臭氧-生物活性炭组合工艺中最佳臭氧投加剂量的确定

在水处理过程中投加臭氧,可提高饮用水的可生物降解性.臭氧氧化后继的生物过滤,可以减少水中可生物降解有机物数量,提高饮用水的生物稳定性.试验表明,臭氧投加量2～8mg/L可使AOC-P17,AOC-NOX和BDOC分别增加20.9%～85.5%,42.1%～158.2%和21.4%～84.4%.臭氧投加量为3mg/L时,AOC和BDOC增加得最多,即3mg/L的臭氧投量为最佳投加剂量.生物活性炭滤柱(BAC)出水AOC浓度(乙酸碳)均低于50μg/L,在35.9～46.6μg/L之间,属于生物稳定性水质.     

臭氧对陶瓷膜超滤-生物活性炭组合工艺效果的影响

利用处理量为3L/d的臭氧陶瓷膜-生物活性炭(BAC)(工艺Ⅰ)和陶瓷膜-BAC(工艺Ⅱ)2种组合工艺处理受污染的原水,研究了工艺对原水中浊度、氨氮和有机物的去除效果,同时考察了臭氧对膜通量和BAC的影响.结果表明,未投加臭氧和2.0mg/L臭氧投加量下,两种组合工艺可去除原水中96%以上的浊度.组合工艺均可去除原水中1.0~2.0mg/L的氨氮.提高溶解氧浓度至30mg/L可强化氨氮的去除能力,两种组合工艺可至少彻底去除5.5mg/L的氨氮.投加2mg/L臭氧后,工艺Ⅰ可去除原水中48.3%的总有机碳(TOC)和51.8%的UV254.工艺Ⅱ对TOC和UV254的平均去除率分别为51.1%和48.2%.臭氧对浊度的去除无影响,但臭氧可改变部分有机物的结构,减轻膜的有机物污染.与未投加臭氧的工艺Ⅱ相比,投加臭氧使工艺Ⅰ中的膜通量提高了25%~30%.但残留臭氧可能影响后续BAC中的微生物,对BAC去除氨氮和有机物的能力产生不利影响.     

臭氧氧化二级出水有机物可生化性研究

通过臭氧氧化北京3个典型城市污水处理厂二级出水,考察臭氧对二级出水有机物可生化性的提高作用.采用批量试验方法,通过调整臭氧投加时间控制臭氧投加浓度为2、4、6、8、10 mg/L.结果表明,UV254与比紫外消光度SUVA(UV254/DOC)随臭氧投加量而降低,臭氧投加量为6 mg/L时,UV254与SUVA分别降低54.4%与56.6%以上;BOD5/COD、BDOC与BDOC/DOC分别提高30%、360%与360%以上,表明适当的臭氧投加量可提高二级出水难降解有机物的可生化性;三维荧光指纹光谱分析臭氧氧化前后二级出水中有机物的变化规律,表明该污水处理厂二级出水的荧光有机物主要为芳香族蛋白类物质和腐殖质类物质,臭氧可显著去除该类有机物.     

臭氧投加量对臭氧生物活性炭工艺处理水库水影响的中试

臭氧投加量是O₃/BAC(臭氧/生物活性炭)工艺中的重要参数,直接影响净水效果和处理费用. 试验分别采用预臭氧+常规工艺+生物活性炭工艺(下称工艺Ⅰ)和常规工艺+主臭氧+生物活性炭工艺(下称工艺Ⅱ),以COD_Mn和浊度的去除率、UV₂₅₄降幅为评价指标,确定了O₃/BAC工艺中最佳预臭氧投加量和最佳主臭氧投加量,并分别对比了臭氧投加前后工艺Ⅰ和工艺Ⅱ对污染物的去除效果. 结果表明:工艺Ⅰ中,最佳预臭氧投加量为0.78mg/L,该预臭氧投加量下COD_Mn去除率和UV₂₅₄降幅分别较无预臭氧工艺提高28.8%和43.7%;工艺Ⅱ中,最佳主臭氧投加量为1.20mg/L,该主臭氧投加量下COD_Mn去除率和UV₂₅₄降幅分别较无主臭氧工艺提高44.8%和73.3%. 可见,在合适的臭氧投加量下,O₃/BAC工艺能够高效去除丹江口水库水中的有机污染物,使水质得到显著改善,投加主臭氧的工艺Ⅱ对污染物的去除效果比投加预臭氧的工艺Ⅰ更好.      

