紫外线消毒对再生水中微生物生长分泌特性的影响

膜污堵是阻碍污水再生处理反渗透（RO）系统稳定、高效运行的突出问题。前期研究表明,RO系统常用的氯消毒预处理会导致微生物群落结构及代谢产物分泌特性发生显著改变,从而引起严重的生物污堵。为优化污水再生处理RO系统的预处理工艺选择,该研究全面考察了紫外线消毒对再生水中细菌的生长、群落结构和分泌特性的影响。结果表明:紫外线剂量为20,40,80 mJ/cm2时,对膜生物反应器出水中细菌的灭活率分别可达1log、3log、4log。紫外消毒后,存活细菌再培养时其生长迟滞期变长,稳定期细菌数量在紫外线剂量为40,80 mJ/cm2时分别比对照组降低18.6%和19.2%。高紫外线剂量下（40,80 mJ/cm2）,变形菌门、β-变形菌纲、詹森菌属相对丰度有所增加。分泌特性方面,细菌胞外多聚物含量随紫外线剂量升高先减少后增多,且其中大分子物质增多,并表现出更强的RO膜污堵潜势。     

紫外线辐射对活性污泥除磷性能的增强作用

通过菌群监测实验和理论分析,研究了适当剂量紫外线辐射对活性污泥除磷性能的增强作用.结果表明,采用适当剂量的紫外线辐射(20W紫外线杀菌灯辐射0.5min),能够使活性污泥的TP去除率提高4%～8%.受辐射后活性污泥中G⁺菌属和N⁺菌属含量增高,是其除磷性能得以增强的重要原因.紫外线不是通过辐射诱变细菌,而是通过杀死或抑制活性污泥中除磷菌属的营养物质竞争菌群-非聚磷菌群,为除磷菌属提供一个迅速生长的优化环境,增强活性污泥的除磷性能.     

再生水中5种抗生素抗性菌的紫外线灭活及复活特性研究

抗生素抗性菌作为再生水中的新兴污染物而受到广泛关注.为探明紫外线对抗生素抗性菌的灭活和消毒后抗性菌的复活潜能,研究了以城市污水为水源的再生水(简称"再生水")中青霉素抗性菌、氨苄青霉素抗性菌、头孢氨苄抗性菌、氯霉素抗性菌和利福平抗性菌的紫外线灭活特性,并考察了再生水中的抗生素抗性菌在黑暗条件下的复活潜能.结果表明,20mJ·cm-2紫外线消毒剂量下,实际再生水中青霉素抗性菌、氨苄青霉素抗性菌、头孢氨苄抗性菌和氯霉素抗性菌的灭活率均高于4-log,与总异养菌群灭活率相当,而利福平抗性菌的灭活率(3.7-log)略低于总异养菌群.紫外线消毒后,再生水静置22 h后,抗生素抗性菌普遍出现复活现象,当紫外线消毒剂量为常规剂量20 mJ·cm-2时,消毒后再生水中的抗生素抗性菌菌落形成能力高达3-log.因此,常规的紫外线消毒剂量不能有效控制再生水储存或运输过程中抗生素抗性菌的复活.     

内循环生物流化床反应器流体力学特性的数值模拟

首先采用气、液两相模型对7组结构参数的反应器进行模拟计算,然后根据计算结果选择了一组较优的结构参数进行气、液、固3相的数值模拟计算.结果表明,通过数值模拟方法对内循环生物流化床反应器流体力学特性进行计算可获得优化的反应器结构参数;明确了循环挡板的长度及位置对反应器内液相流场分布的影响较为显著的事实;同时指出固相颗粒的加入对反应器内液相流速的分布几乎没有影响,固相含率较高的区域在反应器升流区.     

生物膜—膜生物反应器脱氮除磷性能

在膜生物反应器中投加聚乙烯悬浮填料,考察生物膜—膜生物反应器对生活污水中污染物质去除效果.结果表明,投加悬浮填料使膜生物反应器去除有机污染物质的能力得到增强,总氮、总磷的平均去除率由45.5%和47.2%分别增至57.4%和71.8%.投加悬浮填料还可以延缓膜污染,膜生物反应器中膜丝比流量在试验结束时为0.1L/(hkPa),而未投加悬浮填料的膜生物反应器中膜丝比流量降至0.036L/(hkPa).     

