臭氧生物活性炭工艺运行中产生溴酸盐的可能性分析

为合理评估应用臭氧生物活性炭工艺中溴酸盐的生成情况,提出既能保证出水水质又能降低溴酸盐超标风险的方案.进行了小试与中试试验,系统地从原水水质和工艺参数两个方面入手,研究水质因素、初始溴离子浓度和臭氧氧化条件等对溴酸盐生成的影响,同时分析生物活性炭对溴酸盐的去除能力.结果表明:高初始溴离子浓度水平和臭氧接触程度(Ct值)促使更多BrOx-生成.在相同Ct值条件下,升高臭氧投加浓度可使溴酸盐生成量增高200%左右.以长江南京段江心洲夹江下游原水进行臭氧生物活性炭深度处理不会产生溴酸盐超标风险.生物活性炭(BAC)对于溴酸盐去除效果并不明显.运用臭氧生物活性炭工艺进行深度处理时,工艺中应着重注意控制溴酸盐在臭氧化过程中的生成而非依靠后续生物活性炭将其去除.     

饮用水中溴酸盐的去除技术

臭氧在饮用水处理中得到了广泛的应用,但当水源中含有溴离子时,臭氧深度处理过程中会产生2B级潜在致癌物溴酸盐。我国新的《生活饮用水卫生标准》规定溴酸盐浓度为10μg/L。溴酸盐在水中是极易溶解,具有高度稳定性,溴酸盐一旦形成,就很难用传统的处理技术去除。综述了目前去除溴酸盐技术的最新研究进展及其优缺点,主要包括活性炭吸附去除法、离子交换法、亚铁离子还原去除法、零价铁还原去除法、紫外线照射法等去除技术。现有的去除技术大部分处于实验阶段,在实际应用中存在一定的局限性,因此需要进一步的实验研究,以便有效的应用于工程实践。     

Fe-Al/Al2O3催化臭氧化去除水中有机污染物2,4-D过程中溴酸盐的生成控制研究

采用浸渍、强化水解和后续水浴加热的方法制得催化剂Fe-Al/Al2O3,并通过XRD和XPS等表征手段对其结构性能进行了研究.结果表明,催化剂中铁是以二价和三价存在,且以三价铁为主;铝则以Al2O3和AlOOH形态存在.与单独臭氧化相比,Fe-Al/Al2 O3既能高效矿化水中的难降解有机物2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D),又能明显抑制溴酸盐的生成,体现出很好的循环使用稳定性.进一步探讨了臭氧投加量和溴离子初始浓度对催化臭氧化效率和溴酸盐生成的影响.研究表明,在Fe-Al/Al2O3催化臭氧化过程中,水中溴酸盐浓度受臭氧投加量和溴离子初始浓度的影响较小,均可明显抑制溴酸盐的生成,且有机物的矿化效率随着臭氧投加量的增加而显著提高.     

臭氧催化氧化控制溴酸盐生成效能与机理

比较了单独臭氧氧化和金属氧化物存在下臭氧催化氧化过程中溴酸盐的生成规律,探讨了催化剂投量、溴离子浓度、水的pH值、反应温度等对臭氧催化氧化控制溴酸盐生成的影响规律及在催化剂存在下控制溴酸盐生成的机理.结果表明,催化剂投量从0 mg/L增加到250 mg/L,能减少溴酸盐生成量85.1%;当溴离子浓度为0.5、1.0、2.0 mg/L时,臭氧催化氧化分别能减少溴酸盐生成量69.2%、83.5%和15.2%,溴离子浓度变化对催化作用的影响无明显规律;pH值升高会降低催化作用的效果;反应温度在5～25℃之间时,臭氧催化氧化能降低43%～59%的溴酸根生成量(溴离子浓度1.5 mg/L),反应温度变化不影响催化效果.催化剂通过抑制臭氧对次溴酸的氧化减少了溴酸根的生成量.催化剂表面的某些基团与硫酸根络合会削弱臭氧催化氧化控制溴酸根生成的能力,因此,利用催化剂控制溴酸盐的机理与催化剂表面性质密切相关.     

