趙 亮，李東峰，陳發(fā)明，孫韶華，賈瑞寶,*，王永磊

(1.山東建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院，山東濟(jì)南 250101；2.山東省城市供排水水質(zhì)監(jiān)測(cè)中心，山東濟(jì)南 250100；3.濟(jì)南水務(wù)集團(tuán)有限公司，山東濟(jì)南 250022)

近年來，隨著氯、氯胺等消毒劑在水處理中的廣泛應(yīng)用，以N-二甲基亞硝胺(NDMA)為代表的亞硝胺類消毒副產(chǎn)物的健康危害性日趨受到重視。盡管這類副產(chǎn)物在飲用水中的檢出濃度一般低于10 ng/L，通常低于三鹵甲烷(THMs)和鹵乙酸(HAAs)，但其生物毒性大，致癌風(fēng)險(xiǎn)在10-6飲用水中的當(dāng)量濃度僅為0.7 ng/L。美國環(huán)境健康危害評(píng)估辦公室(OEHHA)已將 NDMA的目標(biāo)限值定為3 ng/L，世界衛(wèi)生組織(WHO)將NDMA的限值定為100 ng/L[1-3]。

我國對(duì)飲用水中NDMA的監(jiān)測(cè)與控制研究還處于起步階段，許多調(diào)查研究表明我國飲用水管網(wǎng)具有較高的NDMA污染風(fēng)險(xiǎn)。梁闖等[4]于2009年對(duì)上海某處供水管網(wǎng)末端自來水樣進(jìn)行了采樣檢測(cè)，NDMA檢出濃度高達(dá)78.93 ng/L；Bei等[5]于2016年在全國155個(gè)采樣點(diǎn)收集了約164份成品水，對(duì)采集的自來水和原水樣本進(jìn)行了9種亞硝胺類檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)江三角洲地區(qū)自來水NDMA濃度最高，原水N-二甲基亞硝胺生成勢(shì)(NDMAFP)濃度高達(dá)204 ng/L。標(biāo)準(zhǔn)限值方面，上海市結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，率先將NDMA納入地方標(biāo)準(zhǔn)《生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(DB31/T 1091—2018)的非常規(guī)指標(biāo)中，限值為100 ng/L[6]。

前體物二甲胺(DMA)轉(zhuǎn)化為NDMA的途徑可以分為亞硝化反應(yīng)、強(qiáng)化亞硝化反應(yīng)、偏二甲肼(UDMH)反應(yīng)或氯化偏二甲肼(UDMH-Cl)反應(yīng)。其中，亞硝化途徑發(fā)生時(shí)需要水體呈酸性環(huán)境，且需要大量的亞硝酸根離子參與反應(yīng)。因此，凈水工藝中后兩種途徑最為常見。由于天然水體中的DMA含量極低，并不足以促進(jìn)產(chǎn)生高濃度的NDMA，一般認(rèn)為水處理工藝中NDMA的生成是水體中的宏觀前體物轉(zhuǎn)化為DMA或含有DMA的官能團(tuán)進(jìn)一步反應(yīng)所致[7-10]。NDMA具有親水屬性且存在極性官能團(tuán)，水廠常規(guī)處理工藝一般去除能力有限，為全流程飲用水安全保障提出了新的技術(shù)挑戰(zhàn)。因此，急需盡快明確NDMA宏觀前體物的主要來源、生成特性，對(duì)比篩選科學(xué)合理的污染控制技術(shù)方法，提出高性價(jià)比的NDMA前體物工藝處理技術(shù)體系，為我國飲用水新興消毒副產(chǎn)物控制與管理提供技術(shù)參考。

1 NDMA前體物來源分析

現(xiàn)階段，隨著檢測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展，已有大量的NDMA前體物質(zhì)被檢測(cè)并表征出來。根據(jù)這些前體物的性質(zhì)和產(chǎn)生的不同，其主要來源可大致分為藥品與個(gè)人護(hù)理品、天然有機(jī)物、藻源有機(jī)物和水處理材料。

