实验观察到，使用的复合混凝剂所含的无机盐PAC对PDMDAAC与氯胺生成NDMA过程不体现明显作用。使用微污染模拟水和实际原水，对复合混凝剂与氯生成NDMA可能性与规律的研究发现，使用实际复合混凝剂和预氯氧化投加量的近最大剂量，同时复合混凝剂按实际应用模式投加，对于优质地表水原水，生成NDMA的量与不使用复合混凝剂时NDMA生成量相当；对于典型微污染原水，生成NDMA的量是不使用复合混凝剂时NDMA生成量的1/10左右。复合混凝剂强化工艺有望替代预氯氧化工艺消除NDMA的生成。