含溴水源水臭氧处理时溴酸盐的产生与控制

针对南方某含溴水库水(溴离子浓度15～38μg·L-1),利用连续运行实验装置研究了臭氧氧化时溴酸盐的产生条件,同时初步考察了后续生物活性炭(BAC)对溴酸盐的去除效果.研究结果表明,单独采用预臭氧方式时,在臭氧消耗量控制为2.0mg·L-1以内的条件下,溴酸离子浓度低于6 μg·L-1;而采用预臭氧与后臭氧联合处理时,在总臭氧消耗量为2.0mg·L-1的条件下,出现了溴酸离子超标(10μg·L-1)情况.长期运行结果表明,尽管新炭对溴酸离子没有去除效果,但系统连续运行3个月后,BAC上的微生物对溴酸盐具有一定的去除能力.     

氨氮及H2O2对溴酸盐和消毒副产物控制的影响

本研究以南方某含溴水源为原水,利用饮用水常规工艺及臭氧-活性炭深度处理中试连续实验,评价臭氧氧化过程中溴酸盐生成情况,并考察了氨氮、过氧化氢(H_2O_2)对溴酸盐控制效果及对三卤甲烷生成势(THMFP)的去除影响.结果表明,在不同水质条件下,臭氧消耗量为1.0 mg·L~(-1)以上时,溴酸盐的生成量超过标准(10.00μg·L~(-1)).利用氨氮和H_2O_2投加均能有效控制溴酸盐生成量,且随投加量增大,溴酸盐生成量逐渐降低,氨氮投加0.10~0.30 mg·L~(-1)或m(H_2O_2)/m(O3)(质量比)为0.2~1.0时,能够将溴酸盐控制在标准以内.当氨氮-H_2O_2联合控制溴酸盐时,溴酸盐生成量随m(H_2O_2)/m(O3)先升高后降低.在利用氨氮和H_2O_2投加进行溴酸盐控制过程中,氨氮对THMFP的去除效率影响并不显著,而投加H_2O_2使得THMFP去除效能有所降低.     

RBER生物降解溴酸盐及微生物群落结构分析

溴酸盐(BrO_3~-)是由于含溴离子(Br~-)的水体经过臭氧或加氯消毒后产生的消毒副产物,在毒理致癌性分级上被国际癌症研究机构定为II类致癌物.实验设计了一种旋转电极生物膜反应器系统(RBER),可将浓度范围为150~800μg/L的溴酸盐降解,且溴酸盐被完全还原为溴离子,没有其他中间产物生成.在反应器运行过程中发现,硝酸盐与溴酸盐对氢电子供体存在明显的竞争关系,且硝酸盐对氢电子供体竞争能力强于溴酸盐.选取反应器运行不同阶段的生物膜样品进行DNA提取和高通量测序分析微生物群落多样性.结果表明,优势菌属主要有Bacillus(枯草杆菌属)、Pseudomonas(假单胞菌属)和Lactococcus(乳球菌属)3类,其在总菌属中相对丰度占比分别为37.0%、16.2%和11.1%,可能是实现溴酸盐生物降解的主要优势菌群.     

微污染原水预臭氧化-强化混凝处理及其安全性

以强化混凝和臭氧氧化技术为核心建立了中试水处理设备,采用有机物表观分子量分级、树脂分级等手段表征了原水有机物及其THMFP特征;通过实验室试验和中试运行对预臭氧和强化混凝技术应用中有机物去除效果、消毒副产物THM的产生和消除进行了研究;研究了臭氧应用中可能形成的相关副产物甲醛、溴酸盐等对饮用水安全性影响的问题.结果表明:预臭氧-强化混凝处理效果较好,采用适当浓度的臭氧(如1.0mg·L-1)进行预氧化,可以有效提高有机物去除率,从常规混凝滤后水的33.7%提高到48%,有机物浓度降到1.385mg·L-1;THMFP总体去除效果从常规处理的131μg·L-1降至53μg·L-1;未出现甲醛、溴酸盐超标的问题,对余铝没有显著影响,安全性较高;但是,AOC含量比常规混凝和强化常规混凝升高,可能增进微生物的繁殖和对管网等的腐蚀,需要进一步控制.     

