高藻水臭氧预氧化过程有机物转化及消毒副产物生成势

研究了高藻水预氧化处理过程中,不同臭氧氧化程度及不同pH值条件下,藻类有机物释放与转化规律以及氯化消毒副产物(DBPs)的生成特性.结果表明,臭氧投加量为28.92 mg·L-1时藻去除率达36%.随着臭氧投加量的增加,藻的去除率进一步增加,类腐殖酸先增加后持续减少,溶解性微生物代谢产物、类富里酸和类芳香蛋白物质持续减少;低投加量的臭氧对二氯乙腈(DCAN)、三氯乙腈(TCAN)生成势有明显的控制作用,但会增加三氯硝基甲烷(TCNM)以及1,1,1-三氯丙酮(1,1,1-TCP)前体物,随臭氧投加量增大,DBPs生成势显著增大.酸性条件下臭氧对藻的去除效果最好,UV254以及总有机碳(DOC)均随pH的增大有所上升,但变化较小;臭氧氧化可降解溶解性微生物代谢产物,降解效果受pH影响较小,类腐殖酸有机物随pH值增大而减少;DCAN、TCAN生成势随pH增大有所降低,TCNM生成势在pH=10条件下最高,1,1,1-TCP生成势在pH=7条件下最高.     

化学预氧化对苏氨酸生成三氯乙醛的影响

以具有最大比三氯乙醛生成潜能(SCHFP)的苏氨酸为研究对象,分析了次氯酸钠(NaClO)、二氧化氯(ClO_2)、高锰酸钾(KMnO_4)、过氧化氢(H_2O_2)、臭氧(O_3)和臭氧过氧化氢(O_3/H_2O_2)等预氧化剂对三氯乙醛(CH)生成的影响,以确定合适的预氧化剂及其适宜投加量,为CH的控制提供指导.结果表明,能够有效去除一天CH生成量(CH1d)的预氧化方式依次为H_2O_2、ClO_2、KMnO_4和NaClO,适宜投加量分别为3、0.5、0.6和0.5mg·L-1,对CH1d相应的去除率分别为61.54%、47.63%、29.77%和10.94%;能够有效去除CH生成潜能(CHFP)的预氧化方式依次为KMnO_4、NaClO、H_2O_2和ClO_2,适宜投加量分别为0.6、0.5、3和0.5mg·L~(-1),对CHFP相应的去除率分别为41.01%、33.38%、8.36%和2.40%;O_3和O_3/H_2O_2预氧化能够使CH1d和CHFP增加,不适用于对CH的控制.     

黄河原水中消毒副产物前体物的组成特征及其化学预氧化处理效果对比

以取自河南省郑州市石佛原水厂的黄河原水为研究对象,系统研究了原水中消毒副产物(DBPs)前体物的组成规律,对比分析了3种预氧化剂(高锰酸钾、自由氯和二氧化氯)对原水中DBPs生成潜能的消减规律.试验结果表明:原水中DBPs的前体物均以小分子有机物和疏水性组分(52.51%)为主;分子量小于1 k Da有机物组分是生成含氮消毒副产物(N-DBPs)和三卤甲烷(THMs)的主要前体物;疏水性有机物是生成THMs的主要前体物,亲水性有机物是生成N-DBPs的主要前体物.经Cl2预氧化后,直接生成的DBPs随着自由氯投加量的增加而增加,Cl O2和KMn O4预氧化直接增加DBPs产生量.经3种预氧化剂氧化后,原水中三卤甲烷生成潜能(THMFP)均呈现一定的下降,其降低量依次为Cl O2Cl2KMn O4;然而3种预氧化剂都不能有效的减少含氮消毒副产物生成潜能(N-DBPFP),Cl O2预氧化和Cl2预氧化可增加N-DBPs生成潜能,尤其在较高投加量下,Cl2预氧化将大大增加N-DBPs生成潜能.为有效消减总DBPs生成潜能,水厂可优先采用KMn O4或Cl O2作为预氧化剂处理引黄水库或沉砂池水.     

