氯消毒剂投加策略对给水铸铁管网消毒副产物生成的影响机制

摘要

文章旨在深入探讨氯消毒剂投加策略对给水铸铁管网中消毒副产物（Disinfection By-Products, DBPs）生成的影响机制。二次加氯消毒能够有效维持水中的余氯浓度，从而保证长期的消毒效果。实验数据显示，水厂加氯1.0 mg·L^-1且二次加氯1.0 mg·L^-1条件（1-1组）下，模拟管网第5天出水DBPs的控制效果最佳，三卤甲烷浓度仅为37.44μg·L^-1,含氮类DBPs几乎未生成。进一步研究揭示，1-1组模拟管网第5天出水胞外聚合物（Extracellular Polymeric Substances, EPS）显示出较高比例的β折叠和α螺旋蛋白二级结构，使得水体悬浮生物膜兼具凝聚性和疏水性，抑制了EPS物质和氯消毒剂之间的化学反应活性，因而DBPs尤其是含氮类DBPs生成量显著下降。在氯消毒后的给水铸铁管网输配过程中，EPS是DBPs前驱体重要的来源且主要为蛋白类物质，结合水体EPS的蛋白质/多糖比例和Zeta电位（Zeta potential）指标能更显著地提高DBPs生成潜力预估的准确性。本研究为饮用水消毒和管网输配过程中氯消毒剂投加策略的优化提供了重要的理论基础和技术支撑。

关键词

氯消毒剂 / 二次消毒 / 消毒副产物 / 溶解性有机物 / 胞外聚合物

基金资助

国家自然科学基金面上资助项目(52470002); 广东省自然科学基金面上资助项目(2024A1515010835,2023A1515011509); 广东省“珠江人才计划”引进创新创业团队资助项目(2019ZT08L387); 广州市教育局高校科研项目-研究生科研资助项目(2024312395); 广州市科技计划市校联合资助项目(2024A03J0088); 广东省大学生创新创业训练计划资助项目(s202411078066)