活化高锰酸钾预氧化控制臭氧氧化副产物

臭氧氧化被广泛应用于水处理领域,然而臭氧氧化会造成溴酸盐的生成,同时会增加水中醛酮类物质,在后续消毒环节存在消毒副产物三氯乙醛(CH)升高的风险。文章采用亚硫酸氢钠(BS)活化高锰酸钾(PM)技术控制臭氧氧化副产物,考察了预氧化技术对溴酸盐和CH生成潜能的影响。同时为了探究能否在控制副产物的同时保障对污染物的去除,考察了预氧化技术对阿特拉津(ATR)的去除效果。结果表明,2 mg/L的PM或者2 mg/L PM+5 mg/L BS预处理使ATR去除率降低,而1 mg/L PM+5 mg/L BS预处理则强化了ATR的去除。1 mg/L的PM预氧化增加了溴酸盐和CH生成量,其他剂量影响较小。而随着PM剂量的增加,PM+BS对溴酸盐和CH生成潜能的控制效果加强。在1 mg/L的PM剂量下,PM+BS可以在保障ATR有效去除的同时控制溴酸盐和CH生成潜能,是有效控制臭氧氧化副产物的方法。     

饮用水中溴酸盐的光催化去除机理及研究进展

臭氧氧化过程中产生的溴酸盐副产物由于其致癌性而受到广泛关注,出现了物理、化学以及生物等众多处理方法,其中光催化去除技术因其基于太阳光,具有节能环保,且反应条件温和等优点逐渐成为研究热点。在分析光催化去除溴酸盐机理的基础上,阐述了利用二氧化钛光催化去除溴酸盐技术的研究进展,并对其主要影响因素进行探讨,展望了光催化技术在该领域的研究前景。     

溴离子和溴酸盐活性炭竞争吸附及溴酸盐生成影响

采用3种活性炭对水体中溴离子和溴酸盐的吸附去除规律进行了考察.结果表明,单吸附条件下溴离子和溴酸盐的吸附去除效率分别达到69%和88%以上,双吸附质条件时溴离子去除率减少到10%.溴酸盐去除率为60%以上;有机物与溴酸盐之间存在竞争吸附关系,AC-400的孔径分布条件更适合于有机物的吸附过程.而不利于溴酸盐的吸附,在低浓度平衡溶液条件下(ce＜72 mg·L-1),AC-100对有机物的吸附能力较高,在溶液平衡浓度72mg·L-1＜ce＜211 mg·L-1条件时,AC-150对有机物的吸附能力较强,影响程度取决于活性炭比表面积和粒度分布等因素;溴酸盐的去除效率同时受到水体中氨含量和pH的影响,氨含量超过200μg/L以上溴酸盐减少量变化不显著,较低pH值溴酸盐生成量较少.     

混凝工艺在饮用水除砷中的应用

介绍了混凝工艺在饮用水除砷中研究进展,内容包括:常规混凝,强化混凝,电解-混凝和混凝-微滤。重点评价了各种混凝工艺的优缺点、应用范围及发展方向。砷一般以As(Ⅲ)与As(Ⅴ)形态存在,As(Ⅲ)比As(Ⅴ)更不稳定,毒性更大。常规混凝简单易行,但去除As(Ⅲ)的效果比As(Ⅴ)差,通常需要进行强化混凝,电解-混凝和混凝微滤作为新的混凝技术已展现出更多的优势。混凝工艺具有低能耗、易操作、高效率等优点,应成为今后饮用水除砷技术的发展重点。     