1.1 藥品與個(gè)人護(hù)理品

新興污染物質(zhì)藥品與個(gè)人護(hù)理品(PPCPs)被認(rèn)為是NDMA前體物的重要來源，其中一些含胺基類的藥品大多通過氯胺或臭氧等發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生較高的NDMA[1,11]。按照轉(zhuǎn)化前體的不同，可分為中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)化類和含胺基團(tuán)類。中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)化類比較有代表性的是殺真菌劑甲苯氟醚，其在水環(huán)境中與微生物降解產(chǎn)生中間產(chǎn)物N,N-二甲基磺酰胺(DMS)，經(jīng)臭氧氧化后會(huì)有30%～50%的DMS轉(zhuǎn)化為NDMA[12]。含胺基團(tuán)類比較有代表性的是四甲基碳酰肼(TMCH)、美沙酮、雷尼替丁等。Kosaka等[13]發(fā)現(xiàn)，對(duì)含有TMCH的原水進(jìn)行臭氧化后，NDMA轉(zhuǎn)化率平均值為140%。Hanigan等[14]研究止痛藥美沙酮時(shí)發(fā)現(xiàn)，二甲基異丙胺官能團(tuán)能在氯胺化時(shí)轉(zhuǎn)化為NDMA，其轉(zhuǎn)化率高達(dá)70%。Shen等[11]研究表明，雷尼替丁的NDMA轉(zhuǎn)化率會(huì)隨著Cl2∶N的增加而增加，其轉(zhuǎn)化率最高達(dá)77%。雖然這些水體環(huán)境中的單一PPCP類前體大多以痕量形式存在，但是其中某些PPCPs的代謝產(chǎn)物和轉(zhuǎn)化產(chǎn)物也可能具有形成NDMA的潛力，且在原水中PPCPs的累積會(huì)促進(jìn)NDMA的生成，仍會(huì)對(duì)供水安全帶來較大的風(fēng)險(xiǎn)。

1.2 天然有機(jī)物

由前文可知，一般自然水體中DMA含量極低，不足以促進(jìn)NDMA生成。因此，水中的天然有機(jī)物質(zhì)(NOM)被認(rèn)為是水處理過程中促進(jìn)NDMA形成的重要前體，其前體物除了較明確的腐殖質(zhì)類外，還和溶解性有機(jī)氮(DON)的親疏水性以及NOM的分子量大小有關(guān)。Chen等[15]氯胺化愛荷華河原水中的NOM，其腐殖質(zhì)組分貢獻(xiàn)了84.8%的NDMA產(chǎn)率(95/112 ng/L)。此外，一般認(rèn)為原水中NOM中溶解的有機(jī)氮(DON)與NDMAFP有關(guān)；DON的疏水性酸(HPOA)、親水性酸/中性(HPIA/N)、親水性堿(HPIB)和兩親性堿/中性(AMPB/N)分?jǐn)?shù)與NDMA形成有關(guān)；在氯胺化的過程中，AMPB/N組分的NDMA形成最高，NOM中的堿性餾分比酸性餾分產(chǎn)生更多的NDMA[15-17]。NOM中NDMA的形成和NOM中化合物的分子量(MW)大小有關(guān)，其中的小分子量(MW)(<1 kDa)和高分子量(> 10 kDa)組分是水中NDMA的主要前體來源[18]。Ina等[19]和Huy等[20]兩項(xiàng)研究的結(jié)果表明，地表水和地下水中NDMA前體的分子量在<3 kDa級(jí)分中占主導(dǎo)地位。由于NOM結(jié)構(gòu)成分較為復(fù)雜，目前尚無明確的NDMA形成機(jī)制，NOM氧化后轉(zhuǎn)變?yōu)镈MA以及類似官能團(tuán)的過程需要進(jìn)一步研究。