天然太阳辐射作用下冰体中溶解性有机物组分的光降解

利用XAD树脂对沈阳市细河河水中的溶解性有机物(DOM)进行分级分离.按照DOM在XAD树脂上的吸附特性将其分为5个部分:疏水性有机酸(HPO-A)、疏水性中性有机物(HPO-N)、过渡亲水性有机酸(TPI-A)、过渡亲水性中性有机物(TPI-N)和亲水性有机物(HPI).研究了天然太阳辐射作用下冰体中DOM组分的光降解特性.结果表明:太阳辐射作用下,冰体中的5种DOM组分均会发生光降解,其中HPO-A的光降解程度最高.光照80 h后,冰体中HPO-A、HPO-N、TPI-A、TPI-N和HPI的UV-254去除率分别为43.4%、44.15%、45.9%、55.0%和58.8%.光降解作用对冰体中的荧光物质具有显著的去除效果.除了HPO-A中的类芳香族蛋白质荧光物质(Ⅰ)之外,DOM组分中的各类荧光物质的光降解程度均高于以DOC表征的整体有机物的光降解程度.光降解对DOM组分中类富里酸荧光物质和类腐殖酸荧光物质的去除效果优于对类溶解性微生物代谢产物荧光物质和类芳香族蛋白质荧光物质的去除效果.在冰体中DOM组分的光降解过程中,既发生THMs前体物的去除,也发生THMs前体物的生成.光降解使HPO-A中THMs前体物的量减少,使TPI-N中THMs前体物的量增加,而其他3种组分中THMs前体物的量的变化与光照时间有关.     

高锰酸钾预氧化对剑水蚤DBPsFP的去除特征研究

以剑水蚤为试验对象,研究在不同条件下,高锰酸钾预氧化对剑水蚤代谢产物在氯化消毒过程中消毒副产物前体物的去除特征.研究表明:随高锰酸钾投加量的增加,水合氯醛(CH)、1,1,1-三氯丙酮(1,1,1-TCP)、三氯甲烷(TCM)总体呈上升趋势,二氯乙酸(DCAA)逐渐减少,而三氯硝基甲(TCNM)、1,1-二氯丙酮(1,1-DCP)、二氯乙腈(DCAN)和三氯乙酸(TCAA)先上升后下降,在本试验高锰酸钾投量范围内,高锰酸钾浓度为5mg/L时 CH、TCNM、DCAN、TCAN、DCAA、TCAA和1,1-DCP的去除效果最佳,去除率最高可达72.2%;延长预氧化时间,DCAN、DCAA、TCAA浓度逐渐降低,TCM、CH浓度逐渐升高,TCNM、TCAN、1,1,1-TCP浓度先升高后降低,而1,1-DCP浓度先迅速下降后逐渐升高,预氧化时间宜控制在20min;pH<7可有效抑制TCM的生成.pH=7时TCAA达到最小值,而1,1-DCP含量最高,pH>7有助于1,1-DCP的减少,CH、DCAA、DCAN、TCAN、TCNM和1,1,1-TCP随pH的增加而减少.在pH=9时生成量均最小, 最高去除率为80%;最佳温度为30℃,随着温度的升高,DCAA、TCAA和TCM浓度有所增加,1,1-DCP、DCAN和1,1,1-TCP生成量减少,在20℃时,CH的浓度最小,而TCAN的浓度最大.     

污水再生过程中消毒副产物前体物转化规律

采用大孔吸附树脂将污水中的消毒副产物(DBP)前体物分离为亲水性物质(HPI)、强疏水性物质(HPO)和弱疏水性物质(TPI)这3个组分,通过三维荧光光谱、傅里叶红外光谱和核磁共振对再生水处理各沿程前体物进行表征,并测定各沿程出水的消毒副产物生成势(DBPFP).结果表明,生活污水中DBPs前体物主要组分为腐殖质和脂肪烃,以HPI为主.一级处理(沉淀)基于HPO与水互斥的物理性能对疏水性腐殖质有较好的去除效果,腐殖质的去除会导致含碳消毒副产物生成势(CDBPFP)的降低.此外由于DON/DOC的增加,含氮消毒副产物生成势(N-DBPFP)有所增加.二级处理(生物处理)对腐殖质和脂类均有较好的去除效果,但会产生大量疏水性的溶解性微生物产物(SMP),因此生物处理后DBPs前体物主要表现为疏水性.SMP的累积会导致C-DBPFP和N-DBPFP的大幅增加.深度处理(滤布滤池)能截留部分腐殖质和疏水性的SMP,因此前体物HPO占比减少,HPI占比增加.深度处理可以通过对SMP的去除来降低C-DBPFP和N-DBPFP.     

