MBR出水氯、紫外、臭氧单独与组合消毒

采用氯、紫外和臭氧单独与2种组合工艺对MBR工艺中试出水进行了消毒实验,研究了不同消毒方式对指示性微生物的去除效果以及消毒副产物三卤甲烷(THMs)生成量随有效氯投加量的变化。结果表明,组合工艺消毒效果明显优于单独消毒效果,紫外剂量为25 mJ/cm2与有效氯投加量为3 mg/L的紫外与氯组合、臭氧投加量为6 mg/L与有效氯投加量为4 mg/L的臭氧与氯组合2种工艺消毒后出水中的总大肠菌群指标均满足《污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T 18920-2002)的要求。THMs生成量随着有效氯投加量的增加而增加。相对紫外与氯组合消毒,臭氧与氯组合消毒可以大幅度降低THMs生成量,有效氯投加量为4 mg/L时,THMs生成浓度为14.11μg/L,比氯单独消毒过程降低了37.19%。     

酪氨酸氯化过程中光谱变化特征及消毒副产物的生成规律

考察酪氨酸在不同投氯量条件下氯化后的余氯,紫外吸光度值和荧光光谱,以及消毒副产物对羟基苯乙腈(4-HBC)的生成特性。结果表明,随着投氯量的增加,余氯呈现先增加再减小再增加的趋势。在投氯量为0～0.5 mmolCl2/L时,增加投氯量可提高氯化后溶液的UV254、UV274和UV280值以及4-HBC的生成量,表明低投氯量时氯化可提高溶液中不饱和键的含量;而投氯量为0.5～1 mmol Cl2/L时,增加投氯量降低UV254、UV274和UV280值以及4-HBC的生成量,表明过量的氯亦可破坏溶液中的不饱和键。荧光光谱测试实验亦发现:在投氯量为0.05 mmol Cl2/L时,酪氨酸溶液氯化后的荧光峰强度明显增加,表明氯化可生成荧光强度较高的产物。过量的氯(0.5～1 mmol Cl2/L)则可破坏溶液中的荧光结构,降低荧光峰强度直至未检出。     

氯胺消毒对三卤甲烷生成影响因素研究

采用腐殖酸模拟天然水体中消毒副产物前体物,探求了氯氨比、氯胺投加量、总有机碳(TOC)浓度和Br-浓度在氯胺消毒过程中对消毒副产物——三卤甲烷(THMs)生成量的影响。结果表明:(1)随着氯氨比的降低,THMs及各组分的生成量显著减少。(2)THMs的生成量均随着氯胺投加量的增加而增加,且都呈现出了良好的线性关系。当氯胺投加量大于7.0mg/L时,氯代卤化物成了优势产物。(3)随着TOC浓度的增加,THMs生成量增加,且具有一定的线性关系;三氯甲烷和一溴二氯甲烷生成量均增加,氯氨比为3∶1(质量比,下同)时三氯甲烷和一溴二氯甲烷生成量增加了9.86、7.80μg/L,氯氨比为5∶1时则分别增加了15.21、13.62μg/L;三溴甲烷和二溴一氯甲烷生成量均呈现先增加后减少的趋势。(4)随着Br-浓度的增加,THMs、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷和三溴甲烷生成量均增加,三氯甲烷生成量减少。溴化物的存在会促进THMs的产生。     

紫外线/氯高级氧化降解甲基异噻唑啉酮

采用紫外线/氯高级氧化技术处理水中非氧化性杀菌剂甲基异噻唑啉酮(methylisothiazolinone,MIT),阐明了氯投加量、光强、pH值对MIT降解的影响。研究表明,紫外线/氯高级氧化可以有效去除水中的MIT,且效果优于单独紫外线照射和单独氯氧化的处理效果。MIT的紫外线、氯氧化和紫外线/氯高级氧化降解符合准一级动力学模型,其表观降解速率常数kobs分别为0.037、0.061和0.086 min-1。对于紫外线/氯高级氧化技术,提高氯投加量和紫外线光强能够促进MIT的降解。紫外线/氯高级氧化在酸性条件下对MIT的处理效果较好,不同pH条件下MIT的降解速率顺序为pH 5pH 6pH 7pH 8。研究对MIT处理过程中的消毒副产物产生情况进行了检测,结果表明,紫外线/氯高级氧化处理MIT过程中可生成水合氯醛,单独氯氧化过程中没有检测到水合氯醛的生成。MIT初始浓度30 mg·L~(-1)、氯投加量40 mg·L~(-1)、紫外剂量为2 340 m J·cm-2时水合氯醛的生成量为4.2μg·L~(-1),低于我国水源地标准限值(10μg·L~(-1))。     