浸没式膜生物反应器中气含率的研究

通过对浸没式膜生物反应器中总平均气相含率、下降区气含率和上升区气含率的测量和研究,实验表明:反应器运行的适宜工况流量为:100~300 m3/h之间,曝气量:2.5~7.5 m3/h;验证了静压差法测量气含率的方法在膜生物反应器中的适用性;根据测量数据分析得出膜生物反应器中总平均气含率随曝气量的增大而增加,整个下降区气含率及计算得到的上升区气含率都稳定增大,但下降区内部每段气含率呈现余弦曲线的变化规律。     

氯对紫外线灭活枯草芽孢杆菌的协同作用

以枯草芽孢杆菌为研究对象,研究了紫外线和氯单独及联合作用时的灭菌效果.结果表明,单独氯消毒时,对枯草芽孢杆菌的灭活效果很低,CT值为300(mg·min)/L时,灭活率仅为0.53个对数级;单独紫外线消毒对枯草芽孢杆菌有较好的灭活效果,紫外线剂量为40mJ/cm²时,对其有3.3个对数级的灭活效果.紫外线和氯联合消毒时,对枯草芽孢杆菌的灭活效果大大增强,当紫外线剂量为40mJ/cm²,氯的CT值为300(mg·min)/L时,对枯草芽孢杆菌的灭活率可达6.2个对数级,远高于二者单独作用效果之和.紫外线与氯的作用顺序对消毒效果有明显影响,以先紫外线照射后再加氯的效果最好.通过Berenbaum公式计算可知,紫外线与氯联合灭菌是一种协同作用,并且随着紫外线剂量及氯投量的增加,协同作用增强.     

紫外线与消毒剂联合作用于黄浦江源水的研究

针对黄浦江源水砂滤出水,进行了紫外线单独作用的研究,同时对于紫外线与消毒剂联合消毒时消毒剂的投加方式对灭菌作用和消毒副产物的影响进行了研究。实验结果表明:当紫外线剂量达到42 mJ/cm2时出水水质已达到了生活饮用水卫生标准中对细菌总数和大肠杆菌数的要求,且在相同紫外剂量下,高强度时对细菌的灭活效果要好于低强度时的效果;先紫外消毒后消毒剂消毒对于微生物具有很好的杀灭作用,但是不能减少消毒副产物的产生;紫外线和消毒剂同时作用对于微生物的杀灭作用不佳,但是出水的消毒剂余量高,消毒副产物量少,这样有利于出水的安全稳定性;先消毒剂消毒再紫外消毒,发现对于消毒副产物没有多大的降解作用,更浪费了高的紫外剂量。     

LED-紫外线/氯高级氧化降解苯妥英钠特性

发光二极管(light emitting diode,LED)作为新型紫外线光源,其与活性氯联用的LED-紫外线/氯高级氧化技术可协同高效降解抗惊厥药微量污染物苯妥英钠(phenytoin sodium,PHT)。LED-紫外线剂量为0. 82 J/cm~2时,LED-紫外线/氯高级氧化对水中的PHT去除率到62%,远高于单独氯化和单独LED-紫外线处理的加和。降解动力学研究发现:LED-紫外线/氯高级氧化降解PHT符合准一级反应动力学。280 nm LED作为光源的LED-紫外线/氯相比310 nm LED-紫外线/氯有更好的PHT去除效果。与LED-紫外线/H_2O_2和LED-紫外线/过硫酸盐相比,氧化剂(氯、H_2O_2和过硫酸盐)浓度为0. 282 mmol/L时,LED-紫外线/氯高级氧化降解PHT的准一级反应动力学常数(0. 096 min~(-1))远高于LED-紫外线/H_2O_2和LED-紫外线/过硫酸盐,分别是其3. 7倍和3. 0倍。优化氯投加量发现,LED-紫外线/氯高级氧化在较低氯投加量(10 mg/L)条件下即可高效降解PHT。对PHT毒性变化研究发现,氯化作用降解PHT过程中,可生成具有急性毒性的中间产物,且持续累积。LED-紫外线/氯高级氧化降解PHT在较低紫外线剂量(0. 08 J/cm~2)下生成了具有急性毒性的中间产物,随着紫外线剂量增加至0. 41 J/cm~2,毒性中间产物被有效去除。     

厌氧悬浮床反应器的膨胀模型研究

从反应器理论上对高效厌氧反应器流动状态进行研究和分析,提出在化工过程理论中固定床和流化床之间实际上还存在着一个过渡区,生物反应器在过渡区的行为是以往研究的空白。经过对反应器过渡区流动状态细致研究,提出悬浮床反应器的概念。进而对生物颗粒沉降、悬浮床反应器膨胀率等基本特性进行了数学模型的研究,并通过实验予以验证。从实验角度证实厌氧悬浮床反应器的流态状态的优越性。     

一体化活化硅藻土反应器应用于污水深度处理的中试研究

开发了一种新型的污水深度处理反应器--一体化活化硅藻土反应器,并对其性能和净水效果进行了研究.结果表明:与常用的混凝剂PAC、硫酸铝相比,活化硅藻土对污水厂尾水中的SS、NH3-N、COD、BOD5、TP、TN、UV254等污染物指标的去除效果更好且其处理成本也较低;当原水流量和水质变化时,一体化活化硅藻土反应器具有一...     