1.3 藻源有機(jī)物

藻類衍生的有機(jī)物(AOM)已被確定為水處理中NDMA的潛在前體。Li等[21]對(duì)指數(shù)生長(zhǎng)期(2.01×1011/ L)下銅綠微囊藻胞內(nèi)有機(jī)物(IOM)和胞外有機(jī)物(EOM)的理化性質(zhì)和NDMA的生成潛力進(jìn)行了全面的表征。三維熒光光譜表明，AOM主要由蛋白質(zhì)類物質(zhì)構(gòu)成，且EOM的NDMA產(chǎn)率高于IOM，分別為0.018 9 μg/ mg和0.009 6 μg/ mg。Zhou等[22]研究銅綠微囊藻的EOM和IOM的分子量分布，發(fā)現(xiàn)NDMA前體主要分布在低MW(<1 kDa)和高M(jìn)W(> 100 kDa)部分。氯胺化后EOM的生成量: 250 ng/L，<1 kDa；160 ng/L，>100 kDa。氯胺化后IOM的生成量：240 ng/L，<1 kDa；250 ng/L，>100 kDa。由此可見，雖然EOM平均NDMA生成潛力更強(qiáng)，但是由于水體中IOM的濃度一般高于EOM的濃度，反而會(huì)貢獻(xiàn)更多的NDMA。

1.4 水處理藥劑與材料

水處理工藝中使用的材料也是NDMA前體的重要來源。水處理中的混凝劑或助凝劑，如含胺基團(tuán)的聚合物、聚二烯丙基二甲基氯化銨(polyDADMAC)、多胺、氨基甲基化聚丙烯酰胺(曼尼希)和聚丙烯酰胺(PAM)，這些物質(zhì)在經(jīng)過氯胺或臭氧氧化后生成NDMA[1,23]。表1顯示了幾種常見水處理聚合物臭氧化和氯胺化時(shí)的NDMA生成量及產(chǎn)率。這些水處理聚合物在氯胺化后的NDMA形成潛力：曼尼希為114 μg NDMA/mg，多胺為175 ng NDMA/mg，polyDADMAC為31 ng NDMA/mg，PAM為0.88 ng NDMA/mg。在臭氧化時(shí)，曼尼希聚合物的最高NDMA產(chǎn)率為0.011%，而polyDADMAC的產(chǎn)率為0.003%，其產(chǎn)生的NDMA量分別比多胺和陽離子PAM高3倍和4倍[24-25]。

Sgroi等[26]的研究表明，胺基聚合物與各種氧化劑反應(yīng)形成的NDMA與聚合物降解釋放的DMA有關(guān)。Park等[27]的研究表明，對(duì)于多胺類聚合物，終止聚合物鏈的叔胺基團(tuán)主要負(fù)責(zé)NDMA的形成，而缺乏叔胺的polyDADMAC中季胺環(huán)的DMA降解導(dǎo)致氯胺化過程中NDMA的形成，多胺中較低分子量的聚合物比較高分子量的產(chǎn)生更多的NDMA。Padhye等[24]研究發(fā)現(xiàn)，在臭氧化期間，羥基自由基會(huì)降解polyDADMAC的季胺環(huán)產(chǎn)生DMA，從而導(dǎo)致NDMA的形成。

表1 各種胺基聚合物在不同消毒方式下的NDMA生成量及產(chǎn)率Tab.1 NDMA Formation and Yield of Various Amine Polymer under Different Disinfection Modes

橡膠生產(chǎn)過程中會(huì)使用DMA作為促硫化劑，與氧化劑接觸的某些橡膠配件中的DMA會(huì)被轉(zhuǎn)化為NDMA。Morran等[31]和Teefy等[32]通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，飲用水系統(tǒng)中的某些橡膠密封件和墊圈等配件也會(huì)將NDMA引入飲用水管網(wǎng)中；劉志健等[33]從飲用水管的橡膠墊圈提取物中檢測(cè)出高達(dá)0.52 mg/L的NDMA；Verdugo等[34]觀察到，作為水凈化膜組分的具有含氮表面基團(tuán)(N-CNT)的碳納米管可以在水懸浮液中每mg含氮表面基團(tuán)(N-CNT)浸出高達(dá)50 ng的NDMA。

