我国饮用水中嗅味问题及其研究进展

综述了我国饮用水中的嗅味问题及其国内外研究进展,着重讨论了我国面临的饮用水中嗅味问题的现状、水中嗅味来源及饮用水中嗅味的定性定量分析技术、致嗅物质组成特性、典型致嗅物质的去除技术及工艺.旨在阐明除了土嗅素(geosmin)和2-甲基异莰醇(2-MIB)等微生物代谢产物外,硫醇硫醚类厌氧分解产物也是我国饮用水中重要的致嗅物质.硫醇硫醚类致嗅物质于2006年首次在东莞饮用水中发现,后被证明也是2007年太湖饮用水危机中的主要致嗅物质.Geosmin和2-MIB的吸附效果好于氧化,而硫醇硫醚类致嗅物质易于被氧化去除,不易被吸附去除.需要尽快开展我国饮用水中致嗅物质组成特性及典型致嗅物质去除技术和工艺的研究,形成应对不同水源、不同季节、不同致嗅物质嗅味的饮用水处理工艺.     

北京官厅水库中农药类内分泌干扰物分布和来源

研究了北京官厅水库中农药类内分泌干扰物污染水平、分布特点和来源.结果表明,官厅水库及其支流水体受到农药类内分泌干扰物轻度污染.从农药在官厅水库中的分布推断,官厅水库以及各支流周边地区及农田排水渠是水库中农药的重要来源.底泥中农药通过底泥孔隙向表面水扩散,是表面水农药的1个污染源.由于水库周边较多的农业活动,可能导致水中农药浓度提高.为了减少污染和水生生物对内分泌干扰物的暴露,需要进行定期监测,减少农药的使用和农事操作.     

小流域前置库表层沉积物农药分布特征及影响因素

利用LC-MS检测了高铺小河及前置库不同水文期15个表层水体及沉积物中8种常用农药,探讨了表层沉积物农药的分布特征、影响因素及沉积物-水交换行为。结果表明:研究区表层水体和沉积物中阿特拉津等8种农药都有检出,季节性变化从高到低依次为丰水期>平水期>枯水期;表层沉积物农药分布特征显示前置库对农药有明显削减作用;表层沉积物中所检农药的分布受TOC及粒径分布的影响。沉积物-水交换行为研究表明:高埔小河前置库主要通过颗粒沉降作用去除水中农药类有机污染物,沉积物农药作为二次污染源对上覆水风险性较小。     

某微污染水源自来水厂的纳滤深度处理效果研究

采用一级四段纳滤组合工艺处理南方某微污染水源自来水厂的传统净水工艺段出水,考察了纳滤膜工艺对出水水质的提升效果.结果表明,纳滤对常规水质指标与微量有机物有较好的去除效果,对混凝沉淀池出水中TOC和UV_(254)的去除率在95%以上(出水TOC≤0.3 mg·L~(-1),UV254≤0.005 cm~(-1));对卤乙酸、三卤甲烷前体物、多环芳烃和有机氯农药的截留率分别在62%、85%、50%和95%左右,使用UMU-SOS测试的出水遗传毒性低于检出限,不同段纳滤膜对相对分子质量较大的消毒副产物前体物与有机氯农药的去除率未呈现明显差异,但对相对分子质量较小的多环芳烃去除效果呈现明显差异,表明纳滤主要依靠物理截留去除水中相对分子质量较大的有机物,对相对分子质量较小的有机物则存在较大的局限性.与之相比,水厂目前使用的双级臭氧-生物活性炭深度处理工艺对传统净水工艺出水中多环芳烃、有机氯农药、遗传毒性的去除截留率分别仅为17%、62%、80%左右,显示纳滤对微量有机物的去除效果更为理想.     

