臭氧对陶瓷膜超滤-生物活性炭组合工艺效果的影响

利用处理量为3L/d的臭氧陶瓷膜-生物活性炭(BAC)(工艺Ⅰ)和陶瓷膜-BAC(工艺Ⅱ)2种组合工艺处理受污染的原水,研究了工艺对原水中浊度、氨氮和有机物的去除效果,同时考察了臭氧对膜通量和BAC的影响.结果表明,未投加臭氧和2.0mg/L臭氧投加量下,两种组合工艺可去除原水中96%以上的浊度.组合工艺均可去除原水中1.0~2.0mg/L的氨氮.提高溶解氧浓度至30mg/L可强化氨氮的去除能力,两种组合工艺可至少彻底去除5.5mg/L的氨氮.投加2mg/L臭氧后,工艺Ⅰ可去除原水中48.3%的总有机碳(TOC)和51.8%的UV254.工艺Ⅱ对TOC和UV254的平均去除率分别为51.1%和48.2%.臭氧对浊度的去除无影响,但臭氧可改变部分有机物的结构,减轻膜的有机物污染.与未投加臭氧的工艺Ⅱ相比,投加臭氧使工艺Ⅰ中的膜通量提高了25%~30%.但残留臭氧可能影响后续BAC中的微生物,对BAC去除氨氮和有机物的能力产生不利影响.     

臭氧/陶瓷膜对生物活性炭工艺性能和微生物群落结构影响

利用处理量为120m3/d的臭氧/陶瓷膜-生物活性炭(BAC)组合工艺处理微污染原水, 对工艺性能和BAC中的微生物多样性和种群结构进行了研究.结果显示,组合工艺可有效去除微污染原水中的有机物和氨氮.臭氧曝气提高了溶解氧浓度,改善了后续BAC工艺对氨氮的去除效果.组合工艺对氨氮和CODMn的总去除率分别约为90%和84%,其中BAC在污染物的去除中发挥了重要作用.组合工艺和传统工艺中BAC床层共检测到36个门类的细菌.与传统BAC工艺相比,臭氧/陶瓷膜降低了后续BAC中微生物群落结构的多样性和均匀度.组合工艺BAC中存在丰度较高的亚硝化单胞菌属和硝化螺旋菌属,可能对氨氮的去除具有重要的作用.臭氧/陶瓷膜对后续BAC中致病菌和条件致病菌有很好的预处理和抑制作用,显著降低了其相对丰度,提高了饮用水的生物安全性.     

UASB1-A/O-UASB2深度处理垃圾渗滤液

针对传统垃圾渗滤液生物处理TN去除率低、投加碳源成本高的问题,采用UASB1-A/O-UASB2(单级上流式厌氧污泥床+缺氧/好氧+后置上流式厌氧污泥床)工艺处理实际垃圾渗滤液,实现NH₄+-N和TN的同步深度脱除,并且定量解析了A/O反应器实现并维持稳定短程硝化的影响因素. 结果表明:以V(垃圾渗滤液)∶V(生活污水)为1∶5的混合液作为进水,其ρ(COD_Cr)、ρ(TN)和ρ(NH₄+-N)分别为1 700~1 800、660~700和650~680 mg/L,最终出水COD_Cr、TN和NH₄+-N去除率均在95%以上,出水ρ(TN)为38 mg/L,满足GB 16889—2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》的排放要求. 在好氧反应器中,FA(游离氨)与FNA(游离亚硝酸)对NOB(硝化细菌)的联合抑制作用是实现NO₂--N积累率稳定在80%以上的主要原因,而产生的NO₂--N和NO₃--N可在UASB2中以难降解的有机物为碳源,通过反硝化途径被去除. 研究显示,组合系统可实现对TN的深度去除.      

臭氧投加量对臭氧生物活性炭工艺处理水库水影响的中试

臭氧投加量是O₃/BAC(臭氧/生物活性炭)工艺中的重要参数,直接影响净水效果和处理费用. 试验分别采用预臭氧+常规工艺+生物活性炭工艺(下称工艺Ⅰ)和常规工艺+主臭氧+生物活性炭工艺(下称工艺Ⅱ),以COD_Mn和浊度的去除率、UV₂₅₄降幅为评价指标,确定了O₃/BAC工艺中最佳预臭氧投加量和最佳主臭氧投加量,并分别对比了臭氧投加前后工艺Ⅰ和工艺Ⅱ对污染物的去除效果. 结果表明:工艺Ⅰ中,最佳预臭氧投加量为0.78mg/L,该预臭氧投加量下COD_Mn去除率和UV₂₅₄降幅分别较无预臭氧工艺提高28.8%和43.7%;工艺Ⅱ中,最佳主臭氧投加量为1.20mg/L,该主臭氧投加量下COD_Mn去除率和UV₂₅₄降幅分别较无主臭氧工艺提高44.8%和73.3%. 可见,在合适的臭氧投加量下,O₃/BAC工艺能够高效去除丹江口水库水中的有机污染物,使水质得到显著改善,投加主臭氧的工艺Ⅱ对污染物的去除效果比投加预臭氧的工艺Ⅰ更好.      