基于树脂处理和电解联用的卤代消毒副产物控制

天然有机物(NOM)和溴离子是卤代消毒副产物的前体物,氯型阴离子交换树脂可以有效去除这2种前体物,同时交换出氯离子。交换出的氯离子与水源水中天然存在的氯离子通过电解可以产生自由氯用于消毒。将氯型阴离子交换树脂处理与电解联用,通过建立和优化树脂处理与电解消毒方法,实现饮用水中卤代消毒副产物的控制。结果表明:树脂依次经过碱/酸洗、甲醇抽提和5次去离子水清洗后,可以有效减少树脂溶出,并降低氯离子和甲醇的影响;在2 L的模拟水源水样中加入20 mL树脂反应1 h后,可以去除93.7%的NOM和91.2%的溴离子;由树脂交换至水样中的氯离子通过电解氧化,可以在3 min内产生5 mg·L~(-1)的氯。与单独的氯消毒相比,新方法可以削减86.4%的总有机卤素(TOX)。     

三氯异氰尿酸在窖水中的余氯衰减规律及消毒效果

为保持集雨窖水水质,提高饮用水安全性,采用向窖水中投加三氯异氰尿酸(trichloroisocyanuric acid,TCCA)的消毒方法,检测主体水的余氯衰减规律和微生物的变化情况,重点研究了消毒剂投加量、温度及pH等因素的影响。实验结果表明:余氯衰减过程符合一级动力学模型;随初始氯投加量的增大,水中余氯衰减量增大,余氯衰减系数减小且与初始投加量的倒数成线性正相关;随水中有机物等反应物浓度的降低,余氯衰减量减少,余氯衰减系数减小;随温度的升高,余氯衰减量增大,衰减系数增大;随pH的增大,余氯衰减量减少,衰减系数减小;水中菌落总数的灭活率随消毒剂投加量的增加而增大。当消毒剂浓度为1.5～2.5 mg·L~(-1)时,在60 min内可完成对菌落总数99.0%的灭活;当消毒剂浓度大于2.5 mg·L~(-1)时,在30 min内可完成对菌落总数99.9%的灭活。在pH为6～9时,pH越小,消毒效果越好;在10～30℃时,温度越高,消毒效果越好;水中氨氮存在时,氯胺的生成会减弱短期消毒效果。与传统氯制消毒剂相比,TCCA在窖水消毒方面有较好的应用前景。     

基于生物稳定性的贮存水水质变化规律及消毒策略

通过对贮存水中可同化有机碳(AOC)、微生物再生长潜能(BRP)及细菌总数(HPC)等微生物指标变化规律的了解,探究饮用水贮存过程中细菌二次生长、生物稳定性下降等问题。结果表明:在贮存过程中,HPC呈现先上升后下降的趋势;而AOC及BRP则在贮存初期(2 d内)出现上升,后基本保持稳定。通过向贮存水中投加不同浓度的氯或氯胺,研究了不同种类、不同浓度的消毒剂对贮存水HPC的影响及其衰减速率的变化规律。结果表明:随着氯或氯胺初始投加量的增加,HPC开始增加及达到峰值所需时间延长,且HPC峰值下降;当氯或氯胺初始投加量达到1.0 mg·L~(-1)以上,贮存水中氯残留量0.05 mg·L~(-1)或氯胺残留量0.5 mg·L~(-1)时,即可保证贮存过程HPC100 CFU·mL~(-1)。与氯消毒相比,氯胺消毒剂的衰减速率更为缓慢,可长期维持贮存水中较高的消毒剂残留,进而控制贮存水中HPC处于相对较低的范围,更有利于保证贮存水生物的稳定性。     

固定化小球藻与活性污泥的共生系统处理含锌废水

研究固定化小球藻与活性污泥的共生系统对含锌废水中Zn2+的去除效果,分析菌藻状态、初始Zn2+浓度、pH、固定化菌藻小球投加量和菌藻体积比等5个因素对固定化菌藻共生系统去除Zn2+的影响。结果表明,固定化活性污泥、固定化小球藻和固定化菌藻对Zn2+的去除效果均优于悬浮小球藻,其中固定化菌藻对Zn2+的去除效果最好;废水中初始Zn2+浓度小于100 mg/L时,固定化菌藻系统对废水中Zn2+的去除率达到90.5%;固定化菌藻系统去除废水中Zn2+的最佳条件是:初始Zn2+浓度为80 mg/L,pH=7,固定化小球投加量为80 mL,菌藻体积比为1∶2。     

