环境友好消毒剂二氧化氯的灭活效果和消毒副产物

消毒是一个非常重要水处理单元过程,但常规消毒剂氯气会产生具有"三致"作用的消毒副产物.二氧化氯(ClO2)灭活效率高,消毒副产物的危害小,是一种环境友好消毒剂.总结了ClO2对水中细菌、病毒、乙肝表面抗原(HBsAg)、原生动物、浮游动物、藻类等的灭活效果,分析了温度、pH、CT(ClO2浓度×灭活时间)等对ClO2灭活水中微生物效果的影响,探讨了ClO2消毒过程中产生的副产物的性质,提出了相应的控制方法,展望了ClO2在水处理中的应用前景.     

二氧化氯对不同微生物的灭活特性及其对群落结构特征的影响

二氧化氯是一种性能优良、应用广泛的消毒剂,可通过破坏细胞或病毒的组成结构、阻碍细胞代谢等方式实现微生物灭活。在自配水条件下,以二氧化氯投加量×消毒时间计算,二氧化氯剂量在15（mg·min）/L时,可实现对常见病毒（包括肠病毒71型、大肠杆菌噬菌体MS2等）3 log以上灭活率,在60（mg·min）/L时,可实现对常见细菌（包括大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等）1.5 log以上灭活率,但灭活隐孢子虫卵则需要更高的剂量（如1.9 log灭活率可能需约600（mg·min）/L剂量）;在实际污水厂进水中,30（mg·min）/L二氧化氯剂量只能分别实现0.8 log和0.5 log的大肠杆菌和总大肠菌群灭活率。二氧化氯消毒效果随温度升高显著提升,对于不同微生物,pH的变化对二氧化氯消毒效果的影响可能存在不同,而水中的有机物通常会因消耗二氧化氯而降低消毒效果,但在自然水体中也存在由于天然有机物可能的影响导致消毒效果优于自配水的情况。关于二氧化氯消毒后细菌群落结构的变化研究不多,仅有少量研究涉及市政污水、再生水、饮用水等。二氧化氯消毒一定时间后,悬浮态和生物膜上的微生物均可能出现再生长现象,但再生长过程中这些残生细菌的群落结构变化及其生长分泌特性仍有待研究。     

绿色水处理剂高铁酸盐在水处理领域中的应用进展

高铁酸盐是饮用水和废水处理中一种多功能绿色环保水处理剂,因其具有高效的氧化、混凝、消毒杀菌能力,且不产生有毒有害的物质,在水处理领域中已受到广泛关注。为全面、系统地剖析高铁酸盐在水处理领域中现有的研究成果,运用知识图谱分析工具VOSviewer对来自中国知网(CNKI)数据库和Web of Science(WOS)数据库的1038篇文献进行了可视化定量分析并辅助定性分析。结果表明:1975—2019年期间,高铁酸盐在水处理领域中应用的研究历经了起步、快速发展、相对稳定的三个阶段;从关键词共现网络图谱分析可知,现阶段的研究热点主要集中在高铁酸盐对饮用水消毒的副产物和对新兴污染物的控制研究方面,研究方向主要是高铁酸盐与污染物的反应动力学、反应机理等。文章总结了高铁酸盐分别作为氧化剂、混凝剂和消毒剂时其对有机/无机污染物、藻类、异味、消毒副产物等的去除和控制作用效果,以期为高铁酸盐在水处理领域中的应用提供理论借鉴和技术支撑。     

能耗和水质因素对紫外LED灭活深海油田注水常见细菌的影响

为了探究紫外LED应用于深海油田注水消毒的可行性,通过静态实验考察了255、280、350 nm紫外线对腐生菌、铁细菌和硫酸盐还原菌的消毒能力,并结合光电转换效率考察各紫外LED的能耗差异;此外,考察了水质因素对紫外线透射率及紫外LED灭活异养菌效果的影响.结果表明,紫外LED的单位灭活率能耗受紫外线灭活速率常数和该波长紫外LED的光电转换效率共同影响,尽管255 nm紫外线对腐生菌、铁细菌和硫酸盐还原菌灭活速率常数最大,但280 nm紫外LED针对受试菌种的单位灭活率能耗最低;颗粒物和铁离子等水质因素主要通过影响紫外线透射率对消毒效果产生影响,当紫外线透射率较高时对消毒效果的影响不大;驱动电流相同时,280 nm紫外LED对高细菌负荷水样的消毒更有优势.     

多功能高铁酸盐去除饮用水中砷的研究

利用高铁酸盐的氧化絮凝双重水处理功能,取代氧化铁盐法,对其氧化除砷效果进行了评价.考察了高铁酸盐除砷的适宜pH值范围、氧化时间和絮凝时间,定性和定量分析了盐度、硬度等因素对高铁酸盐除砷效果的影响.结果表明,高铁酸盐与砷浓度比为15∶1,最佳pH为5.5～7.5,适宜的氧化时间为10min,絮凝时间为30min,处理后的水样中砷残留量可达到国家饮用水标准;盐度和硬度不干扰除砷过程.与传统的铁盐法和氧化铁盐法对比,此方法简便,高效,无二次污染,更有利于饮用水的清洁化除砷.     