多类农药与紫外光、臭氧和高锰酸钾的反应活性研究

选择有机氯、二硝基苯胺、噻二唑、有机磷、乙酰胺、三嗪、尿嘧啶和氨基甲酸酯等8类26种广泛使用的农药,系统研究了它们与紫外光（UV₂₅₄,平均光强10.8 mW·cm^-2）、臭氧（4.1～6.2 mg·Ｌ^-1）和高锰酸钾(15.8 mg·Ｌ^-1)在 pH 7.0,室温（25℃±3℃）条件下30 min的反应活性.结果表明,紫外光可有效降解杀螨酯、土菌灵、甲草胺、丁草胺、异丙甲草胺、毒草胺、莠去津、西玛津、涕灭威、灭虫威和杀线威（降解率>95%）,其它农药降解率在12.9%～77.7%之间.臭氧完全降解地茂散、敌敌畏、除草定、涕灭威、甲萘威、呋喃丹、杀线威和灭虫威;扑草通和涕灭威砜无降解;其它农药降解率在19.0%～93.1%之间.高锰酸钾完全降解敌敌畏、涕灭威和灭虫威;有机氯类、噻二唑类、二硝基苯胺类、乙酰胺类、氨基甲酸酯类其它农药无降解;其它农药降解率在16.0%～88.2%之间.如果考虑饮用水处理的常规投加剂量,那么臭氧有希望去除大部分农药,高锰酸钾只能去除少数几种农药,而紫外光可能无法完全去除任何一种农药.     

反渗透膜去除微量有机污染物的研究进展

随着工业化和城市化进程加快,水源污染与水资源短缺问题日渐突出.农药、内分泌干扰物、药物和个人护理产品等微量有机污染物（TrOCs）目前已广泛应用于生产生活,排入环境可能会产生生态和人群健康风险,因而得到国内外学者的高度关注.反渗透（RO）作为一种高效膜分离技术,目前已广泛应用于饮用水净化、污水再生利用、废水深度净化等领域.RO膜结构较为致密,可有效去除水中微生物、溶解性离子和有机物,在去除控制TrOCs方面也可能发挥关键作用.本文旨在系统总结RO膜去除TrOCs方面的主要研究进展,以有机物与膜材料之间的界面相互作用为基础,总结去除性能、影响因素和分离机制,进一步从膜材料选择、膜结构优化等角度探讨提高TrOCs去除效果的可行途径.去除水中TrOCs对于解决水资源污染和短缺问题具有重要意义,而RO技术将在去除TrOCs方面发挥越来越重要的作用,为人类生活生产提供清洁、可持续的水资源.     

水中本底成分对O3/H2O2氧化降解2,4-D的影响

重点考察了水中本底成分对O3/H2O2高级氧化工艺去除水中微量农药2,4-D的影响规律.实验结果表明,自来水本底比蒸馏水本底更有利于水中2,4-D的去除;自由基捕获剂叔丁醇对于2,4-D的催化臭氧化反应具有比较明显的抑制作用,但是HCO3-却对水中2,4-D的氧化降解有一定的促进作用;一定浓度的腐殖酸对于2,4-D的催化臭氧化反应具有比较明显的促进作用,较高浓度的腐殖酸对于2,4-D的催化臭氧化反应具有明显的抑制作用;水中的Na 、K 、Mg2 、Ca2 、Cu2 、Zn2 在较低浓度时对2,4-D的降解没有明显影响,在高浓度时有一定的抑制作用;Co2 、Ni2 、Ca2 、Cr3 在较低浓度时对2,4-D的氧化降解有促进作用,高浓度时候有一定的抑制作用.     

一体化A2/O-MBR系统中抗性基因分布及去除效果研究

选取北京市某农村一体化A²/O-MBR污水处理系统,系统研究了系统中抗生素抗性基因（Antibiotic Resistance Genes,ARGs）及病原菌在全流程各个处理单元中的分布特征,基于宏基因组学的高通量测序技术对农村生活污水进水、MBR池中污泥和出水样品中ARGs及病原菌的丰度变化及去除效果进行了系统分析.结果表明：ARGs广泛存在于污水处理系统中,共检测出包括tetracycline类、aminoglycoside类和sulfonamide类在内的19类ARGs,进水中ARGs的相对丰度远远高于其在出水中的浓度,通过污水处理系统后ARGs相对丰度下降了72.25%,而大多数的ARGs在污水处理系统并不能得到完全去除.微生物群落结构变化显示,32种潜在病原体相对丰度下降明显,但大多数病原菌也无法得到完全去除.出水中残留的ARGs和病原菌仍会对受纳水体造成一定的潜在污染风险.     