含铁、锰水源水深度处理工艺的运行实验研究

对铁、锰含量较高又存在有机微污染的原水进行深度处理的生产规模的净水厂（规模10m^3/h），进行了运行效能的试验研究。该水厂由射流曝气→砂滤罐→臭氧接触氧化罐→生物活性炭滤罐→木鱼石滤罐→紫外线照射清水箱等处理单元组成。通过曝气充氧－砂滤预处理，去除溶解性的二价铁60％以上,关剩余臭氧的量为0.4mg/L（相应的臭氧投量为：4mg/L)的条件下，经臭氧接触氧化和生物活性炭过滤，在HRT20min时，可去除铁锰高达100％，CODMn的去除率达90%左右。     

不同氧化剂降低膜污染效果的研究

采用不同的氧化剂预处理黄浦江原水后进行微滤膜(MF)膜过滤试验,考察预氧化对有机物的去除作用,及其对MF膜过滤特性的影响.结果表明,3种不同氧化剂对有机物的去除效果存在较大差别.臭氧投量在0.5~3.0mg/L范围内,臭氧对DOC和UV254的去除率最高分别为10%和71%;而氯和高锰酸钾对有机物的去除效果则较差.臭氧可将大分子有机物转变成小分子有机物,将大部分疏水性有机物氧化成亲水性有机物.这种有机物组成结构的改变对膜过滤特性产生影响,明显降低了膜污染,膜污染下降率最高可达到22.7%.氯和高锰酸钾的氧化性相对较弱,仅能去除少部分疏水性有机物,对膜污染有较小减缓作用,膜污染下降率最高分别为9%和8.5%.     

印染废水回用的反渗透预处理技术

针对印染废水回用时水中有机物浓度、盐度和色度高等问题,以苏南某污水处理厂中试试验基地(70%以上为印染废水)二级生化出水为研究对象,对混凝沉淀-超滤(以下称组合工艺1)、BAC(生物活性炭滤池)-超滤(组合工艺2)和混凝沉淀-BAC-超滤(组合工艺3)3种工艺进行比较研究,系统考察其作为反渗透预处理技术的可行性. 结果表明:组合工艺3对印染废水二级生化出水中COD_Cr、TCU(真色)及浊度的平均去除率分别为53.0%、49.2%和99.5%,UV₂₅₄下降了50.0%,均高于其他2个组合工艺. 对超滤膜表面污染阻力分布的测定可知,组合工艺3中不可逆污染造成膜污染的程度最轻. 此外,3种组合工艺的出水通过反渗透装置后的平均脱盐率分别为98.0%、97.5%和98.2%. 可见,针对该研究中涉及的二级生化出水,组合工艺3预处理工艺是反渗透预处理的最佳工艺.      

生物活性炭投加量对垃圾渗滤液处理效果的影响

试验对比了不同生物活性炭(biological activated carbon,BAC)投加量对垃圾渗滤液去除COD效果的影响.每升活性污泥中活性炭投加量为0、100、300 g的反应器处理垃圾渗滤液100个周期平均COD去除率分别为12.9%、19.6%、27.7%,表明BAC可以去除部分难降解有机物,并且COD去除率与投加量呈正相关关系.曝气8 h反应器中二氧化碳(CO2)产生量依次为109、193、306 mg,表明生物分解量也与投加量呈正相关关系.分析认为COD去除率与投加量的正相关关系是由于吸附与生物再生的共同作用导致,生物再生是BAC能够生物分解难降解有机物的根本原因.     