高铁酸盐去除水中消毒副产物前体物的研究

对含藻类水采用高铁酸盐强化混凝去除消毒副产物及其前体物的影响因素与预氯化进行了对比 ,结果表明 :投加 0 .42、0 .84、1 .40mg/L的高铁酸盐再与 30mg/L的聚合铝联用 ,对TOC为 6 .2mg/L的含藻类源水强化混凝的TOC去除率分别为 2 9.8%、32 .6 %、33 .5 % ,比单纯投加 50mg/L的聚合铝都高 ,显示高铁酸盐在一定用量范围内用量越大 ,强化混凝对TOC的去除率也越高 ;当高铁酸盐投加量一定时 ,水样的 pH值在 5～ 6之间时 ,强化混凝对TOC的去除率最高 ;高铁酸盐强化混凝的效果比预氯化好 ,并且产生THMS的量明显比预氯化少 ,是一种可取代预氯化对含藻类水处理的新药剂。     

高铁酸盐耦合过硫酸盐对污泥减量化研究进展

随着我国污泥处置带来的问题日益严重,污泥减量化技术成为了行业的研究热点。高铁酸盐和过硫酸盐以其“绿色、高效”,在处理剩余污泥脱水减量方面具有良好的应用前景。文章介绍了高铁酸盐在处理污泥基本理化性质方面的优点,简述了过硫酸盐对污泥减量化的机理以及影响因子等,分析了过硫酸盐耦合作用后在性质、污泥溶胞破解、重金属去除效能等方面的处理效果,指出高铁酸盐耦合过硫酸盐在处理污泥减量化过程中的应用前景。分析表明两者耦合作用对剩余污泥脱水效果影响远大于单一方法对剩余污泥脱水效果的影响。     

紫外光-氯联用污水消毒削弱拖尾程度的实验研究

研究了紫外光-氯联用消毒工艺削弱二级出水氯消毒拖尾程度.考察了紫外光-氯使用顺序、pH、氯投量、紫外光剂量等因素对氯消毒大肠杆菌动力学曲线的影响.SS浓度对"拖尾现象"有显著影响,降低SS浓度能够有效提高拖尾区灭活率.紫外光-氯联用消毒能提高一级反应区的灭活速率1.08～1.25倍,并将拖尾区灭活率提高2～2.5个对数级,二者存在明显协同作用.UV/HOCl方式效果优于HOCl/UV方式.降低pH,提高氯投量将加快一级反应区消毒速度而更快进入拖尾区.紫外光剂量变化对拖尾区开始时间没有显著影响.     

紫外活化过硫酸钠灭活水中噬菌体MS2的特性及机制

水环境中的病毒对常见的消毒技术有较强的抵抗力.为了开发水中病毒的高效灭活技术,以噬菌体MS2为对象,研究紫外活化过硫酸钠（UV/PS）体系灭活病毒的特性和机制.采用双层平板法对噬菌体MS2进行定量检测,研究UV/PS对水样中噬菌体MS2的灭活率和动力学特征,并考察PS用量、pH值和噬菌体初始浓度等因素对灭活效果的影响.利用透射扫描电镜观察UV/PS处理前后噬菌体的形貌,利用电子顺磁共振波谱法确认反应体系中存在的自由基种类.在自由基淬灭实验的基础上,分析计算UV/PS体系中各因素对噬菌体灭活的贡献率.结果表明,当紫外辐照强度为160 μW·cm^-2时,UV/PS处理4 min即可去除4.39 lg的噬菌体MS2,较单独使用同样辐照剂量的UV消毒灭活率高1.44 lg.UV/PS体系对噬菌体MS2的灭活动力学过程符合一级反应动力学模型.增加体系中的PS初始浓度能明显提高对噬菌体的灭活率和灭活速率,而pH和噬菌体初始浓度对UV/PS灭活噬菌体的影响较小.UV/PS处理可导致噬菌体的衣壳破损,促进了噬菌体颗粒团聚.UV/PS体系中存在SO₄^-·和·OH,是噬菌体MS2灭活的重要因素.·OH比SO₄^-·对噬菌体MS2灭活的贡献更大.     