MIEX中试实验对二级出水中有机物去除的3DEEM解析

利用三维荧光光谱研究了磁性离子交换树脂（magnetic ion exchange resin,MIEX）对污水厂二级出水中有机物的去除特征.结果表明,磁性树脂处理二级出水过程中,两级反应过程和进水流量对DOC和UV254有较显著的去除效果,去除率分别达到25.5%～53.5%和27.6%～52.2%,其中50 L.h-1流量条件下,出水中DOC和UV254浓度分别为3.29 mg.L-1和0.057cm-1.水中芳香族蛋白质或酚类物质和类腐殖酸物质荧光强度较高,磁性树脂使二级出水中色氨酸类芳香族蛋白质、芳香族蛋白质、腐殖酸类荧光强度分别下降38.2%、85.8%和85.7%,腐殖酸和富里酸峰消失,并露出溶解性微生物代谢产物荧光峰.不同进水流量条件下,色氨酸类芳香族蛋白质荧光强度下降率和芳香族蛋白质或酚类物质荧光强度下降率与进水流量的负相关性最好,50～100 L.h-1流量条件对各类荧光物质的去除率影响最大.磁性树脂与二级出水中色氨酸类芳香族蛋白质和芳香族蛋白质或酚类物质有更好的线性置换关系（R2=0.834 8）,磁性树脂对二级出水中芳香族蛋白质或酚类物质的置换作用则最显著（a=850.2）.     

粉炭强化循环造粒流化床去除天然有机物的研究

强化天然有机物去除是饮用水处理工艺的重要目标.循环造粒流化床作为一种新型高效固液分离技术具有处理负荷高、水质适应性强的特点,将其与粉末活性炭（PAC）联用,探究对水库水中有机物的强化去除效果.研究发现当聚合氯化铝（PACl）与PAC同时投加,且PACl、聚丙烯酰胺（PAM）及PAC投加量分别为24mg/L、1.2mg/L、30mg/L时,流化床系统对进水浊度、UV₂₅₄、COD_Mn、DOC去除率分别为96.5%、72.0%、71.7%、61.0%.对进出水中的有机物进行三维荧光分析,发现流化床系统中结团造粒作用下出水的类富里酸和类腐殖酸的FI分别比进水降低了40.1%和43.0%;加入30mg/L PAC后,出水的类富里酸和类腐殖酸的的FI分别比原水降低了54.0%和55.3%.水库水中的有机物分子量主要在 < 1kDa和10~30kDa两个区间,分别占总有机物含量的37.1%和39.1%.循环造粒流化床系统中结团造粒作用主要去除10~30kDa区间的有机物,PAC吸附作用对 < 1kDa的有机物有很好的去除.     

不同丙酸/乙酸对聚糖菌长/短期代谢的影响

在3个SBR反应器(即SBR-A,SBR-C和SBR-E)中,以3种不同比例的丙酸/乙酸中长期驯化活性污泥使之富集聚糖菌,对丙酸/乙酸对聚糖菌的长期和短期代谢的影响进行了研究.结果表明,长期高丙酸/乙酸驯化导致聚糖菌厌氧消耗的糖原量和合成的聚β羟基烷酸酯(poly-β-hydroxyalkanoates, PHA)的量都较少,在好氧段积累的糖原量和降解的PHA的量也较小,并且对聚糖菌的脱氢酶活性、生长速率及对有机酸的利用能力等都有抑制作用.当进水中的丙酸与乙酸的碳摩尔数相同时,单位生物量利用乙酸的速率较丙酸快.不同丙酸/乙酸对聚糖菌代谢的短期影响的研究表明,当进水中乙酸浓度突然提高时,长期以高丙酸/乙酸驯化的聚糖菌可以直接利用乙酸参与代谢,但长期以低丙酸/乙酸驯化的聚糖菌则无法快速利用丙酸.提高进水中丙酸/乙酸有可能成为有效抑制聚糖菌生长并提高增强生物除磷系统稳定性的一种策略.     