水源地生态工程对消毒副产物生成的影响

水源地生态工程可改善饮用水水源水质,但其中的水生生物代谢物可能是消毒副产物(DBPs)前体物的来源。本文构建现场实验装置探究了水源地生态工程对原水水质的影响及原水中主要消毒副产物前体物的来源,考察了氯投量、温度以及pH对香蒲根分泌物、菰根分泌物和鲢鱼排泄物氯化后消毒副产物生成的影响。结果表明,实验装置对NH₄⁺-N、TN和TP的平均总去除率分别为74.93%、53.98%和73.02%,总DOC沿程增加。溶解性有机物(DOM)中分子质量分布在<500 Da的DOC含量总体上呈沿程减少的趋势,>3 000 Da的DOC沿程有所增加。总三卤甲烷生成势(TTHMFP)和总卤乙酸生成势(THAAFP)沿程呈现增加的趋势,分子质量<3000Da的有机物中TTHMFP和THAAFP沿程有所下降,分子质量>3 000 Da的TTHMFP和THAAFP呈沿程增加的趋势。考察了装置中3种水生生物代谢物经氯化后得到的二氯乙酸(DCAA)、三氯乙酸(TCAA)、三氯甲烷(TCM)和二氯乙腈(DCAN)4种消毒副产物生成势,均随着氯投量和温度...     

3种药剂对普通小球藻的抑制作用

针对再生水回用于景观水体生长的主要藻类普通小球藻,进行了药剂抑制实验。通过实验研究发现,在小球藻生长的对数期分别投入不同剂量的2-甲基乙酰乙酸乙酯（EMA）、大麦秸萃取液（BSE）和异噻唑啉酮3种抑藻药剂后,小球藻的生长受到不同程度的抑制。其中,EMA对藻类的抑制效果甚微,最大抑藻率仅为31%,且对小球藻的生长有低促高抑的作用。BSE对小球藻有明显的抑制作用,且药效期长、不复发;当投加浓度为1 mg/L,能起到抑制藻类生长的作用;当投加浓度为10 mg/L,能起到杀灭水体藻类的作用。异噻唑啉酮可有效抑制小球藻生长,5 mg/L的投加浓度就能起到杀灭水体藻类的作用,且药效期长、不复发。     

西北地区地表水处理传统工艺高锰酸钾安全强化预氯化中试研究

为了比较西北地区沉淀与气浮工艺处理地表水效果的异同,并为水厂实际运行提供意见和参考,在中试条件下,以优化高锰酸钾预氧化的方式,降低前加氯的投量,增加助凝剂中高锰酸盐的投量和投加比例,通过系统实验筛选,发现对于混凝沉淀和混凝气浮工艺当PAFC投加量分别为16、9 mg·L~(-1),助凝剂为8、4.5 mg·L~(-1)时,2种工艺出水浊度均能控制在1 NTU左右。对于沉淀和气浮工艺,当PAFC投加量为16 mg·L~(-1),预氯化投氯量为0.4 mg·L~(-1),助凝剂中高锰酸钾比例为1.0%时,对水合三氯乙醛(CH)的形成控制效果最佳且相对比较经济,同时也可以更好地控制其他水质指标。     

沼液培养小球藻生产油脂的研究

为了节约微藻生物柴油的生产成本,用沼液作为小球藻生长的培养基,可以得到微藻油脂,还可以净化沼液,从而起到了防治环境污染的作用。研究小球藻在不同浓度沼液(25%、50%、75%和100%沼液浓度)中生长和油脂积累情况,结果表明小球藻在各低浓度沼液(25%、50%沼液浓度)中能很好地生长,延滞期较短,而在高浓度沼液(75%、100%沼液浓度)中,延滞期较长,并且50%浓度沼液培养的小球藻总油脂含量最高。因此选取50%浓度沼液作为小球藻的基本培养基,研究了在50%浓度沼液中,小球藻在不同接种量、光照强度、光暗周期、初始pH条件下的生长和油脂积累情况。得出最适小球藻生长和油脂积累的条件是接种OD值1.023左右、光强4 000 lx、光暗周期20∶4、初始pH值为7.0。     