現(xiàn)將這4種前體物的代表前體物及生成作用機(jī)制整理匯總于表2。如表2所示，在這4類NDMA前體物質(zhì)來源中，產(chǎn)生NDMA的形式除了少數(shù)水處理材料類是本體釋放NDMA外，大多數(shù)前體物質(zhì)在水處理工藝中經(jīng)過臭氧和氯胺等消毒劑接觸氧化產(chǎn)生。前體物質(zhì)表征方面，除了較明確的PPCPs類前體和一些水處理材料類前體，NDMA的前體物質(zhì)來源多以復(fù)雜的混合物質(zhì)為主，如天然有機(jī)物類和藻源類。由于其本身物質(zhì)組成的復(fù)雜性，目前的研究多以通過極性與分子量大小等方式判斷前體來源并進(jìn)行分類，現(xiàn)需要新的技術(shù)手段進(jìn)一步研究和表征這些物質(zhì)的顯著前體組成，為日后制定相關(guān)NDMA類前體的標(biāo)準(zhǔn)限值和去除策略提供依據(jù)與參考。

表2 不同種類NDMA前體物的生成機(jī)制與NDMAFPTab.2 Mechanism of NDMA Precursors Formation and NDMAFP

2 NDMA前體物控制技術(shù)

現(xiàn)根據(jù)水處理流程與程度不同將NDMA控制技術(shù)分為預(yù)處理技術(shù)與深度處理技術(shù)。其中，預(yù)處理技術(shù)主要有預(yù)氧化、生物處理、強(qiáng)化混凝，深度處理技術(shù)包括活性炭吸附、膜過濾以及UV處理技術(shù)。各技術(shù)特點(diǎn)和研究進(jìn)展詳見章節(jié)2.1～2.2部分。

2.1 預(yù)處理技術(shù)

2.1.1 預(yù)氧化

在與大多數(shù)NDMA前體的反應(yīng)過程中，一些氧化劑(如臭氧、游離氯或二氧化氯)的典型低NDMA產(chǎn)率已經(jīng)表明，預(yù)氧化是一種限制氯胺消毒后NDMA形成的可行方法[35-37]。研究發(fā)現(xiàn)，氧化劑包括臭氧、二氧化氯和氯，能夠顯著降低氯胺化后具有形成相對(duì)高NDMA(轉(zhuǎn)化率>80%)前體物的NDMA轉(zhuǎn)化率；臭氧也能從亞硝胺前置物如DMA和三甲胺中去除NDMA[38]。此外，Selbes等[39]的研究表明，pH條件能夠顯著影響模型前體物失活的有效性，處理后的NDMA形成增加或減少，取決于NDMA前體物和氧化劑的類型。

研究表明，預(yù)臭氧接觸是去除NDMA前體的較為有效的預(yù)氧化方式，然后是中壓紫外燈(MPUV)照射和預(yù)氯化處理，而預(yù)二氧化氯處理和預(yù)低壓紫外(LPUV)照射處理效果并不理想。在飲用水處理中，低至0.4 mg·min/L的臭氧便可使原水中的NDMAFP減少80%，而預(yù)氯化和預(yù)MPUV照射需要60 mg·min/L和1 000 mJ/cm2才能獲得類似的去除效果[35-36]。在某些水質(zhì)條件下，預(yù)氯化處理在低劑量(6～20 mg·min/L)下反而會(huì)增加NDMA的形成，而預(yù)二氧化氯處理在所有測(cè)試的水平下會(huì)增加NDMA的形成，且這兩種預(yù)氧化劑同時(shí)會(huì)導(dǎo)致三鹵甲烷類等消毒副產(chǎn)物形成的增加[35]。部分預(yù)氧化的處理效果受水體pH和溫度的影響較大。其中，預(yù)氯化消除NDMA前體通常在pH值=8下最有效，而臭氧和MPUV對(duì)NDMA前體物通常隨pH變化去除效果增加或并沒有顯著差異，受水質(zhì)條件影響較大。在消毒前和消毒后評(píng)估溫度對(duì)前體失活影響的試驗(yàn)表明，在臭氧預(yù)處理的較高溫度下，NDMA的形成可能增加，HClO預(yù)處理減少，MPUV處理則通常保持不變[35-36]。除了水處理中常見的幾種預(yù)氧化方式外，采用高錳酸鹽、高鐵酸鹽、過氧化氫等預(yù)氧化處理的方式對(duì)NDMA類前體失活的效果均不如臭氧和氯[36-37,40]。因此，在采用預(yù)氧化的方式處理水體時(shí)，需根據(jù)待處理水水質(zhì)的不同，制定不同的預(yù)氧化處理策略。