玉米秸秆干式厌氧发酵乙酸产生规律及其对发酵的影响

为解决玉米秸秆干式厌氧发酵系统因乙酸积累而致发酵失败、工程运行不稳定等问题,利用气相色谱仪对玉米秸秆干式厌氧发酵过程中w(乙酸)和w(CH₄)进行检测,结合相关性分析和回归分析等方法,研究了乙酸动态产生趋势、w(TS)(TS为总固体)与w(乙酸)的相关性,以及w(乙酸)对CH₄产生的作用机制. 结果表明:发酵过程中w(乙酸)先增后降,w(TS)由20%增至30%,w(乙酸)增加的持续时间由5 d延至15 d. Pearson相关性分析结果表明,w(TS)与w(乙酸) 呈极显著负相关(R<-0.979,P<0.01). 一元线性回归分析得到拟合方程y=-1 214.8w(TS)+668.2,由斜率(-1 214.8)可知,w(TS)对产乙酸过程具有较明显的抑制作用. 玉米秸秆干式厌氧发酵系统内w(乙酸)为160~451 mg/g,随着w(乙酸)的增加,底物CH₄产率经历上升、稳定、下降后再稳定和下降4个阶段,其中w(乙酸)为212~312 mg/g时,底物CH₄产率(大于120 m3/t,以秸秆干质量计)最大,其次为w(乙酸)在>312~410 mg/g时的80~120 m3/t.      

膜分离技术治理糠醛废水

糠醛生产废水中含1—2.5％的乙酸,若废水外排,会造成大量损失且污染环境.通过30—80对膜组装的400×800mm电渗析器中试操作,回收了浓度为20％的乙酸,再经萃取、精馏工艺得到工业一级乙酸.治理后的废水含酸量为0.02—0.05％,可安全排放及回用.中试技术指标优于小试,重现良好.     

土霉素在乙酸水溶液中的臭氧氧化降解研究

采用乙酸作为臭氧氧化降解土霉素（OTC）的介质,考察了臭氧/OTC初始投加量比、臭氧流量、自由基抑制剂叔丁醇（TBA）、金属离子等因素对OTC降解效果的影响.结果表明,臭氧在乙酸水溶液中有较好的稳定性和溶解度;OTC在乙酸溶液中具有较高的去除率和反应降解速率;随着OTC/臭氧初始投加量比的增加,OTC在乙酸中去除率明显减小;适当的臭氧流量,有利于OTC去除率的提高;添加叔丁醇能够明显抑制OTC在乙酸体系中的氧化降解,表明乙酸中同时存在直接臭氧氧化和间接臭氧氧化反应;当反应体系中存在Fe3＋和Co2＋时,OTC的氧化降解明显受到抑制.     

硫酸盐还原过程中乙酸型代谢方式的形成及其稳定性

通过产酸脱硫反应器处理高浓度硫酸盐废水的连续流试验,考察了不同试验阶段硫酸盐去除率和产气量稳定期,液相末端产物中挥发酸组成的变化、乙酸的分布特征、微生物种群组成和种群间关系.试验结果表明,各试验阶段液相末端产物中乙酸的分布比例高达50%～82%,微生物群体呈现特定的乙酸型代谢方式.乙酸型代谢方式本质上是产酸相反应器处理硫酸盐废水过程中,硫酸盐还原菌(SRB)与产酸菌(AB)建立起生物链式协同代谢关系,并通过非完全氧化型方式分解有机物,从而在末端产物中积累大量乙酸.乙酸型代谢方式的形成取决于利用乙酸的硫酸盐还原菌(ASRB)的竞争能力和它对乙酸的利用能力.乙酸型代谢方式可以为后续产甲烷相反应器提供适宜的底物,对提高硫酸盐废水处理系统的效率和运行稳定性具有重要意义.     