臭氧活性炭工艺中卤乙酸生成潜能与相对分子质量分布关系的研究

通过臭氧生物活性炭和微曝气生物活性炭(O₃/BAC和micro-aeration/BAC)2套工艺研究其对不同相对分子质量有机物去除特点和不同相对分子量有机物生成的卤乙酸及其去除特性.结果表明,O₃/BAC工艺对相对分子质量区间>30×10³的有机物去除率超过90%.O₃/BAC与micro-aeration/BAC出水中,UV₂₅₄值表示相对分子质量<103的有机物超过50%,相对分子量区间在10×10³～30×10³的有机物占20%～30%;在O₃/BAC和微曝气/BAC工艺出水中,以相对分子质量<10³的有机物生成的卤乙酸最多,生成DCAA、TCAA、DBAA分别为97.00、38.55、2.10μg/L和104.00、42.75和2.92μg/L;采用各处理单元不同分子量有机物与氯反应生成的DCAA、TCAA、DBAA和THAAs与相对应的UV₂₅₄值进行线性拟合,相关系数分别为0.827、0.851 3、0.815 7和0.878.UV₂₅₄与臭氧生物活性炭处理工艺出水中的卤乙酸生成潜能具有较好的线性关系.     

Drinking water production by ultrafiltration of Songhuajiang River with PAC adsorption

In recent years, membrane ultrafiltration （UF） of surface water for drinking water treatment has become a more attractive technology worldwide as a possible alternative treatment to conventional clarification. To evaluate the performance of ultrafiltration membranes for treatment of surface water in North China, a 48-m^2 low pressure hollow fiber membrane ultrafiltration pilot plant was constructed. Ultrafiltration was operated in cross-flow and with powdered activated carbon （PAC） adsorption. Turbidity was almost completely removed to less than 0.2 NTU （below Chinese standard 1 NTU）. It was found that PAC addition enhanced organic matter removal. The combined process of PAC/UF allowed to 41% removal of CODMn, 46% removal of DOC and 57% decrease in UV254 absorbance. The elimination of particles, from average 12000/ml in the raw water to approximately 15/ml in the permeated, was observed. When PAC concentration was below 30 mg/L, backwashing could recovery the membrane flux with backwash interval/backwashing duration of 1/30.     

Drinking water production by uitrafiltration of Songhuajiang River with PAC adsorption

In recent years, membrane ultrafiltration (UF) of surface water for drinking water treatment has become a more attractive technology worldwide as a possible alternative treatment to conventional clarification. To evaluate the performance of ultrafiltration membranes for treatment of surface water in North China, a 48-m2 low pressure hollow fiber membrane ultrafiltration pilot plant was constructed. Ultrafiltration was operated in cross-flow and with powdered activated carbon (PAC) adsorption. Turbidity was almost completely removed to less than 0.2 NTU (below Chinese standard 1 NTU). It was found that PAC addition enhanced organic matter removal. The combined process of PAC/UF allowed to 41% removal of CODMn 46% removal of DOC and 57% decrease in UV254 absorbance. The elimination of particles, from average 12000/ml in the raw water to approximately 15/ml in the permeated, was observed. When PAC concentration was below 30 mg/L, backwashing could recovery the membrane flux with backwash interval/backwashing duration of 1/30.     

生物活性炭工艺深度处理丹江口水库水的中试

活性炭过滤是饮用水深度处理的重要工艺,其中滤速、炭层高度、温度和炭龄是影响活性炭滤池运行效果的关键因素. 以丹江口水库水为处理对象,以混凝-沉淀-砂滤出水作为炭滤池进水,以高锰酸盐指数和UV₂₅₄去除率为评价指标,考察2011年4月—2013年5月取自北京某水厂的新炭、1年炭、3年炭和5年炭(2011年5月时炭龄)对水中有机物的去除效果. 结果表明,随着滤速的增大,有机物去除率降低;活性炭炭柱滤速为8 m/h时,高锰酸盐指数和UV₂₅₄去除率分别为41.9%和41.2%,能够获得较好的处理效果. UV₂₅₄去除率随总炭层高度的增大而增大. 随着炭层高度的增加,单位高度活性炭滤料对UV₂₅₄的去除率降低.夏季高温期,1年炭对高锰酸盐指数和UV₂₅₄的去除率分别为44.2%~57.4%和38.5%~53.1%,高于其在冬季低温期的去除率(38.9%~51.1%和31.7%~45.5%). 活性炭在使用初期,主要依靠吸附作用去除有机物;随着使用年限的增长,活性炭的生物载体作用日益明显,生物作用占主导地位,炭龄对有机物去除效果的影响变小,不同炭龄活性炭的处理效果差异不大,可适当延长活性炭的使用年限,降低处理成本.      