紫外、臭氧复合对饮用水的杀菌除微污染实验

以可在线产生O3的反应器为依托 ,变换反应器中的不同工艺条件 ,分别对UV、O3、UV/O3、UV/在线O3等不同工艺条件对总细菌数、E .coli的杀灭和对微污染物 2 ,4 二氯酚的降解规律进行研究 .结果表明 ,UV/O3可以有效杀菌和降解微污染物 ;在循环实验中 ,反应器水流速在 40 0L·h- 1时 ,该反应器可有效产生在线O3,其在线O3对杀菌和除微污染均有一定的增效作用 .实验证明 ,UV/O3复合处理是一种很有前景的饮用水杀菌、除微污染的技术 .     

紫外光降解反应器去除氯苯气体模型的建立与应用

从光化学反应过程出发,基于线性光源球面辐射能量分布（LSSE）,以反应器内部空间的辐射能吸收密度、空塔停留时间、进口浓度等为主要参数,建立了气相环境中紫外光化学反应器去除氯苯的数学模型.结果表明,建立的模型能很好地模拟和预测紫外光化学反应器对氯苯气体的去除性能.氯苯气体的紫外光化学反应表现出一级反应动力学的特征.该模型包含了紫外光降解反应器设计的主要参数,同时被用于预测了反应器在不同进口浓度和不同空塔停留时间条件下的出口氯苯浓度,进而获得不同进口浓度达标排放所需要的最小空塔停留时间,为气相污染物的紫外光降解反应器的设计与运行提供了重要的理论指导.     

ABR反应器的结构参数对流动及混合特性的影响

为了改善ABR反应器的设计和运行,在实验室条件下,通过CFD(computational fluid dynamics,计算流体力学)技术和RTD(停留时间分布)曲线测试技术,分析不同结构参数下ABR反应器的流动和混合特性. 在此基础上,结合理论分析,确定ABR的最佳隔室数量. 结果表明:在反应器有效容积不变的情况下,随着ABR反应器内隔室数量由3个增至6个,ABR反应器内死区容积所占比例由15.51%降至1.87%,Pez(Peclet准数)由8.47升至16.67,N(串联数)由4.80升至8.88;隔室数量由3个增至4个、4个增至5个、5个增至6个时,死区容积所占比例的降幅分别为44.00%、74.50%、15.40%,Pez的增幅分别为36.88%、42.17%、32.57%,而N的增幅则分别为36.07%、1.95%、1.67%. 与5个隔室的ABR反应器相比,6个隔室的ABR反应器在死区容积所占比例、Pez和N等指标上尽管有所改善,但改善幅度已显著降低. 通过理论分析与混合参数模拟结果相结合,共同确定ABR反应器的最佳隔室数量为4个或5个.      

圆筒形电化学反应器中有机物电催化的传递特性研究

研究了圆筒形电化学反应器内有机物在电化学降解过程中的传递特性.假设废水以平推流方式通过圆筒形反应器,由电催化过程的质量守恒和法拉第定律导出浓度、电流强度随废水停留时间的变化规律.根据废水中有机物的电化学降解和有机物氧化分解的关系将浓度分布转换成COD分布,并考察了扩散对COD、电流强度分布的影响理论模型和实验数据表明,在传质控制条件下忽略与不忽略扩散的影响,COD、电流强度的分布遵循不同的指数关系.理论模型与实验数据的平均误差为8.6%;极限电流随电解质流量的变化而改变.     