乙酸丙酸比例对富集聚磷菌生物除磷系统影响研究

通过丙酸/乙酸(以C计)比例为0.1、0.5、1、2、10的合成废水,在SBR反应器(1#～5#)中长期驯化聚磷菌(PAO)富集的污泥,研究了丙酸/乙酸比例对增强生物除磷系统(EBPR)中短链脂肪酸(SCFA)降解、溶解性正磷(SOP)的释放/吸收及其去除率的影响.结果表明,PAO对SCFA的利用符合一级动力学过程,PAO对丙酸的利用速率较乙酸快,因此,增加丙酸/乙酸比例有助于EBPR系统的稳定性.随丙酸/乙酸比例增加,SOP的释放与吸收量减少,SOP的代谢速率降低,但SOP的去除率明显增加.因此,增加丙酸/乙酸比例有助于提高EBPR系统除磷效率.     

综合治理糠醛废水的研究

糠醛塔底废水含1—2.5％的乙酸,将该废水通过90—120对膜组装的400×1600mm电渗析分离,可回收浓度为18—20％的乙酸,再经萃取、精馏得工业一级乙酸。治理后的外排水含酸量小于0.02％,可安全排放或回用。治理糠醛废水回收乙酸的电渗析-萃取-精馏工艺已实现了工业化。     

Ce3+对厌氧颗粒污泥产VFA的影响

采用批式实验,以葡萄糖和乙酸钠为基质,研究投加不同浓度稀土Ce³⁺对稳定驯化和长期贮存的厌氧颗粒污泥消化产VFA的影响.结果表明,Ce³⁺浓度<1 mg/L时可降低消化过程中的VFA浓度,促进丁酸向乙酸的转化以及乙酸转化为甲烷;Ce³⁺浓度为1～10 mg/L时则抑制细菌活性,不利于乙酸和丁酸的降解.稀土Ce的投加对以葡萄糖为基质的厌氧颗粒污泥消化产VFA中各组分的质量分数影响较小,厌氧消化前期和中期VFA产物主要为丁酸和乙酸,两者含量之和约为96%,丙酸含量<3%.以乙酸钠为唯一基质厌氧消化时,0.05 mg/L Ce³⁺的投加对乙酸钠降解具有一定促进作用,可提高反应速率和去除率.污泥经过长期贮存活性降低,但含稀土Ce的厌氧颗粒污泥活性高于不含稀土的污泥,利用含稀土Ce的污泥有利于反应器再启动.     

温度对接种酵母菌和醋酸菌餐厨垃圾微氧发酵产乙酸的影响

通过间歇实验,探究了温度(25,35,45,55℃)对餐厨垃圾接种酵母菌和醋酸菌后产乙酸和挥发性脂肪酸的影响.结果表明,控制温度在25℃时,发酵液中乙酸浓度远高于35、45和55℃,发酵8d后,乙酸的产量最大,达到0.59g/L;最大的VFA浓度在25℃下获得,达34.49g/L.VFA中以乙酸为主,并有少量丙酸和丁酸产生.随温度的逐渐升高,TS和VS去除率先上升后下降,在35℃时,发酵底物餐厨垃圾的TS和VS去除率最高,为30%和60%左右.     

不同丙酸/乙酸长期驯化的活性污泥对EBPR的影响

通过长期驯化的SBR增强生物除磷系统,研究了不同丙酸/乙酸对磷和PHA转化的影响,以及微生物代谢PHA及其组分的计量学.结果表明,随着丙酸/乙酸的升高.系统的除磷能力增强;污水中合适的丙酸/乙酸(C-mol比)为2:1.计量学研究表明,聚磷菌消耗I C-mol乙酸生成0.65 C-mol PHB和0.33 C-mol(PHV PH2MV),消耗I C-mol丙酸生成极小量PHB和1.21C-mol(PHV PH2MV).磷去除率与(PHV PH2MV)代谢有良好的相关性.