部分亚硝化-厌氧氨氧化处理磁混凝生活污水

以磁混凝预处理后的生活污水为处理对象,构建了部分亚硝化-厌氧氨氧化分体式反应器,通过曝气调控与生物强化促进部分亚硝化反应的稳定进行,并耦合厌氧氨氧化反应进行深度脱氮.近100d的运行结果表明,在生物强化和间歇曝气的控制条件下,亚硝酸盐积累率达到了89.93%;提高亚硝化反应器中曝气阶段溶解氧浓度（从0.6~0.8mg/L升高至1.0~1.2mg/L）有利于氨氮与总氮去除.该系统最高能够去除95.45%的氨氮和86.28%的总氮,实现了稳定、高效脱氮;磁混凝预处理后的生活污水在亚硝化反应器中,间歇曝气条件促进了残留的溶解性有机物为反硝化提供碳源,COD总去除率达到64.65%~74.42%,并且亚硝化反应器出水与系统最终出水的有机物组分相似,主要为难降解有机物.     

部分亚硝化-厌氧氨氧化处理磁混凝生活污水

以磁混凝预处理后的生活污水为处理对象,构建了部分亚硝化-厌氧氨氧化分体式反应器,通过曝气调控与生物强化促进部分亚硝化反应的稳定进行,并耦合厌氧氨氧化反应进行深度脱氮.近100d的运行结果表明,在生物强化和间歇曝气的控制条件下,亚硝酸盐积累率达到了89.93%;提高亚硝化反应器中曝气阶段溶解氧浓度（从0.6~0.8mg/L升高至1.0~1.2mg/L）有利于氨氮与总氮去除.该系统最高能够去除95.45%的氨氮和86.28%的总氮,实现了稳定、高效脱氮;磁混凝预处理后的生活污水在亚硝化反应器中,间歇曝气条件促进了残留的溶解性有机物为反硝化提供碳源,COD总去除率达到64.65%~74.42%,并且亚硝化反应器出水与系统最终出水的有机物组分相似,主要为难降解有机物.     

膜-生物反应器处理微污染水源水的运行特性

考察了悬浮生长型MBR和3种附着生长型MBR处理人工模拟微污染水源水时的运行特性.结果表明,4种MBR对氨氮的去除率均可达到85%～90%.投加块状填料和粉末活性炭(PAC)的MBR对有机污染物去除率较高;投加沸石粉的MBR和悬浮生长型MBR有机物去除效果较前两者低.当水力停留时间(HRT)为2～4h时,HRT对MBR有机物和氨氮的去除效果影响很小.PAC投加量及其饱和程度会影响PAC-MBR系统对有机物特别是UV₂₅₄的去除率.当PAC投加量提高到1000mg/L以上时,PAC饱和前UV254的去除率可较块状填料-MBR提高约25%; PAC饱和后,两系统对有机物的去除效果相差不大.对于连续运行中膜的过滤性能,投加PAC和块状填料的MBR与悬浮生长型MBR相差不大,而沸石粉-MBR最低.改变PAC投加量对PAC-MBR中膜过滤性能的影响不大.     

改性竹炭生物滤池处理微污染原水的实验研究

以微污染原水中污染物质为去除目标,以廉价和资源丰富的竹炭为原料,通过微波辅助铁钴复合改性,制备了改性竹炭水处理材料,并应用于生物滤池中对微污染原水进行了实验研究。结果表明：在稳定运行条件下改性竹炭生物滤池对浊度、NH4＋－N及CODMn的平均去除率分别为84％、81％和74.5％,且随着运行时间的推移,改性竹炭生物滤池后期出水水质稳定：浊度＜1.0 NTU,NH4＋－N ＜0.5 mg／L,CODMn ＜1.0 mg／L。因此改性竹炭作为生物滤池填料应用于微污染原水处理是可行的。     

生物活性炭老化对滤池过滤阻力和处理效果的影响

利用饮用水厂运行10年的生物活性炭(BAC)装填滤柱,研究活性炭老化对滤柱过滤阻力和处理效果的影响.结果表明,活性炭老化会产生大量小粒径颗粒炭,沉积于活性炭池表层的小粒径颗粒炭产生的过滤阻力是滤柱总阻力的主要来源,其比阻约为底层炭的22倍.强化反冲洗仅可降低初始过滤阻力,移除表层细炭是降低活性炭滤池阻力的有效方法.强化反冲洗对滤柱过滤性能无显著影响.移除表层细炭后,老化活性炭滤柱对总有机碳的去除率由24.71%下降至7.04%,而后恢复至移除前的水平.移除表层炭后老化活性炭对UV₂₅₄和大于2μm颗粒数的去除率与对照组活性炭相似.降低活性炭滤池的反冲强度、延长过滤周期是延长老化活性炭寿命的有效方法.     