氢基质自养微生物还原降解水中溴酸盐的可行性

BrO₃-（溴酸盐）作为饮用水中存在的2B级潜在致癌物已引起社会公众的广泛关注.微生物还原降解是一种净化水中BrO₃-的有效途径.基于序批式试验,研究了厌氧条件下微生物利用氢气作为电子供体还原降解水中BrO₃-的可行性及关键影响因素.结果表明,氢自养微生物能利用氢气为电子供体、BrO₃-为电子受体,将BrO₃-完全还原成一种稳定的无毒的终产物Br-.在120 h的反应期内,ρ（BrO₃-）从初始时的1.02 mg/L降至0.56 mg/L（去除率为44.5%）,最高去除速率达0.26 mg/（L·d）,出水ρ（Br-）相应地升至0.29 mg/L.对照处理中,ρ（BrO₃-）和ρ（Br-）均没有明显的降低和升高趋势.影响因素试验表明,NO₃--N和SO₄2-作为常规氧化性污染物（电子受体）,反硝化和SO₄2-还原对BrO₃-还原耗氢产生了竞争,致使BrO₃-生物还原过程受到电子供体的竞争性抑制.反硝化对BrO₃-还原效率的影响程度比SO₄2-还原更加强烈.初始ρ（BrO₃-）对氢自养微生物还原降解BrO₃-效率有较大影响.氢自养微生物还原降解BrO₃-最适宜的pH范围处于7.0~7.5之间.研究显示,利用氢气作为电子供体的氢自养微生物将BrO₃-还原成无毒的Br-是一种较为可行的生物处理技术或手段.      

Examining bromate ion removal by GAC through RSSCT and pilot-scale columns

The ozonation of water containing bromide ion leads to the formation of bromate ion, a suspected human carcinogen. The United States Environmental Protection Agency (US EPA) has recently set a drinking water standard for bromate ion of 10 7g/L. Granular activated carbon was examined through rapid small-scale column (RSSCT) and pilot-scale experiments for bromate ion removal using treated surface water. Adsorption followed by chemical reduction were found to be the removal mechanisms of bromate ion. Removal rates were higher at lower pH levels. The RSSCT provided a good approximation of pilot-scale test performance, although breakthrough of pilot-scale experiments preceded those of RSSCT experiments, which may be attributed to biological or biofilm activity in pilot-scale columns.     

高级氧化过程和生物处理法用于污水处理的研究进展

现如今污水处理技术的发展受到了全球的关注,高级氧化过程(AOP)有高的化学稳定性或低的生物活性,可用于清除用常规方法不能清除的有机污染物,它被认为是一种有高度竞争性的水处理技术.用化学氧化法要使得污染物完全矿化(有机态化合物转化为无机态化合物过程)常常是比较昂贵的,因此把它与生物处理法结合使用以降低运营成本.本文评论了近几年来AOP和生物处理法相结合以处理工业废水的技术的研究进展.     

实验室含铅、镉废水的处理方法探究

文章报道了利用一种新型的环境矿物材料一羟基磷灰石处理实验室高浓度铅、镉污水的方法,该方法与《环境水质监测质量保证手册》中的消石灰处理法相比具有去除速度快、经济有效、无二次污染、安全环保等显著优点。本文还采用消石灰处理法对一次处理后的废水的上清液进行二次处理,这样能使实验室含高浓度的铅、镉废水,在处理后达到地表水三级质量标准。     

铝盐去除浓缩脱水污泥水中悬浮物和磷的效果研究

采用混凝沉淀法处理污泥水中的悬浮固体和磷,考察了聚合氯化铝(PAC)、聚硫氯化铝(PACS)以及PAC和阴离子聚丙烯酰胺(aPAM)复配不同投加量对污泥水沉降性能和磷去除的影响。实验结果表明,PAC和PACS混凝处理污泥水效果基本一致,会恶化污泥水沉降,且随PAC投药量的增加,污泥水SV30越大。PAC与aPAM复配混凝处理污泥水,也难以改善污泥水的沉降性能。结果表明,铝盐混凝剂不适合同步去除污泥水悬浮固体和磷,建议先寻求其它混凝剂改善污泥水沉降再用铝盐除磷。     

生物活性炭纤维处理小区生活污水的试验研究

为了实现小区生活污水再利用,进行以聚丙烯腈活性炭纤维(PAN-ACF)为载体的生物膜法处理小区生活污水的实验研究,以生活污水中COD、NH3-N、SS、浊度、pH等为检测指标来研究反应器的处理效果,实验结果表明该反应器对生活污水中COD、NH3-N、SS、浊度有非常高的去除效率,而且抗冲击负荷能力较强,以上指标出水均符合"城市污水再生利用城市杂用水水质标准"(GB/T18920-2002)中城市绿化规定的水质标准。此外,实验表明聚丙烯腈活性炭纤维(PAN-ACF)作为生物膜载体具有很好的生物亲和性。