预氯化对原水管道含氮污染物转化及微生物群落结构的影响（二）

2结果与讨论

2.1不同加氯量下pH值和DO的变化

不同加氯量下装置出水pH值和DO浓度变化如图2所示。未加氯时，出水pH值随时间延长而逐渐降低，这主要是由于硝化菌的硝化作用。加氯后，出水pH值较对照组明显上升，分析原因是次氯酸钠溶液呈碱性，投加后引起出水pH值的上升。此外，随着氯投加量的增加，管道内壁硝化菌的硝化作用可能被抑制，导致出水pH值上升。

由出水DO浓度变化可知，未加氯时，装置出水DO浓度随着时间的延长逐渐降低，反应24h后出水DO浓度下降约1.9mg/L。随着氯投加量的增加，出水DO浓度逐渐上升，当加氯量在0.5～1.0mg/L时，出水DO浓度随时间的下降趋势同空白对照组相似。这表明在较低浓度加氯条件下，管道内部可能存在一部分耐氯微生物仍能维持自身的生长代谢过程，消耗水中的DO；当加氯量大于1.5mg/L时，出水DO浓度较低浓度加氯量时明显上升，这可能是由于高浓度的氯能够使管道内部微生物大量失活，从而降低耗氧能力。

2.2含氮污染物的变化

(1)NH⁴⁺-N浓度的变化

试验进水NH⁴⁺-N浓度为0.92～1.1mg/L，空白组中NH⁴⁺-N浓度随时间先降低后趋于稳定。4.5h时，出水NH⁴⁺-N浓度较进水降低了37.9%，NH⁴⁺-N转化率基本已达到最大值，反应至4.5～24h时，NH4+-N浓度下降率基本维持在36%左右。这可能是因为在反应前期，装置内的NH⁴⁺-N浓度和DO浓度都较高，有利于NH⁴⁺-N通过硝化反应转化为NO^3--N，但随着反应的进行，装置内水体的DO浓度逐渐降低，限制了硝化反应，NH⁴⁺-N浓度基本维持稳定。

由图3可知，当加氯量在0.5～1.5mg/L时，装置出水的NH⁴⁺-N浓度明显低于空白试验组，且随着浓度的升高出水浓度逐渐降低。当加氯量为1.5mg/L，反应时间为4.5h时，出水NH⁴⁺-N浓度降低到最小值0.28mg/L，NH4+-N转化率为70.5%；当加氯量大于1.5mg/L时，装置NH4+-N浓度变化明显降低，转化率基本维持在10%以内。分析原因，当加氯量小于1.5mg/L时，管道内壁生物膜及水体中的硝化细菌仍能保持活力，此时硝化菌的硝化作用协同氯的化学氧化作用共同促进NH4+-N的转化；当加氯量大于1.5mg/L时，装置内硝化菌活性大幅度降低，此时硝化作用停滞，NH4+-N转化率降低。

(2)NO2--N和NO3--N浓度变化

试验中NO2--N和NO3--N浓度变化如图4所示。反应1.5h后，各加氯浓度条件下NO2--N浓度均处于较低水平，空白试验组1.5h后，NO2--N转化率基本维持在66.5%左右，加氯后NO2--N转化率升高，且加氯量越大转化率越高。当加氯量为3mg/L时，NO2--N转化率最大达88.3%，投加较高浓度氯时NO2--N仍能保持较大的转化率，这与上述NH4+-N的变化明显不同，可能是由于NO2--N会直接与氧化剂HOCl反应，促进NO2--N浓度的降低[6]。

由图4可知，当加氯量小于1.5mg/L时，装置出水NO3--N浓度随着加氯浓度的升高而升高。当加氯量为1.5mg/L，反应时间为4.5h时，出水浓度为2.17mg/L，NO3--N转化率为44.6%；当加氯量大于1.5mg/L时，进出水NO3--N浓度变化较小，NO3--N转化率明显降低，这与NH4+-N浓度的变化一致，表明较高浓度氯含量能高明显抑制生物膜中硝化细菌的硝化过程。综上可知，当加氯量小于1.5mg/L时，试验装置内硝化反应良好，硝化过程协同化学氧化过程促进NH4+-N的转化；当加氯量大于1.5mg/L时，试验装置内硝化菌活性显著降低，硝化过程停滞。

(3)DON浓度的变化

DON浓度变化如图5所示，空白试验组出水DON浓度随时间逐渐增大，24h后出水DON浓度增加0.13mg/L，增长率为45%。DON浓度的上升可能由3方面因素引起：(1)试验管道内壁生物膜在代谢过程中会产生一系列代谢产物，导致出水DON浓度升高；(2)水体中悬浮颗粒物表面附着的有机物与氯发生反应引起DON浓度的升高；(3)水力剪切作用可能会导致部分生物膜脱落，引起出水DON浓度升高。加氯后，出水DON浓度明显增加，且随着投加量的增加而升高。当加氯量大于1.5mg/L，反应时间为4.5h时，出水DON浓度较进水增加86%左右。这可能是由于较大的加氯量会破坏生物膜胞外结构，导致生物膜内微生物失活后进水水体，增加出水DON的浓度。赵锐[7]研究了加氯作用对供水模拟管道生物膜的影响，结果表明，当水中游离氯浓度逐渐升高到0.5mg/L时，管壁生物膜内生物量随游离氯的增加呈直线下降趋势，生物膜内生物量减少约90%。另外，微生物产生的有机物会和氯反应生成复杂的消毒副产物，这可能也是引起出水DON浓度升高的原因之一。

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