活性炭滤池中微生物特征及其对溶解性有机碳的去除作用

采用异养菌总数计数（HPC）法检测了北京地区J水厂活性炭滤池中微生物量,并分析了活性炭滤池进出水中有机物的组成、活性炭的吸附作用及微生物作用对溶解性有机碳(DOC)去除的贡献率.结果表明,不同炭龄、不同运行周期活性炭滤池中的微生物量有显著的差异.由于溶解性可生物降解有机碳（BDOC）占溶解性有机碳（DOC）的比例较小,且受微生物数量、活性等因素的影响,微生物对DOC的去除效果极为有限,在1.5年和5年炭龄活性炭滤池中对DOC的去除率仅占总去除率的18.8%和26.4%.此外,微生物对较为敏感的嗅味物质2-MIB和geosmin去除作用也不显著,去除率在15%以下（初始浓度为100ng·L-1）;在使用5年活性炭滤池中,微生物对2-MIB和geosmin去除率为12%和14%,分别占总去除率的32%和29%.因此,北京地区地表水净水厂活性炭滤池中微生物对有机物控制的贡献率较低,对DOC的去除主要以活性炭的吸附为主.     

臭氧氧化深度处理二级处理出水的研究

以某城市污水处理厂二级处理出水为原水,研究了臭氧氧化深度处理对水中残留有机物以及病原微生物的降解和去除效果.结果表明,臭氧投加量达到6mg/L时,DOC、UV254、色度的去除率分别为15.49%、36.36%、73.61%,环境激素类痕量有机物邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)的去除率分别为37.29%和14.6%,三维荧光光谱荧光峰的各区域有机物质平均去除率在80%以上,DBP出水浓度为2.64mg/L,DEHP出水浓度为1.4mg/L,满足《城市污水再生利用地下水回灌水质》(GB/T 19772-2005)的标准.臭氧投加量达到10mg/L时,出水中指示性微生物粪大肠菌群仍接近103CFU/L,5mg/L有效氯消毒后出水粪大肠菌群仍接近10CFU/L,6mg/L臭氧与5mg/L有效氯组合消毒出水的粪大肠菌群下降至3CFU/L,满足《城市污水再生利用景观环境用水水质》(GB/T 18921-2002)的标准.三卤甲烷(THMs)的生成量随着有效氯投加量的增加而增加,臭氧与氯组合消毒过程与氯单独消毒过程相比,THMs生成量减少了78.08%.     

净水工艺对饮用水生物稳定性控制的研究

利用现场中试装置,系统比较了预处理单元、常规处理单元及深度处理单元中可生物降解有机物BDOC和AOC的生成和去除特性.结果表明:常规工艺+活性炭过滤对CODMn的去除率仅能达到30%,无法有效保证出水水质要求,而常规工艺+臭氧活性炭可以很好地满足水质标准,去除率可达50%以上.以控制生物稳定性为目的时,氧化剂的投加会增加AOC和BDOC浓度,降低生物稳定性.不投加氧化剂,直接采用常规工艺+普通活性炭过滤可将出水AOC含量控制在50μg/L以下.但要实现对COD_Mn和生物稳定性的同时控制,常规工艺+臭氧+生物活性炭的工艺组合是本研究中的最佳工艺组合.     

水平潜流人工湿地有机物去除模型研究

以总有机碳(TOC)做为模型参数,建立了1个水平潜流人工湿地有机物去除机理模型.通过对试验数据的拟合得到模型中的未知参数,再对模型进行验证.结果表明,模型预测值与实测值的吻合较好.种植花叶芦竹的水平潜流人工湿地和空白湿地对生活污水中总有机碳的去除率分别为92%和91%,去除的主要途径为生物降解作用,生物降解量占进水总有机碳的84%.植物对总有机碳去除有促进作用,但影响不大.     