2.1.2 生物處理

NDMA前體來源多為分子量較小的有機(jī)物質(zhì)，因此，其前體易通過生物處理進(jìn)行去除。目前，研究主要聚焦在活性污泥工藝和生物膜工藝。Mamo等[41]和Yoon等[42]的研究表明，通過生物處理，NDMA前體的去除率超過70%，且通過檢測(cè)NDMAFP，進(jìn)行前體去除效果評(píng)估，結(jié)果表明，在存在或不存在硝化條件下，NDMA前體的去除率并沒有顯著差異。然而，Gerrity等[43]研究前體在生物處理相關(guān)條件下的去除效果試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，生物脫氮過程可以通過延長(zhǎng)生物氧化時(shí)間，其處理后的廢水在經(jīng)過臭氧和氯胺反應(yīng)后，NDMAFP顯著降低。此外，Mamo等[41]通過膜生物反應(yīng)器(MBR)去除NDMA前體的中試試驗(yàn)表明，在正常好氧操作的完全硝化條件下，MBR能夠?qū)DMA前體降低至94%以上，但是，當(dāng)改變條件以使硝化作用最小化時(shí)，該去除百分比降低至72%。因此，通過生物處理中硝化/反硝化作用去除水中NDMA前體的機(jī)制仍有待研究。

2.1.3 強(qiáng)化混凝

普通混凝工藝對(duì)去除NDMA前體(<30%)的效果不好[44]。Wang等[45]對(duì)混凝處理的城市廢水中各種DOM組分的NDMA形成潛力進(jìn)行研究，普通混凝過程中優(yōu)先去除MW> 30 kDa和疏水性酸(HPOA)級(jí)分，如富里酸類等物質(zhì)，且去除效果在28%左右?，F(xiàn)階段研究方向是添加助凝劑等強(qiáng)化混凝的方式去除NDMA前體。

研究表明，一些混凝工藝中經(jīng)常加入的胺基聚合物會(huì)增加NDMA的形成潛力[44]，具體產(chǎn)生的原因詳見章節(jié)1.4部分。這種情況可以采用修飾胺基陽離子聚合物的方式減少前體物。Zeng等[46-47]的研究表明，可使用甲基碘(MeI)將聚合物的叔胺基團(tuán)轉(zhuǎn)化為季胺基團(tuán)；或合成具有二丙基氨基(DPA)取代基的聚合物；及使用合成的季鏻陽離子聚合物，通過修飾polyDADMAC和多胺(Epi-DMA)結(jié)構(gòu)，抑制氯胺化過程中NDMA的形成。但是，混凝去除效果受水體本身前體類型和所投加混凝劑種類的影響。研究表明，在處理微污染原水時(shí)使用此類混凝劑并沒有出現(xiàn)NDMA增多的情況。范麗娟等[48-49]在研究PACl+聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDMDAAC)聯(lián)用強(qiáng)化混凝去除長(zhǎng)江微污染原水時(shí)發(fā)現(xiàn)，其NDMAFP從41.32 ng/L降至25 ng/L左右，其初步探究的原因是投加PACl引起了體系pH的改變，從而抑制了NDMA的生成。