氯化镁复配硫酸铝混凝性能及絮体特性

在研究氢氧化镁混凝特性的基础上,复配氯化镁和硫酸铝作为混凝剂,以高岭土配水水样为研究对象,运用iPDA在线监测技术对混凝过程絮体形成进行监测,探讨了单独使用氯化镁和硫酸铝以及二者复配使用的混凝效果和絮体特性,确定复配使用的各种条件。结果表明,对于浊度20 NTU,pH 11.5的高岭土配水水样,氯化镁、硫酸铝最佳投加量分别为7.2 mg/L(Mg2+计)和3 mg/L(Al3+计);硫酸铝跟氯化镁复配使用时,先投加硫酸铝,间隔30 s后投加氯化镁,混凝效果较好;在镁离子最佳投加量7.2 mg/L时,铝和镁最佳质量比在1∶3~1∶2之间;镁铝复配时其FI值明显大于单独作用时,即絮体尺寸大小:二者复配硫酸铝氯化镁,而且复配条件下Zeta电位值在零电势左右浮动,浮动范围小,更利于聚集沉淀;镁铝复配时发生了协同效应,弥补了单独使用氯化镁混凝过程的不足。     

氨氮浓度对次氯酸钠消毒中水的影响

研究了氨氮浓度对次氯酸钠消毒中水的影响,讨论了中水氨氮浓度、氯胺浓度、总余氯浓度、消毒接触时间和总大肠菌群指标的变化关系。结果表明,氨氮随消毒接触时间呈先降低再升高的趋势,中水氨氮浓度越高,其变化幅度越小,反之,则变化幅度较大;氯胺浓度随消毒接触时间的延长先升高再降低,而总余氯量则逐渐降低,并有一定的持续消毒作用;此外,总余氯随次氯酸钠投加量的增加呈先升高后降低再逐渐升高的趋势,整个反应过程符合折点加氯消毒理论;当次氯酸钠投加量与氨氮的比值（以后简称C1／N）为25／1时,氨氮消耗掉的次氯酸钠量最多,生成的总余氯量最少;当C1／N比大于25／1时,消毒后中水氨氮浓度为零,反之,则随C1／N比升高逐渐降低;而当氨氮浓度相同时,中水消毒达标的主要影响因素是水中总大肠菌群的数量。     

紫外-氯顺序灭活地下水源水中真菌的效能

以地下水源水中真菌为研究对象,研究了单独紫外线灭活、单独氯灭活以及紫外线-氯顺序灭活的灭菌效果,同时对单独消毒剂灭活进行了动力学研究,确定了其动力学参数。结果表明:单独紫外线灭活时,在相同紫外剂量(I·t)下,高紫外强度(I)下真菌的灭活效果优于低紫外强度的灭活效果;紫外线灭活符合一级光化学反应,其速率常数k为0.044~0.077 cm2·(m W·s)~(-1)。单独氯灭活时,氯浓度2.0 mg·L~(-1),作用30 min,真菌灭活率达到95%;氯衰减符合一级衰减模型,即氯灭活真菌符合一级动力学反应,其速率常数k为0.056~0.081 L·(mg·s)~(-1)。紫外线-氯顺序灭活时,高紫外剂量-低加氯量可以达到低紫外剂量-高加氯量的灭活效果;真菌完全灭活时,紫外剂量从5 m J·cm~(-2)增加到30 m J·cm~(-2),加氯量可降低1~2 mg·L~(-1),减少了消毒副产物的生成量,降低了生态环境风险;紫外线与氯顺序灭活具有协同效应。     

二氧化氯杀灭小球藻

实验研究了二氧化氯投加量、小球藻的初始浓度、pH、有机物和氨氮含量对ClO2杀灭来自于水库水的小球藻的影响,考察了ClO2氧化与混凝工艺结合时去除小球藻的效果并对工艺条件进行优化。结果表明,ClO2在投加量1.1 mg/L下,接触10 min,小球藻的杀灭率为71.93%。小球藻的杀灭率随着ClO2投加量的增大和藻初始浓度的升高而提高,随水中有机物含量的增加而显著降低,氨氮含量对小球藻杀灭的效果影响很小。在酸性条件和碱性条件下,小球藻的杀灭率均随pH升高而急剧下降,而在中性至弱碱性区间内,藻的杀灭率随pH升高而缓慢下降。对于某以小球藻为优势藻的供水水库源水,ClO2氧化与混凝工艺结合,藻的去除率高达98.47%。除藻的最佳工艺条件为：二氧化氯投加量为0.5 mg/L,聚合氯化铝为5 mg/L,二氧化氯与混凝剂同时投加。     

