饮用水源NOM-卤化物复合污染及其生物毒性控制策略研究

The control of complex pollution and its health risk is the difficult issue of drinking water treatment. In purticular, disinfection by-products (DBPs) control in drinking water would be our priority. The complex pollution and potential health hazard of natural organic matters (NOM) and bromide/iodide (Br/I), the important DBPs precursors, in source water are notable. This study will take the complex pollution mixture of NOM-Br/I as object, the biological toxicity as water quality evaluation method and magnetic resin adsorption and coagualtion as treatment techniques. The purification efficiency and mechanism of Br/I by magnetic resin adsorption and coagulation will be firstly investigated. Then the interface interaction mechanism and the efficiency of magnetic resin adsorption and coagulation in controlling the complex pollution mixture, DBP formation potential (DBPFP) and biological toxicity will be disclosed. The combination manners of adsorption and coagualtion and their key technical parameters will be systematically optimized to decrease the complex pollution, DBPFP and its biological toxicity. The control strategy of the complex pollution of NOM-Br/I and its potential health risk will be provided basing on the combination of magnetic resin adsorption and coagualtion.

饮用水源的复合污染及其健康风险控制是当前饮用水水质净化面临的重要难题，其中饮用水消毒副产物（DBPs）的控制为重中之重。作为DBPs的主要前驱物质，水源中天然有机物（NOM）和溴/碘化物的复合污染及其产生的潜在健康危害十分显著。本项目拟以NOM-溴/碘化物复合污染体系为研究对象，以生物毒性效应为评价依据，采用磁性树脂吸附与混凝的处理方法，首先阐明磁性树脂吸附与混凝对溴、碘化物的净化效能与机制，在此基础上，揭示磁性树脂吸附与混凝降低NOM-溴/碘化物复合污染的界面作用机制以及对DBP生成势（DBPFP）和生物毒性效应的削减能力；探讨磁性树脂吸附与混凝耦合降低复合污染的耦合方式和关键技术参数，揭示耦合工艺对DBPFP控制和生物毒性削减能力的优化调控方法，提出基于磁性树脂吸附与混凝联用的NOM-溴/碘化物复合污染及其健康风险的控制策略。

饮用水源的复合污染及其健康风险控制是当前饮用水水质净化面临的重要难题，其中饮用水消毒副产物（DBPs）的控制为重中之重。作为DBPs的主要前驱物质，水源中天然有机物（NOM）和卤化物的复合污染及其产生的潜在健康危害十分显著。研究以NOM-卤化物复合污染体系为研究对象，以生物毒性效应为评价依据，采用磁性树脂吸附与混凝的处理方法，研究了磁性树脂吸附与混凝对卤化物的净化效能与机制，以及对DBP生成势（DBPFP）和生物毒性效应的削减能力，提出基于磁性树脂吸附与混凝联用的NOM-卤化物复合污染及其健康风险的控制策略。研究结果表明，混凝处理对卤化物的去除效果较差，去除率仅达到30-40%，而磁性树脂可同时有效地去除水体中的溶解性有机物（DOM）和溴离子，同时DOM和溴离子也存在竞争关系，磁性树脂与DOM的亲和力大于其与溴离子的亲和力，在低投加量下，磁性树脂主要去除DOM，在投加量较大时，溴离子与DOM竞争，降低DOM的去除效果；小分子量DOM与磁性树脂的亲和力较小，在低投加量下，水体中溴离子的存在会影响小分子量DOM及微生物代谢产物和类蛋白类物质的去除效果；大分子量腐殖酸类物质与磁性树脂的亲和力较大，在低投加量下被优先去除，在高投加量下，溴离子与其竞争降低其去除效率；磁性树脂预处理与混凝结合可显著提高对浊度、DOM和溴离子的去除效果，且所需的混凝剂的剂量可大大降低；磁性树脂可有效降低三卤甲烷生成势（THMFP）、卤乙酸生成势（HAAFP），包括其溴代组分，也可降低遗传毒性生成势（GFP）；混凝可以降低氯代THMFP和HAAFP，但降低其溴代组分的效果较差差，且对GFP的处理效果较差。磁性树脂预处理与混凝结合可以有效地降低THMFP和HAAFP，及水体氯化消毒后的遗传毒性效应，且大大降低了混凝剂的使用量。磁性树脂预处理与混凝结合为有效降低卤代消毒副产物生成势及其产生的遗传毒性效应提供了工艺参考。