水的消毒技术及其对环境的影响

一、水消毒技术的应用水的消毒技术,应用已近百年。最早用于饮用水的消毒剂是臭氧;最早用于废水的消毒剂是氯。臭氧消毒技术,杀菌和杀灭病毒的效果好(杀灭微生物的效果为氯的600～3000倍),产生的有害物极少,能增加水中溶解氧,减少水中的BOD和COD,能脱色去臭、杀灭水中藻类,也能氧化或分解水中的铁、锰、色素、悬浮微粒、有机农药和洗涤剂等,从而,可大大改善水质。臭氧消毒的主要问题是,制取臭氧(火花放电法)的产率低(1％～2％),电能消耗大,基建设备投资也较大,成本很高;此外,臭氧是一种不太稳定的气体,在水中容易分解。所以,该技术一般用于日处理水5000吨以上的大型水厂。近期来,国外开发了电解法产生臭     

臭氧-活性炭对某市饮用水中消毒副产物和生物稳定性控制的研究

为了研究臭氧-活性炭工艺对某市饮用水中消毒副产物和生物稳定性的影响,在原有工艺的基础上,于反应池前增加了预臭氧氧化工艺,分两级投加臭氧,同时将臭氧尾气回收,以增加水体中臭氧的吸收率以及混凝、反应、沉淀的效果。系统稳定运行6个月,出水浊度为0．2NTU左右,出水色度为2～3度,CODM。出水浓度为0．6mg／L,平均去除率为88％,氨氮经折点加氯后可降至0．2mg／L以下,均达到饮用水标准。对于试验水质条件下,臭氧化与活性炭吸附联合作用能够有效地去除水中AOC和氯化消毒副产物前质。     

三种氧化剂预处理有机物、氨氮和锰复合原水的比较研究

针对中国水源水污染严重,多呈复合污染的问题,因此,对常用的氧化剂氧化复合污染的原水进行了研究。主要包括三种水处理药剂臭氧、高锰酸钾和氯对有机物、氨氮和锰的处理效能及抗污染负荷的研究,并进一步从安全性进行了比较。研究结果表明,高锰酸钾可以部分去除水中消毒副产物前驱物,适合复合污染水体;若利用臭氧预氧化,更适用尤以有机物污染严重的水质;预氯化将导致水中消毒副产物生成量增加。     

3种常规消毒方法对磺胺类抗性基因削减效果的比较

近年来,抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)对人类和环境的潜在风险引起了广泛关注.本研究从1家城市污水处理厂二级出水中分离出两株磺胺类抗性细菌,控制浓度投加到灭菌后的出水中,分别进行氯消毒、紫外消毒、臭氧消毒处理,采用菌落计数法、q PCR法对消毒后目标细菌及磺胺类抗性基因(sulⅠ、sulⅡ)进行分析比较.同时采用"消毒+DNase I酶"实验研究磺胺类抗性基因在各消毒过程中的行为特征.结果表明,3种消毒均有效削减细菌浓度,但对抗性基因削减程度不高.结合"消毒+DNase I酶"实验分析,氯消毒削减磺胺类抗性基因与微生物量的降低有关;紫外消毒能直接破坏抗性基因;而臭氧消毒在大量削减细菌量的同时,抗性基因进入到胞外环境中,其潜在环境风险不容忽视.     

高藻期控制消毒副产物及其前体物的优化工艺组合

为实现在控制藻类的同时减少副产物生成量,比较了预氧化＋常规工艺、预氧化＋常规＋深度处理2类共7种组合工艺对消毒副产物及其前体物的去除特性.试验结果表明,藻类是重要的前体物,在本试验原水中,藻类贡献了20%左右的卤乙酸和三卤甲烷前体物.气浮工艺是高藻期除藻的核心工艺,同时也可以去除一部分消毒副产物前体物.臭氧、高锰酸钾也有很好的杀藻效果和前体物去除效果.采用臭氧或高锰酸钾预氧化＋常规＋臭氧-活性炭工艺的组合对消毒副产物及其前体物的去除效果最佳.顺序氯化工艺比游离氯消毒减少卤乙酸生成量42.0%～45.9%,减少三卤甲烷生成量22.5%～71.4%.     

