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水资源短缺日益严重,污水再生利用是解决水资源短缺的有效途径,关键问题是水质的安全性。消毒是有效灭活病原微生物保障再生水卫生安全的必要措施,但消毒过程中产生的有毒副产物可能会带来一定的水质安全风险。相比消毒副产物理化指标分析,生物毒性评价能更有效综合的评价消毒的安全性,但目前这方面的研究还不足。因此,本研究主要是系统研究二级处理出水氯消毒过程中急性毒性及遗传毒性的变化规律,运用三维荧光光谱考察具体的有机物组成情况,进一步确定引起二级出水氯消毒遗传毒性变化的水质条件及物质类型,从而为优化消毒工艺、保障再生水的水质安全提供一定的理论依据。
本研究以发光细菌急性毒性和umu遗传毒性作为毒性评价指标,考察了城市污水典型处理工艺过程中的急性毒性及遗传毒性变化,结果表明氯消毒是可能引起污水水质安全风险的关键处理单元。
二级出水氯消毒急性毒性变化的研究发现:二级生物处理后的城市污水没有明显的急性毒性,但氯消毒后急性毒性增加,并且随氯投加量的增加而显著增加,增加的急性毒性主要来自于消毒副产物。脱氯后水样急性毒性明显下降,并低于检测限。
二级出水氯消毒遗传毒性变化的研究发现:二级出水高氨氮时氯消毒遗传毒性升高,在有溴离子存在时氯消毒遗传毒性又显著减小。进一步采用树脂吸附分离将污水中的有机物分为亲水性物质、疏水酸性物质、疏水中性物质、疏水碱性物质4个组分,并分别测定各组分消毒前后的遗传毒性和三维荧光光谱变化,结果表明,亲水性物质和疏水性酸性物质是二级出水中的主要组分,而且在溴离子存在时各组分高氨氮条件下氯消毒遗传毒性均显著减小。并结合典型物质遗传毒性实验证实芳香族含氮化合物是导致氨氮较高时二级出水氯消毒后遗传毒性升高的一类重要前体物,而且溴离子可以使水样氯消毒遗传毒性降低。
脱氯对二级出水氯消毒遗传毒性变化的研究发现:脱氯能使出水及各组分的遗传毒性降低,而且典型物质实验也证实脱氯不仅可以降低由余氯引起的遗传毒性,还能减小由消毒副产物引起的遗传毒性。