顺序氯化对微生物、副产物和生物稳定性的综合控制

在中试规模试验中,研究了“短时游离氯后转氯胺的顺序氯化消毒工艺”对微生物、消毒副产物和生物稳定性指标的控制效果.该顺序氯化消毒工艺综合利用了游离氯消毒灭活微生物迅速彻底,氯胺消毒副产物生产量低的特点,通过氯化消毒技术的组合,安全经济地实现了消毒卫生学和消毒副产物指标的双重控制.该消毒工艺对细菌总数、异养菌平板计数、总大肠菌群指标的控制效果略好于传统游离氯消毒,对脊髓灰质炎病毒和大肠杆菌f2噬菌体的灭活效果与游离氯相同.相同原水条件下,顺序氯化消毒工艺比游离氯消毒工艺产生的三卤甲烷浓度减少35.8%～77.0%;卤乙酸减少36.6%～54.8%.消毒进水水质越差,顺序氯化消毒工艺在消毒副产物控制方面就越有优势.该工艺对生物稳定性指标的控制效果明显高于游离氯消毒.     

Double catholyte electrochemical approach for preparing ferratealuminum：a compound oxidant—coagulant for water purification

Ferrate is an excellent water treatment agent for its multi-functions in oxidation,disinfection,coagulation and adsorption,but its coagulation ability depends on its dosage and is after its oxidation.This paper focuses on preparing a new kind of ferrate combined with alum to enhance its coagulation function for water purification.An effective electrolysis reactor was designed and employed in the test.Some key parameters in the process of electrolysis concerning the prepar\ation efficiency,such as the current density,temperature and alkalinity were also investigated.The proper conditions for ferrate-alum preparation were determined.Under the condition of 5V given voltage,6h electrolyzing interval,below 2% alum concentration (in weight),a combined liquid ferrate-alum products was successfully prepared,which contained 0.0294 mol/L FeO4^2- and 0.0302 mol/L total soluble ferron with 2% Al2O3.There was no insoluble ferron produced by controlling an optimum electrochemical condition.     

高铁酸钾调理改善活性污泥脱水性能的反应机制研究

研究了高铁酸钾(K_2FeO_4)对处理活性污泥脱水性的效果,重点考察了不同pH和剂量条件下,K_2FeO_4调理对污泥过滤脱水特性和胞外聚合物(EPS)分布和组成的影响,以深入认识K_2FeO_4调理污泥的反应机制.研究表明,K_2FeO_4调理效果随pH值的降低而改善,其不仅有氧化裂解作用导致结合型EPS(BEPS)释放,同时其还原产物三价铁离子兼具混凝功效,能够通过电中和与界面吸附去除部分溶解性EPS(SEPS),同时压缩EPS结构,增强污泥絮体结构.此外,当pH值为3,K_2FeO_4投加量为0.1 g·g~(-1)(以TSS计)时,污泥过滤脱水速率和程度均达到最佳.过量投加K_2FeO_4(0.2 g·g~(-1),以TSS计)后,BEPS大量释放,污泥过滤阻力增加,脱水性能恶化.     

Double catholyte electrochemical approach for preparing ferrate-aluminum: a compound dxidant-coagulant for water purification

Ferrate is an excellent water treatment agent for its multi-functions in oxidation, disinfection, coagulation and adsorption, but its coagulation ability depends on its dosage and is after its oxidation. This paper focuses on preparing a new kind of ferrate combined with alum to enhance its coagulation function for water purification. An effective electrolysis reactor was designed and employed in the test. Some key parameters in the process of electrolysis concerning the preparation efficiency, such as the current density, temperature and alkalinity were also investigated. The proper conditions for ferrate-alum preparation were determined. In the condition of 5V given voltage, 6h electrolyzing interval, below 2% alum concentration (in weight), a combined liquid ferrate-alum products was successfully prepared, which contained 0.0294 mol/L FeO_{4/sub>^2-, 0.0302 mol/L total soluble ferron with 2% Al2O3. There was no insoluble ferron produced by controlling an optimum electrochemical condition.}     

高铁酸盐氧化絮凝去除水中腐殖质的研究

研究了高铁酸盐对饮用水中富里酸（ＦＡ）的去除性能与作用条件，考察了高铁酸盐单独氧化、氧化絮凝和与聚合氯化铝联合应用的除ＦＡ效果。结果表明，当高铁酸钾与ＦＡ的质量比为１２时，高铁酸盐氧化可以去除水中９０％以上的ＦＡ，在浑浊水中高铁酸盐具有氧化和絮凝的双重作用效能，同样高铁酸盐投加量下，可将９５％以上的ＦＡ去除。采取高铁酸盐与聚合铝联用可显提高对ＦＡ的去除效果。     

二氧化钛光催化消毒技术在水处理中的研究

二氧化钛光催化消毒是一种新型的水处理技术,可以有效地去除水中常规的和新出现的致病微生物,杀菌效果好且相对常规消毒手段消毒副产物较少,处理工艺自身不会对处理水造成二次污染。通过总结光催化技术的研究历史,阐述了光催化氧化机理和杀灭微生物的具体过程,综述了二氧化钛光催化技术在水处理领域中杀灭细菌、真菌、藻类、原生动物和病毒的研究成果,论述了二氧化钛光催化消毒的必要性,并对二氧化钛光催化消毒的应用前景作了展望。