臭氧和二氧化氯灭活水中病毒的研究

氯是世界上应用最广泛的饮用水消毒剂,但是它杀灭病毒的能力较差,消毒过程中还可能形成有毒的氯化有机物。本研究认为臭氧灭活病毒的作用迅速、浓度低、效率高,副作用较小,经臭氧消毒后的水无色、无臭、无三卤甲烷等有毒副产物。 二氧化氯也可以用作饮用水消毒剂。使用二氧化氯消毒产生的三卤甲烷要比氯消毒少得多;同时,二氧化氯不与水中常有的氨作用,形成消毒能力较差的氯氨。本研究表明,在大多数的饮用水pH范围内,二氧化氯是一种比氯性能良好的消毒剂。因此,臭氧和二氧化氯可以代替氯,单独地或与氯结合用于水的消毒。     

水的臭氧消毒数学模型和优化设计的研究

<正> 1、引言臭氧是一种优秀的消毒剂。近几年来臭氧消毒得到了广泛应用。有关水的臭氧消毒的研究报道很多,其中大多为试验研究。但没有强调结合臭氧消毒机理对其作系统的理论分析。臭氧消毒技术是一种特殊的消毒技术,要求一种新的设计方法和监控技术,以提高臭氧消毒的技术经济效益。因此我们开展了     

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%.     

预臭氧与后臭氧-生物活性炭联用工艺研究

利用静态批量和动态连续试验初步研究了预臭氧及预臭氧与后臭氧-BAC组合工艺对南方某含溴离子水库水的处理效果和相应的处理条件.静态实验结果表明,预臭氧反应量在0.5～1.0mg/L范围内,在有效去除消毒副产物(DBPFP,主要包括THMFP和HAAFP)的同时,臭氧副产物溴酸可以控制在10μg/L以下,而继续增加臭氧反应量则会导致DBPFP的增加.当水中溴离子浓度达到96μg/L时,使用臭氧必须采取溴酸控制措施.连续动态实验结果表明,预臭氧与臭氧-生物活性炭组合工艺对于2μm以上颗粒物、COD_Mn、TOC等的去除均有明显的效果,可以进一步抑制DBPs的形成.     

臭氧-混凝交互作用对混凝效果的影响

采用臭氧-混凝联用(臭氧与混凝剂同时投加)和预臭氧混凝(预臭氧后待水中臭氧浓度为0后再投加混凝剂)两种方式处理水样,分析其氧化、混凝效果和消毒副产物生成势(DBPFP)等的差异,研究臭氧-混凝交互作用对处理效果的影响.结果表明,联用和预臭氧混凝效果之间存在明显差异.联用工艺中臭氧与混凝剂间发生交互作用,导致混凝剂水解形态分布发生改变是影响混凝效果的重要原因.联用处理后水样的浊度高于预臭氧混凝,主要原因之一在于臭氧降低了混凝剂水解形态分布中Alb的含量;Cl-DBPFP低于预臭氧混凝出水,是混凝剂Al Cl3及其某些水解形态对臭氧具有催化氧化的作用,促进了消毒副产物前驱物的氧化降解所致.联用对MCAA和CF生成势的去除效果显著强于预臭氧混凝,其中MCAAFP分别为5.6μg·L-1和16.9μg·L-1,CFFP分别为12.5μg·L-1和24.1μg·L-1.臭氧与混凝剂交互作用显著影响混凝效果及消毒副产物的生成,是臭氧和混凝配合使用安全性研究中需要重点关注的内容.因而,相关科研和实际水处理工艺中必须明确预臭氧及混凝剂投加位点和相对次序.     

我国典型钢铁工业城市夏季臭氧污染来源解析研究

邯郸与其周边城市相比,臭氧(O₃)污染最为严重.基于观测数据分析夏季邯郸O₃浓度的时空特征,结果显示:观测期间邯郸O₃超标天数比率为86.7%,各区县O₃浓度分布存在差异,高温、低湿和偏南贴地气团传输是此次O₃连续污染的主要成因.继而,以CAMx-OSAT模型模拟方法进行O₃来源解析,溯源分析显示:邯郸O₃污染具有明显区域性特征,本地源对市域O₃贡献为43.9%,对主城区贡献明显增加(46.5%),但对O₃污染最严重郊县成安却有所下降(37.4%),来自河南地区的贡献占有重要比例;O₃污染过程中,本地源对主城区贡献显著升高(54.0%).本地源排放中,移动源对月均O₃贡献最高,而钢铁源是O₃污染过程最大贡献源.邯郸主城区光化学O₃生成主要受VOCs敏感区控制;O₃污染过程在NO_x敏感区内生成的O₃占比相对月均情况有所升高.     

