分子水平解析沉淀污泥水回用中溶解性有机物去除与消毒副产物控制的预处理策略

本研究通过荧光光谱和傅里叶变换离子回旋共振质谱（FT-ICR MS）技术，系统评估了预沉淀和预混凝对沉淀污泥水（SSW）中溶解性有机物（DOM）的去除机制及消毒副产物（DBPs）生成的影响。研究发现SSW富含蛋白质类物质及含氮/硫的芳香结构化合物，预混凝通过絮体破碎再凝聚显著提升DOM去除效果，而直接回用会大幅增加三卤甲烷（THMs）的细胞毒性风险。研究为常规水厂低成本安全回用SSW提供了分子层面的理论依据。

　　

Highlight

本研究首次在分子层面揭示了沉淀污泥水（SSW）预处理过程中溶解性有机物（DOM）的动态行为：

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  预沉淀导致残留混凝剂流失，选择性清除酪氨酸类蛋白组分和含硫不饱和芳香化合物，但会生成含氮单宁酸残留物

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  预混凝通过絮体破碎-再凝聚机制高效去除含氮/硫脂质和蛋白质类物质

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  直接回用使三卤甲烷（THMs）浓度激增，预沉淀回用的水质风险甚至高于直接回用

分子特性解析

FT-ICR MS数据显示SSW富含三大类物质：

1. 1.

   缺氧型脂质：氧含量低且芳香度高的不饱和烃类

2. 2.

   杂原子化合物：含CHON/CHOS的芳香结构物质

3. 3.

   蛋白荧光组分：酪氨酸/色氨酸类物质（3D-EEM验证）

消毒副产物预警

预混凝回用组THMs生成潜能降低23%，但预沉淀组反而升高17%。细胞毒性计算表明，预沉淀回用组的风险指数是原水的1.8倍，这与其残留的含氮芳香前体物直接相关。

Conclusion

对常规水厂的启示：

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  预混凝是性价比最优的回用方案

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  必须监控含硫芳香物的转化路径

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  分子量<3kDa的含氮组分是DBPs关键前体

（注：翻译严格保留FT-ICR MS、3D-EEM等技术术语的英文缩写，THMs等消毒副产物名称采用首字母大写形式，分子量单位使用³kDa规范表达）