VUV/TiO_2/O_3去除水中微量硝基苯的研究

采用负载在钛片上的二氧化钛(TiO2)薄膜光催化剂,以能发射185 nm真空紫外线(VUV)的紫外灯为光源,研究臭氧强化的真空紫外光催化方法(VUV/TiO2/O3)对水中微量硝基苯的去除效果.结果表明,VUV/TiO2/O3是一种有效地去除水中微量硝基苯的方法,VUV/TiO2/O3的表观一级反应速率常数比UV/TiO2/O3和VUV/O3分别高102.8%和30.8%,去离子水中50 μg/L的硝基苯反应60 s后就降低到检测限以下.VUV/TiO2/O3对硝基苯的降解速率随臭氧投加量的增加而显著增大,臭氧投加量1.52 mg/L时的反应速率比不加臭氧时提高了134.4%;虽然表观一级反应速率常数随初始浓度增加而稍有下降,但初始浓度170 μg/L的硝基苯反应2 min后也无法检出.水中常见的重碳酸盐和腐殖酸对硝基苯降解有显著的抑制作用,两者浓度分别为2 mmol/L和3.2 mg/L时,VUV/TiO2/O3对硝基苯的表观反应速率常数分别下降82.9%和71.6%,反应速率常数的倒数与重碳酸氢根浓度线性相关.VUV/TiO2/O3能快速有效地去除地表水(含碳酸盐和天然有机物)中的微量硝基苯,4 min内初始浓度为90 μg/L的硝基苯去除率达到96%,UV254降低了80%.     

臭氧氧化饮用水过程中可同化有机碳生成的影响因素

研究臭氧化过程中,臭氧投加量、p H值和离子强度对可同化有机碳(assimilable organic carbon,AOC)生成量的影响.结果表明,臭氧投加量在1~5 mg·L~(-1)范围,AOC的生成量随着投加量的增加而增加,但过高的臭氧投加量(9 mg·L~(-1))反而导致AOC生成量下降.p H越高(6~9),AOC的生成量也越高.AOC的生成量随着离子强度的升高而下降.臭氧氧化强疏组分AOC的生成量最高,其次为弱疏,而极亲和中亲最低.研究发现,AOC的生成量与小分子有机物的SUVA有密切的关系,较低的SUVA产生较多的AOC.     

青藏高原多年冻土区典型植被下河流溶解性有机碳的生物可利用性

选取青藏高原多年冻土区12条河流样品进行分析,结合流域内植被类型、流量大小、多年冻土面积与河流溶解性有机碳(DOC)的质量浓度、化学组成、生物可利用性之间的关系及分解动力学进行讨论.结果表明,分别在高寒草甸(AM)、高寒沼泽草甸-高寒草甸(ASM-AM)、高寒草甸-高寒草原(AM-AS)、高寒草甸-高寒草原-裸地(AM-AS-BL)为主的流域内,河流DOC的质量浓度依次为(5.17±0.21)、(5.02±0.50)、(3.55±0.25)和(2.79±0.41)mg·L-1,DOC的生物可降解性程度(BDOC)依次为(23.54±2.62)%、(23.66±3.31)%、(18.17±5.26)%和(11.72±15.56)%;相应地,流域内植被覆盖度越小,河流DOC的芳香性程度越大,DOC的可生物降解性和降解速率随着降低,并且BDOC在培养的过程中的反应遵循一级反应动力学原理;此外,连续多年冻土区河流的BDOC大于非连续多年冻土区的河流BDOC,大河的BDOC小于源头小河的BDOC.研究表明,流域内植被类型是影响多年冻土区河流BDOC的主要影响因素,同时,流量大小和多年冻土对BDOC也有一定的影响.     

Removal of anaerobic soluble microbial products in a biological activated carbon reactor

The soluble microbial products (SMP) in the biological treatment effluent are generally of great amount and are poorly biodegradable. Focusing on the biodegradation of anaerobic SMP, the biological activated carbon (BAC) was introduced into the anaerobic system. The experiments were conducted in two identical lab-scale up-flow anaerobic sludge blanket (UASB) reactors. The high strength organics were degraded in the first UASB reactor (UASB1) and the second UASB (UASB2, i.e., BAC) functioned as a polishing step to remove SMP produced in UASB1. The results showed that 90% of the SMP could be removed before granular activated carbon was saturated. After the saturation, the SMP removal decreased to 60% on the average. Analysis of granular activated carbon adsorption revealed that the main role of SMP removal in BAC reactor was biodegradation. A strain of SMP-degrading bacteria, which was found highly similar to Klebsiella sp., was isolated, enriched and inoculated back to the BAC reactor. When the influent chemical oxygen demand (COD) was 10,000 mg/L and the organic loading rate achieved 10 kg COD/(m 3 ·day), the effluent from the BAC reactor could meet the discharge standard without further treatment. Anaerobic BAC reactor inoculated with the isolated Klebsiella was proved to be an effective, cheap and easy technical treatment approach for the removal of SMP in the treatment of easily-degradable wastewater with COD lower than 10,000 mg/L.     