污水深度处理臭氧氧化系统工程造价分析

系统掌握污水深度处理臭氧氧化系统的工程造价构成及其影响因素对降低其工程造价具有重要意义。详细分析了臭氧发生、臭氧投加、臭氧接触反应及臭氧尾气处理等污水深度处理臭氧氧化系统4个子系统的工程造价构成及其影响因素,结果表明:臭氧发生单元的造价所占比重最大,高达60%~70%,其次是臭氧尾气破坏设备(16%~18%)和臭氧投加单元(12%~15%),臭氧接触反应设备的造价所占比重最小,约为3%~5%。影响臭氧氧化系统工程造价的主要因素除处理规模外,还有臭氧投加量、臭氧气体浓度及水力停留时间等工艺参数,其中臭氧投加量和臭氧气体浓度的影响较大。在达到处理要求的情况下,提高臭氧利用率、降低臭氧投加量以及升高臭氧气体浓度,是有效降低臭氧氧化系统工程造价的关键。     

电化学合成臭氧技术的研究动态

臭氧/催化臭氧化技术在给水处理、污水深度处理以及难降解废水的处理中引起了广泛关注。传统的臭氧使用方法是将由氧气生成的气相臭氧溶入水中而得以应用。为了使臭氧更好的应用于水处理领域,采用电化学方法直接从水溶液中合成臭氧的技术近年来受到关注并得到重要发展,该技术设备简单,且能避免传统的气相合成臭氧技术的氮氧化物污染和臭氧的气/液转移损失,电极材料的发展和反应器系统的优化是推动此技术应用的关键。文章介绍了电化学合成臭氧技术的基本原理及其研究动态,重点评述了用于该技术的不同电极材料及其研究应用现状,同时也分析了电化学合成臭氧反应器的发展情况,指出了目前电化学合成臭氧技术存在的主要问题和研究重点,并对该技术的发展前景进行了展望。     

臭氧微气泡处理酸性大红3R废水特性研究

微气泡技术与臭氧废水处理相结合,有助于促进臭氧气液传质、改善臭氧氧化效果并提高臭氧利用率.本研究采用臭氧微气泡氧化处理酸性大红3R废水,考察了臭氧微气泡的气液传质特性以及对酸性大红3R氧化降解特性,并与臭氧传统气泡进行比较.结果表明,微气泡能够强化臭氧气液传质,相同条件下其臭氧传质系数为传统气泡的3.6倍;同时微气泡系统的臭氧分解系数为传统气泡系统的6.2倍,有利于·OH产生.臭氧微气泡可显著提高酸性大红3R氧化降解速率和矿化效率,其TOC去除率可达78.0%,约为传统气泡的2倍.臭氧微气泡处理酸性大红3R过程中的臭氧利用率显著高于传统气泡:微气泡系统平均臭氧利用率为97.8%;传统气泡系统平均臭氧利用率为69.3%.臭氧微气泡通过促进·OH产生提高臭氧氧化能力,其对降解中间产物的氧化速率更快,其中对小分子有机酸的矿化能力约为传统气泡的1.6倍.     

不同时间尺度下杭州市O3污染特征及控制因素

通过集中整治,我国空气质量已经有了明显改善,但在减排背景下近地面高ρ(O₃)仍是当前最复杂的大气环境问题之一.利用2011—2017年(尤其是杭州市G20峰会期间)ρ(O₃)、ρ(NO_x)、ρ(VOCs)和气象条件观测数据,分析了杭州市G20峰会期间及不同时间尺度下杭州市ρ(O₃)的变化特征及其影响因素.结果表明:①杭州市ρ(O₃)日变化呈单峰型特征,15:00左右ρ(O₃)达最大值(98.55 μg/m3);ρ(O₃)周变化存在“周末效应”,周末ρ(O₃)明显高于工作日;1 a中4—9月为ρ(O₃)高值期,ρ(O₃)峰值出现在5月和9月.以2013年为界,将2011—2017年ρ(O₃)变化分成下降和上升2个阶段,2011—2013年呈下降趋势,降幅约为15.02 μg/m3,2014—2017年呈上升趋势,增幅约为23.25 μg/m3.②减排措施的实施对ρ(O₃)存在双重作用,其可通过降低前体物质量浓度抑制O₃的生成,又能引起大气污染物质量浓度下降、太阳辐射增强,从而促进O₃的生成.当O₃前体物质量浓度较低时,在强太阳辐射等气象条件驱动下,近地面仍会呈现高ρ(O₃)的现象.③气象条件是驱动ρ(O₃)日、月变化的控制因素;相反,前体物质量浓度则是ρ(O₃)周、年变化的控制因素,此时VOCs或NO_x控制区、“周末效应”等ρ(O₃)变化特征开始显现.研究显示,不同时间尺度下杭州市O₃污染的控制因素不同.      