Drinking water treatment using a submerged internal-circulation membrane coagulation reactor coupled with permanganate oxidation

A submerged internal circulating membrane coagulation reactor(MCR) was used to treat surface water to produce drinking water. Polyaluminum chloride(PACl) was used as coagulant,and a hydrophilic polyvinylidene fluoride(PVDF) submerged hollow fiber microfiltration membrane was employed. The influences of trans-membrane pressure(TMP), zeta potential(ZP) of the suspended particles in raw water, and KMnO_4 dosing on water flux and the removal of turbidity and organic matter were systematically investigated. Continuous bench-scale experiments showed that the permeate quality of the MCR satisfied the requirement for a centralized water supply, according to the Standards for Drinking Water Quality of China(GB 5749-2006), as evaluated by turbidity(1 NTU) and total organic carbon(TOC)(5 mg/L)measurements. Besides water flux, the removal of turbidity, TOC and dissolved organic carbon(DOC) in the raw water also increased with increasing TMP in the range of 0.01–0.05 MPa. High ZP induced by PACl, such as 5–9 mV, led to an increase in the number of fine and total particles in the MCR, and consequently caused serious membrane fouling and high permeate turbidity.However, the removal of TOC and DOC increased with increasing ZP. A slightly positive ZP, such as 1–2 mV, corresponding to charge neutralization coagulation, was favorable for membrane fouling control. Moreover, dosing with KMnO_4 could further improve the removal of turbidity and DOC, thereby mitigating membrane fouling. The results are helpful for the application of the MCR in producing drinking water and also beneficial to the research and application of other coagulation and membrane separation hybrid processes.     

Changes in different organic matter fractions during conventional treatment and advanced treatment

XAD-8 resin isolation of organic matter in water was used to divide organic matter into the hydrophobic and hydrophilic fractions. A pilot plant was used to investigate the change in both fractions during conventional and advanced treatment processes. The treatment of hydrophobic organics (HPO), rather than hydrophilic organicas (HPI), should carry greater emphasis due to HPO’s higher trihalomethane formation potential (THMFP) and haloacetic acid formation potential (HAAFP). The removal of hydrophobic matter and its transmission into hydrophilic matter reduced ultimate DBP yield during the disinfection process. The results showed that sand filtration, ozonation, and biological activated carbon (BAC) filtration had distinct influences on the removal of both organic fractions. Additionally, the combination of processes changed the organic fraction proportions present during treatment. The use of ozonation and BAC maximized organic matter removal e ciency, especially for the hydrophobic fraction. In sum, the combination of pre-ozonation, conventional treatment, and O3-BAC removed 48% of dissolved organic carbon (DOC), 60% of HPO, 30% of HPI, 63% of THMFP, and 85% of HAAFP. The use of conventional treatment and O3-BAC without pre-ozonation had a comparable performance, removing 51% of DOC, 56% of HPO, 45% of HPI, 61% of THMFP, and 72% of HAAFP. The e ectiveness of this analysis method indicated that resin isolation and fractionation should be standardized as an applicable test to help assess water treatment process e ciency.     

陶瓷膜组合工艺对自来水厂排泥水的处理效果

研究了陶瓷膜组合工艺对南方某自来水厂排泥水的净化处理效果,主要工艺单元包括混凝、臭氧氧化、超滤陶瓷膜与活性炭过滤,实现排泥水资源回收利用。采用规模为10 m3/d中试装置,陶瓷膜通量为100 L/（m2·h）,跨膜压差TMP<30 kPa。考察了组合工艺对浊度、色度、有机物（COD_Mn）、氨氮、土臭素（GSM）、二甲基三硫醚（DMTS）、2-甲基异莰醇（2-MIB）、药物和个人护理产品（PPCPs）和内分泌干扰物（EDCs）等污染物的去除效果。结果表明:经中试工艺处理后,出水指标均达到GB 5749—2006《生活饮用水卫生标准》。中试工艺对浊度、色度、COD_Mn和氨氮的平均去除率分别为99%、100%、75.9%和72.3%,对PPCPs、EDCs、DMTS和2-MIB的平均去除率分别为95.4%、78.3%、90.3%和100%,处理效果显著优于该自来水厂现有排泥水处理工艺。原位臭氧氧化还能够有效缓解膜污染。中试结果表明,臭氧/陶瓷膜和活性炭过滤组合工艺回收处理自来水厂排泥水在技术上稳定可行。