研究表明，也可以通過混凝時(shí)添加非胺基陽離子聚合物強(qiáng)化去除NDMA的前體，在增強(qiáng)混凝效果的同時(shí)，避免NDMA前體的引入[1]。Ma等[50]通過使用殼聚糖(CTS)+聚合氯化鋁(PACl)配制而成的新型混凝劑CTSAC對(duì)銅綠微囊藻進(jìn)行混凝去除，結(jié)果表明，CTSAC對(duì)源自銅綠微囊藻的NDMA前體的去除效果達(dá)到了72%，主要?dú)w因于CTS和PACl的協(xié)同作用，其提高了CTSAC的吸附和電荷中和能力。因此，CTSAC對(duì)AOM低MW和高M(jìn)W級(jí)分的去除效率顯著提高，而單獨(dú)的PACl混凝在去除低MW AOM方面無效。強(qiáng)化混凝對(duì)NDMA前體的去除仍有很大的潛力，但混凝劑與前體之間的相互作用機(jī)制仍有待進(jìn)一步研究。

2.2 深度處理技術(shù)

2.2.1 活性炭吸附

Hanigan等[51]提出，活性炭介質(zhì)吸附期間可以更有效地去除NDMA前體。Beita-Sandí等[52]研究粉末活性炭(PAC)吸附對(duì)NDMAFP的影響發(fā)現(xiàn)，在PAC劑量為30 mg/L、接觸時(shí)間為4 h的反應(yīng)條件下，其去除效果高度依賴于水質(zhì)， PAC在處理廢水時(shí)去除NDMAFP的效率(50%～82%)顯著高于地表原水的去除效率(10%～30%)。同樣的研究表明，NDMA前體通過一系列過程(生物降解、光解和吸附)的自然衰減降低了它們的吸附性和PAC的去除率。此外，其研究還顯示，PAC對(duì)NDMAFP的總體去除取決于表面積、孔徑分布和碳零電荷點(diǎn)(pHPZC)的pH?？晌讲糠职ㄟM(jìn)入1～2 nm和<1 nm孔徑區(qū)域的前體，且表面積相同的堿性活性炭(pHPZC> 8)比酸性活性炭有著更好的NDMAFP去除效果。Hanigan等[51]的一項(xiàng)研究表明，在3、8 mg/L和75 mg/L的PAC下，NDMAFP分別降低了37%、59%和91%。Farré等[53]通過生物活性炭(BAC)減少NDMAFP的中試發(fā)現(xiàn)，其前體去除效率高于85%。但在這些研究中，難以分辨是通過活性炭吸附還是生物降解的方式來去除NDMA前體，以及這兩者之間去除效率的差異，因此，仍然需要進(jìn)行研究以充分闡明該過程。

2.2.2 膜過濾

微濾(MF)或超濾(UF)通常僅能去除粒徑較大的NDMA前體，且NDMAFP去除只有10%的去除率，而實(shí)驗(yàn)室和全規(guī)模研究報(bào)告的結(jié)果表明，大多數(shù)反滲透膜對(duì)NDMAFP的去除率超過97%[18]。但是，Sgroi等[26]的研究表明，RO滲透液仍然含有顯著濃度的NDMA前體，采用凈水處理的氯胺劑量消毒后，能夠產(chǎn)生NDMA，且其水平高于加利福尼亞(10 ng/L)飲用水的應(yīng)用要求。Ersan等[54]最近的一項(xiàng)研究調(diào)查了不同NF膜去除NDMA前體的去除效果，總前體去除效率在57%～83%，pH和 Ca2+濃度的增加也會(huì)增強(qiáng)NDMA前體的去除效果。目前，膜過濾技術(shù)對(duì)NDMA前體的去除率受膜材料、溫度、膜通量、pH、離子強(qiáng)度等多種參數(shù)的影響，且與NDMA前體物的粒徑尺寸大小有關(guān)。

2.2.3 UV高級(jí)氧化

為了與章節(jié)2.1.1中的UV預(yù)處理區(qū)分，此部分涉及的UV處理技術(shù)主要特指深度處理工藝中的UV照射。Sgroi等[26]和McCurry等[36]的研究表明，通過單一UV照射的方式只能對(duì)NDMA部分前體有效去除，在UV處理后仍存在顯著的NDMA形成潛力。因此，單獨(dú)的UV照射在減少NDMA生成方面并未有良好的去除效果。