利用地面观测资料和AIRS卫星资料评估MACC再分析臭氧数据中国地区的适用性

用10 a(2003～2012年)的MACC(monitoring atmospheric composition and climate)再分析臭氧资料与同期中国大陆6个地面观测站的臭氧数据,以及AIRS(atmospheric infrared sounder)卫星资料反演的大气臭氧数据进行对比分析.结果表明,MACC臭氧柱浓度与所有地面站臭氧柱浓度相对偏差基本控制在17%之内,相关系数在0. 79～0. 97之间,MACC臭氧柱浓度与地面站臭氧柱浓度具有很好的一致性.对于多年平均臭氧柱浓度空间分布,MACC再分析与AIRS卫星反演臭氧柱浓度的相对偏差在-3%～5%之间,MACC臭氧柱浓度相比AIRS柱浓度在青藏高原、南部沿海地区偏高,在东北地区偏低.各季节空间变化,MACC臭氧柱浓度与AIRS基本一致.在瓦里关站,MACC近地面臭氧与地面观测臭氧浓度月平均变化趋势存在一致性. MACC再分析近地面臭氧数据可以反映春季、夏季和秋季地面臭氧浓度的变化趋势,但冬季MACC近地层臭氧资料出现了较大的偏差.     

臭氧/沸石工艺处理水中硝基苯的机理探讨

考察了臭氧在H型沸石上吸附与分解情况,发现臭氧在H型沸石上发生了吸附与分解,并且吸附过程与脱附过程是不可逆的,其脱附速率很快.在吸附分解平衡后,臭氧在H型沸石上的吸附分解量与进水臭氧浓度成正比.而在1×10^-3 mol/L Na⁺存在条件下,被Na⁺交换的H型沸石基本不吸附分解臭氧.考察不同阳离子和不同型号沸石对臭氧/沸石工艺去除硝基苯的影响,发现Ca²⁺的影响最大,另外Na型沸石和NH₄型沸石在降解硝基苯的过程中,硝基苯的去除效率逐渐提高,并且Na型沸石中的Na⁺发生溶出,表明盐析效应影响臭氧扩散进入沸石孔道进行自分解和催化分解的能力.脱铝后的H型沸石没有体现降解硝基苯的效果.最后在pH 3.0时,H型沸石也能吸附分解一部分臭氧,说明H⁺的影响不如其它阳离子.     

城市臭氧浓度分布特征

近地面层臭氧(O₃)研究是当今环境科学领域的前沿课题之一,随着汽车尾气排放NO_x和碳氢化合物的增加,在日光照射等条件下导致低层大气中O₃浓度明显增高,面临光化学烟雾污染的威胁,开展环境空气中O₃监测与分析对防治大气污染有十分重要的意义.利用2003年6个月的臭氧(O₃)自动连续监测数据,对山东大学校园内O₃浓度的频率分布、日变化、月变化等特征进行分析.实验结果表明,O₃小时平均浓度达到<环境空气质量标准>(GB3095-1996)二级标准的频率为96.88%;O₃浓度呈明显的日变化,一般在下午浓度较高,上午和夜晚较低;O₃浓度的最高值出现在6月份,这与辐射强烈,温度高有关;天气条件也影响O₃浓度,一般晴天时O₃浓度高,多云、阴雨天气O₃浓度低.     

臭氧基准实验室的设计与配置

文章阐述了在空气质量自动监测网络中建设臭氧基准实验室和建立臭氧量值溯源体系的必要性,介绍了全球臭氧基准实验室的建设情况。并以珠江三角洲区域空气监控网络为例,探讨了臭氧基准实验室的布局设计,包括实验室面积、工作台、温度、湿度、照明、安全、电源、抽风系统等方面的要求。文章对臭氧基准实验室的仪器配置和臭氧量值溯源体系进行了介绍,通过定期使用臭氧基准对臭氧传递标准、工作标准进行依次的标准传递,以保证监测网络臭氧监测数据的准确性和可比性。     

烟台市大气臭氧近地面分布特征初探

利用2008年7月-2009年6月烟台市11个子站的大气臭氧自动连续监测数据,时臭氧浓度的区域分布、季节变化、日变化、与二氧化氮浓度相关性等特征进行分析．结果表明：①郊区臭氧浓度高于市中心区;②臭氧浓度季节变化明显,其大小依次排排列为春季、夏季、秋季和冬季;③臭氧浓度具有明显的日变化,一般在午后浓度较高。夜晚较低,早晨...