对不同臭氧浓度下BAC出水进行加氯消毒, 探究臭氧对BAC过滤后DBPs生成的影响, 结果如图 1所示.图 7(a)为进水和不同臭氧浓度下BAC出水的C-DBPs生成特征, 从中可知, 进水(同砂滤出水)中C-DBP的生成浓度为190.19 μg·L-1, 其中THMs是主要的C-DBPs, 占总C-DBPs生成浓度的45.69%, 其次是HAAs, 占比22.94%, 另外还有CH和HKs生成(分别占比17.44%和13.94%).

图1进水和不同臭氧浓度下BAC出水中DBPs的生成特征

      有研究表明C-DBPs的前体物主要为腐殖质类大分子物质, 臭氧可以将腐殖质等大分子物质氧化分解成小分子量物质, 这更易被微生物降解[3, 7, 15].与不通臭氧相比, 臭氧浓度为0.5 mg·L-1和2.0 mg·L-1条件下, BAC出水中C-DBPs生成浓度进一步降低.其中在臭氧浓度为2.0 mg·L-1条件下BAC出水中C-DBPs的生成浓度很低, 降至115.58 μg·L-1.

图 2 不同O3浓度条件下O3和BAC出水EEM特征

      结合图2中2.0 mg·L-1臭氧浓度下BAC出水中代表腐殖质的荧光区域(区域Ⅳ)荧光强度进一步降低93.24%, 说明合适臭氧浓度下臭氧-BAC可以去除部分对C-DBPs具有贡献的前体物, 如腐殖质等来降低C-DBPs的生成.但在臭氧浓度为4.0 mg·L-1条件下, BAC出水中C-DBPs生成浓度与不通臭氧相比增加41.93%, 其中THMs和HAAs生成浓度分别增加17.41%和27.35%.结合图3可知, BAC出水中代表蛋白质及SMPs类物质(峰C)与不通臭氧相比增加188.12%可能是出水中C-DBPs生成浓度增加的原因.DOM氯化消毒过程中除腐殖质外, SMPs和蛋白质类有机物中的小分子物质也易与消毒剂反应生成DBPs[35, 36].该部分研究表明臭氧浓度过高, BAC释放导致蛋白质及SMPs类物质会导致C-DBPs生成浓度增加.

图3不同O3浓度条件下O3和BAC出水LC-OCD分析

      图 1(b)为进水和不同臭氧浓度下BAC出水的N-DBPs生成特征, 从中可知, 进水(同砂滤出水)中N-DBPs的生成浓度为38.15 μg·L-1, 其中以HANs为主(30.75 μg·L-1), 占比80.60%.研究发现, 富含芳香性和脂肪族的蛋白质是HANs的重要前体物, 除此之外, 氯化过程中腐殖质类物质也会参与HANs的形成[35].在臭氧浓度为0.5 mg·L-1和2.0 mg·L-1条件下, BAC出水中HANs生成浓度与不通臭氧相比分别降低44.18%和60.08%.以2.0 mg·L-1 臭氧浓度下HANs生成浓度很低, 同时在图 3发现, 经过臭氧氧化后, BAC出水中腐殖质和蛋白质类有机物分别降低了93.24%和76.43%, 这表明适宜臭氧浓度可以降低BAC出水中N-DBPs前体物(蛋白质等).但在臭氧浓度为4.0 mg·L-1条件下, BAC出水中THNMs生成浓度与不通臭氧相比增加139.92%, 这可能是BAC出水中类蛋白质和SMPs的增加导致.微生物产生的SMPs类有机物中富含多糖和核酸, 而微生物细胞受损释放的胞内有机物富含多糖和蛋白质等, 这些富氮有机物易与消毒剂结合生成DBPs[36, 37].结合图 3和图 6可知, 高浓度臭氧条件下, BAC上的微生物受损, 产生芳香蛋白质和类SMPs是THNMs生成浓度增加的原因之一.综上研究表明过高臭氧浓度会导致富氮有机物累积, 进而增加N-DBPs生成.