目前，UV/H2O2聯(lián)用高級(jí)氧化技術(shù)越來越受到研究人員的重視，其在UV光降解前體物的同時(shí)，H2O2在UV的作用下產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的羥基自由基，進(jìn)一步加強(qiáng)了前體的去除效果。Sgroi等[26]在全規(guī)模再生水飲用回用系統(tǒng)中的研究表明，使用UV處理期間，H2O2的存在額外增加了22 ng/L 的NDMA形成，可使用更高劑量(1 000 mJ/cm2)抵消效果。但是，根據(jù)Zeng等[47]的研究，在模擬分配系統(tǒng)條件下，經(jīng)過高級(jí)氧化工藝(AOP)(UV/H2O2)設(shè)備處理，出水氯化后又有新的NDMA生成，且接近加利福尼亞州2個(gè)設(shè)施的飲用水應(yīng)用區(qū)域要求(10 ng/L)。因此，NDMA前體在典型的UV/H2O2處理工藝下可能無法做到完全去除，為了增強(qiáng)去除效果需額外增加功耗和成本。UV/H2O2處理前體物額外產(chǎn)生NDMA的機(jī)制需要進(jìn)一步研究。

2.3 各控制技術(shù)對(duì)比

現(xiàn)對(duì)凈水處理和污水處理中應(yīng)用于去除NDMA前體的技術(shù)進(jìn)行匯總。各處理工藝技術(shù)去除前體效率及工藝特點(diǎn)如表3所示。由表3可知，各種NDMA前體控制技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)較為突出，為達(dá)到最優(yōu)去除效果需根據(jù)待處理水質(zhì)實(shí)際情況，結(jié)合各控制技術(shù)特點(diǎn)，制定處理流程。預(yù)臭氧化、生物膜法、強(qiáng)化混凝、生物活性炭吸附、RO反滲透和UV/H2O2等控制技術(shù)在NDMA前體上表現(xiàn)出良好的去除效果，但在實(shí)際運(yùn)行中也出現(xiàn)了諸如投加劑量不當(dāng)導(dǎo)致的NDMA濃度升高(預(yù)臭氧和混凝)、作用機(jī)理尚不明確(生物活性炭吸附)、RO反滲透濃水處理(RO反滲透)以及處理能耗較大(UV/H2O2)等問題。

表3 不同水處理工藝去除NDMA效果及特點(diǎn)Tab.3 Effect and Characteristics of Different Water Treatment Processes on NDMA Removal

3 結(jié)論與展望

(1)NDMA前體的主要來源可分為藥品與個(gè)人護(hù)理品、天然有機(jī)物、藻源有機(jī)物和水處理材料，其前體物組成主要以低分子量(<1 kDa)和親水性的物質(zhì)為主。

(2)針對(duì)NDMA前體的控制問題，預(yù)處理中可采用預(yù)臭氧化、生物膜法、強(qiáng)化混凝等方法去除，深度處理中可采用生物活性炭吸附、RO反滲透和UV/H2O2等技術(shù)去除。但也存在著一些問題，如RO反滲透濃水的處理問題，以及UV/H2O2工藝處理過程中NDMA增加的問題。

(3)源自NOM和AOM的NDMA前體物，由于其本身成分的復(fù)雜性，現(xiàn)階段研究集中在分子量分布和親疏水性分析。為了日后能更好地制定相關(guān)NDMA類前體的標(biāo)準(zhǔn)限值和去除策略，需借助技術(shù)手段進(jìn)一步研究和表征這些物質(zhì)的顯著前體組成。

(4)以混凝為代表的采用混凝劑加陽離子聚合物助凝劑助凝等強(qiáng)化混凝等的前處理工藝可以有效減少NDMA的前體物數(shù)量，且可以減輕后續(xù)深度處理的運(yùn)行壓力，降低運(yùn)行成本，但是，混凝劑與前體之間的相互作用機(jī)制有待進(jìn)一步研究。