BPA和EE2在PA微塑料上竞争吸附的位点能量

为研究微塑料上雌激素共存的吸附行为,以17α-乙炔基雌二醇（EE2）和双酚A （BPA）为目标污染物,微塑料聚酰胺（PA）为吸附剂,通过等温吸附实验研究二者在单溶质和双溶质体系下的吸附性能,基于位点能量分布理论进一步剖析二者在PA微塑料上的的吸附特性.同时,采用X射线光谱（XPS）以及傅里叶变换红外光谱（FTIR）对吸附前后的PA微塑料进行表征,探究其可能存在的吸附机理.等温吸附拟合结果及XPS、FTIR的表征结果表明BPA和EE2及二者混合溶液在PA上的吸附属于非均质吸附,疏水分配及氢键作用为主要的吸附机制.位点能量分布分析结果表明,相同浓度（1～4mg/L）条件下,BPA吸附位点主要分布于高能量区;单溶质体系的EE2吸附位点主要集中于低能量区.双溶质体系下,相同浓度的两种物质位点分布函数均随着位点能量的增大而呈指数降低,BPA下降趋势较为平缓,吸附位点分布更集中.两种体系相比较,BPA平均位点能量和位点能量非均质性分别增加了0.749%和2.483%,吸附位点数量减少了10.852%;双溶质体系下EE2平均位点能量降低0.813%,位点能量非均质性增加1.870%,吸附位点数量增加42.429%.双酚A和EE2在PA微塑料上的竞争吸附中,EE2占优势.     

臭氧接触池臭氧投加方式的优化

臭氧接触池内臭氧(O₃)投加方式是影响臭氧接触池反应效率的关键因素. 以密云水库水为处理对象,对臭氧接触池内臭氧投加方式进行优化,通过考察气液接触方式和投加点个数对ρ(O₃)、传质效率及有机物去除率的影响,确定最优臭氧投加方式. 结果表明,适当增加布气点个数可有效增强气液传质,提高有机物去除率,但当布气点个数高于3个时,臭氧传质效率无明显提升,而且造成出水ρ(O₃)过高,不利于后续工艺的进行. 采用三段式臭氧投加方式,臭氧投加比为3∶3∶1时,密云水库水中臭氧传质效率达78.1%,有机物去除率为47.5%; 向密云水库水中添加3mg/L腐殖酸后,该投加比下臭氧传质效率为76.8%,有机物去除率为40.3%,出水ρ(O₃)为0.26mg/L,不会对后续工艺产生影响;并且该条件下臭氧利用率最高,BrO₃-生成量最低,为最佳臭氧投加比.      

PACT工艺系统中的吸附和生物降解性能研究

通过对比研究生物活性炭法(PACT)中各作用相对实际废水和模拟废水中污染物的吸附和生物降解性能,以及活性炭用量和污泥量对PACT降解污染物动力学的影响,探讨了PACT系统对废水处理的特征和作用机理. 结果表明:PACT工艺对污染物的去除效果要优于纯活性炭吸附和活性污泥法,且对污染物具有更好的持续去除效果. 活性炭用量越大,PACT工艺的处理效果越好,最佳污泥量〔以ρ(MLSS)计〕在1 500 mg/L以上. 动力学曲线拟合结果表明,伪二级动力学方程可以精确拟合PACT工艺降解有机物的过程,表明PACT工艺中吸附过程并非系统的控制步骤,生物降解性能至关重要. PACT系统污泥中活性炭的扫描电镜照片证明了活性炭作为微生物载体进行生物作用的事实,固定化载体作用是PACT系统主要的强化作用机理.