二氧化氯杀灭小球藻

实验研究了二氧化氯投加量、小球藻的初始浓度、pH、有机物和氨氮含量对ClO2杀灭来自于水库水的小球藻的影响,考察了ClO2氧化与混凝工艺结合时去除小球藻的效果并对工艺条件进行优化。结果表明,ClO2在投加量1.1 mg/L下,接触10 min,小球藻的杀灭率为71.93%。小球藻的杀灭率随着ClO2投加量的增大和藻初始浓度的升高而提高,随水中有机物含量的增加而显著降低,氨氮含量对小球藻杀灭的效果影响很小。在酸性条件和碱性条件下,小球藻的杀灭率均随pH升高而急剧下降,而在中性至弱碱性区间内,藻的杀灭率随pH升高而缓慢下降。对于某以小球藻为优势藻的供水水库源水,ClO2氧化与混凝工艺结合,藻的去除率高达98.47%。除藻的最佳工艺条件为:二氧化氯投加量为0.5 mg/L,聚合氯化铝为5 mg/L,二氧化氯与混凝剂同时投加。     

以再生水为补水的景观水体水华爆发特征调查和药剂应急控藻效果评价

采用现场调查和实验室验证的方法,对以再生水为景观补水的水华优势藻进行了分析。2年的现场调查表明,再生水在条件适合时极易发生水华,且水华的优势藻以小球藻为主。在实验室针对小球藻和铜绿微囊藻进行了竞争生长实验研究,在再生水的氮磷浓度范围内小球藻生长快于铜绿微囊藻,这也验证了再生水作为景观水补水时小球藻是优势藻现场调查结论。针对水华爆发初期和水华爆发验证时2种条件,比较研究了4种以化学成分为主的抑藻药剂对以小球藻为水华特征藻的控藻效果。结果表明,这4种药剂对水华的控制均具有一定的效果,并且水华初期实施药剂抑藻,药剂投加少,且效果好。对4种药剂进行急性毒性实验,只有S2一种药剂在安全浓度时对水华爆发初期有抑藻效果。     

藻菌共培养对小球藻生长及苯酚降解的影响

工业苯酚废水无序排放会对环境造成极大危害,构建既能去除苯酚又能积累微藻生物质的藻菌组合对实现苯酚废水净化及其资源化利用具有重要意义。首先,研究了小球藻对苯酚的耐受性和降解性能;然后,构建了其与简单芽胞杆菌Bacillus simplex的共培养体系;最后,测试了藻菌比、藻菌接种浓度和苯酚浓度等对小球藻生长及苯酚降解的影响。结果表明:小球藻能耐受400 mg·L~(-1)的苯酚,但其对100～600 mg·L~(-1)苯酚的降解率仅为1.21%～11.66%;对于藻菌共培养体系,在固定小球藻接种浓度为0.2 g·L~(-1)、藻菌比为1∶4～4∶1条件下,3～5 d完全降解了400 mg·L~(-1)的苯酚,小球藻叶绿素(a+b)含量较单藻组增加了0.14～2.21倍,且随着藻菌比降低,苯酚降解效率及小球藻生物量逐步提高;在固定藻菌比为1∶1、小球藻初始接种浓度为0.05～0.4 g·L~(-1)条件下,4～5 d完全降解400 mg·L~(-1)苯酚,且在藻接种浓度为0.2 g·L~(-1)条件下,小球藻具有最高的比生长速率;在藻菌接种浓度0.2 g·L~(-1)、藻菌比1∶1条件下,6 d内完全降解500 mg·L~(-1)的苯酚,且在各苯酚浓度(200～600 mg·L~(-1))下,小球藻叶绿素(a+b)含量较初始接种值增加了1.54～4.71倍。与简单芽胞杆菌共培养可以促进小球藻生长并提高其苯酚降解能力,在苯酚废水净化及资源化利用领域展现了一定的应用潜力。     

氯胺消毒对三卤甲烷类消毒副产物的控制研究

在氯消毒研究的基础上,研究氯胺对消毒副产物的控制,将氯与氨氮的比值降至5,能够使单独氯消毒所生成消毒副产物减少89%,二溴一氯甲烷也不再检出;消毒副产物的生成量与氯胺的投加量呈很好的线性关系;接触时间对消毒副产物的生成量影响很小,24 h增加缓慢;pH升高至8消毒副产物的总量比pH为7时减少82.3%,一溴二氯甲烷不再检出;氯胺代替氯消毒能够很好地控制溴代消毒副产物种类和总量.