水处理光电催化反应器内部结构优化布设机理探讨

光电催化(PEC)反应器内部结构的优化布设对水中污染物的降解效率至关重要.本文采用氧化还原法制备了一种蓝色TiO_2纳米管阵列电极板,探究了PEC反应器内各布设因素对亚甲基蓝(MB)降解效果的影响.结果表明,阳极板与光源中心距离的减小、阳极板旋转角度的减小及阳极板数量的增加均会导致MB降解速率的加快.进一步分析表明,各布设因素对MB的降解影响均可归因为紫外(UV)辐照强度.MB的PEC降解速率与阳极板表面UV辐照强度呈线性正相关,其线性拟合公式的斜率(0.00219)和截距(0.0049)分别反映了UV光子应用于阳极催化氧化和直接光降解MB的相对效果,揭示了各反应对MB降解速率的贡献.此外,不同内径(64、72和80 mm)的PEC反应器对比结果表明,反应器内径越小,MB降解速率越快,但内径为80 mm的反应器降解MB的单位电能消耗(E_(EO))最低(17.24 kWh·m~(-3)·order~(-1)).最后,量化分析了不同内径反应器中阳极催化氧化和直接光降解对MB降解速率的贡献,为PEC反应器的优化设计提供了重要参考.     

优化内浸式Ce掺杂ZnO光催化降解罗丹明B

采用沉淀法优化制备了纳米级Ce掺杂ZnO，利用BET，XRD，SEM，ICP-AES，UV-Vis DRS，FT-IR等手段对催化剂结构形态组成进行表征.提出内浸式光催化降解模式，考察液层厚度对透光率的影响，优化了Ce掺杂ZnO光催化降解罗丹明B实验条件，分析了其动力学和机理.结果表明，Ce掺杂比为3%（n：n），500℃热处理2h活性最高.催化剂呈球状，尺寸均匀，粒径80~100nm，BET比表面积12.9m²/g，测定掺杂量和理论值一致，Ce掺杂增加了光吸收.悬浮液"遮挡效应"对光透过率衰减显著，催化剂浓度为0.1g/100mL时UV₂₅₄处光衰减率达到溶液的3倍.内浸式光催化降解1.0×10^-5mol/L罗丹明B溶液，在15W紫外灯，pH值为7，温度30℃，催化剂投加量0.1g/250mL条件下，70min降解率达到92.5%，6次套用降解率保持在80%以上，降解过程符合一级动力学，反应速率常数0.05min^-1.     

软锰矿浆烟气脱硫反应器内气-液两相流的数值模拟

为了揭示喷射鼓泡反应器内流动结构和气液分散特性,为该反应器的优化设计提供理论指导,应用计算流体动力学(CFD)方法对反应器内气液两相流动结构进行了数值模拟,并提出气含率方差概念用于定量描述气相分散程度。着重考虑了搅拌转速和表观气速对通气功率、整体气含率和气相分散程度的影响。结果表明:流场的重要特征与前人的类似实验结果和数值模拟结果一致;数值模拟能很好地捕捉了六直叶圆盘涡轮桨的气穴现象;气穴现象会导致通气功率降低且不利于气液混合;整体气含率随转速和表观气速的增加而增大,但从气液混合与能耗的的角度考虑,搅拌转速宜采用200～300 r/min,表观气速为0.04～0.06 m/s。     

Revealing photon transmission in an ultraviolet reactor: Advanced approaches for measuring fluence rate distribution in water for model validation

Fluence rate (FR) distribution (optical field) is of great significance in the optimal design of ultraviolet (UV) reactors for disinfection or oxidation processes in water treatment. Since the 1970s, various simulation models have been developed, which can be combined with computational fluidic dynamic software to calculate the fluence delivered in a UV reactor. These models strive for experimental validation and further improvement, which is a major challenge for UV technology in water treatment. Herein, a review of the simulation models of the FR distribution in a UV reactor and the applications of the current main experimental measurement approaches including conventional flat-type UV detector, spherical actinometer, and micro-fluorescent silica detector (MFSD), is presented. Moreover, FR distributions in a UV reactor are compared between various simulation models and MFSD measurements. In addition, the main influential factors on the FR distribution, including inner-wall reflection, refraction and shadowing effects of adjacent lamps, and turbidity effect are discussed, which is helpful for improving the accuracy of the simulation models and avoiding dark regions in the reactor design. This paper provides an overview on the simulation models and measurement approaches for the FR distribution, which is helpful for the model selection in fluence calculations and gives high confidence on the optimal design of UV reactors in regard to present methods.     

紫外辐射下的生物降解及微生物群落的变化

分别采用一体式循环床紫外光/生物膜反应器（PCBBR）和气升式内循环的紫外光/生物膜反应器（ILPBR）,用于苯酚、2,4,6-三氯酚（TCP）和抗生素药物磺胺甲恶唑（SMX）的降解.结果表明,苯酚、TCP和SMX在紫外光解与生物降解的共同作用下,其去除速率分别达到0.65、0.11和0.17 mg.（L.min）–1...