上向流活性炭-超滤组合工艺中臭氧投加的中试优化

为优化上向流活性炭-超滤组合工艺水厂中臭氧的投加,设计中试试验研究了臭氧投加量改变对各处理单元运行效果的影响,并利用Central Composite响应面设计研究了臭氧投加量对中试工艺去除TOC及三卤甲烷生成势（THMFP）的影响规律,同时简单分析了该中试工艺对金泽原水中常见微污染物的去除率。结果表明:过高的前置臭氧投加量不利于混凝沉淀单元对浊度、UV₂₅₄及耗氧量的去除,过高的后置臭氧投加量不利于活性炭单元对UV₂₅₄及耗氧量的去除。针对金泽原水TOC及THMFP的去除,优化后的中试工艺臭氧投加量为:前置臭氧投加量为0.6~0.65 mg/L,后置臭氧投加量为1.35~1.4 mg/L。在中试研究的臭氧投加量范围内,该中试工艺对金泽原水中常见抗生素及除1,4-二氯苯、乙苯外的致嗅物质均有很好的去除效果。     

EDC指征微污染有机物和亚硝胺副产物去除效能

在臭氧氧化含有不同反应活性的微污染有机物腐殖酸配水和实际水过程中，该文考察紫外吸收(UV₂₅₄)、供电子能力(EDC)的相对剩余量与微污染有机物和亚硝胺消毒副产物的去除效能的关系。UV₂₅₄、EDC、微污染有机物、N-二甲基亚硝胺(NDMA)和总亚硝胺(TONO)生成势均随着臭氧投加量增大而逐渐降低，而且UV₂₅₄与EDC相对剩余量具有二阶线性相关性，因为UV₂₅₄和EDC都包含高活性芳香族化合物，二者降解均呈现良好相关性。UV₂₅₄、EDC相对剩余量与微污染有机物去除率具有良好的一阶或二阶线性关系，EDC相对剩余量与NDMA、TONO生成势具有良好的一阶或二阶线性关系。因此，使用EDC相对剩余量来同步指征臭氧氧化过程中微污染有机物和亚硝胺副消毒产物的去除效能，具有良好的应用前景。     

Killing Cylindrosperrnopsis with Chlorine Dioxide

对于来自某饮用供水水库的拟柱孢藻,研究二氧化氯投加量、藻的初始浓度、pH值、有机物含量和氨氮含量对二氧化氯杀灭拟柱孢藻的效果的影响,探讨二氧化氯氧化与混凝工艺结合的去除拟柱孢藻的最佳工艺条件.结果表明,拟柱孢藻的杀灭率随着二氧化氯投加量增大而提高,随着pH的升高及有机物含量的增大而下降;杀藻量随着藻初始浓度的增大而增大.氨氮对二氧化氯杀灭拟柱孢藻基本没有影响.对于以拟柱孢藻为优势藻的某饮用供水水库原水,二氧化氯氧化与混凝工艺结合除藻的最佳工艺条件为:二氧化氯投加量0.5 mg/L,聚合氯化铝15 mg/L,二氧化氯与混凝剂一起投加.在此条件下,除藻率为98.90％,余浊为1.59NTU.工艺条件正交试验的直观分析说明影响除藻率的因素依次为:二氧化氯投加量＞混凝剂投加量＞投加顺序.     

再生水中有机物的臭氧氧化研究

以某城市污水处理厂深度处理的反硝化生物滤池出水为原水,研究了臭氧氧化对再生水中有机物的去除效果及臭氧氧化后醛类的生成规律.结果表明,臭氧能有效降解水中有机物,臭氧投加量为8 mg·L~(-1)时,DOC、UV254、色度的去除率分别为9.5%、45.6%和80.2%.三维荧光光谱荧光峰各区的荧光强度均随臭氧投加量的增加而降低,臭氧投加量为4 mg·L~(-1)时,再生水中的微生物代谢产物和腐殖质类物质的去除率分别为65.8%和63.2%.臭氧氧化产生的醛类副产物中甲醛和乙醛是主要的组成部分,当O3/DOC(质量浓度比)=1.1时,除丙烯醛外,其他几种醛类的浓度均达到最大值;臭氧氧化能够降低后续氯消毒过程中三卤甲烷类消毒副产物的生成浓度,对三卤甲烷生成潜能(THMFP)的去除率为17%.     

应用紫外/氯组合工艺去除微污染原水中氨氮的特性研究

针对饮用水中氨氮超标对环境造成的污染问题,采用紫外/氯组合工艺对饮用水中氨氮进行降解研究.结果表明,紫外/氯高级氧化工艺可以有效去除水中氨氮.一方面,自由氯和氨氮之间发生取代反应将氨氮转化为氯胺,254 nm紫外光可有效裂解N—Cl键,一氯胺在254 nm处的摩尔吸光系数为354 L·mol~(-1)·cm~(-1),量子产率为0.68 mol·E~(-1);另一方面,自由氯光解产生的自由基可直接氧化氨氮.随着紫外辐照剂量的增加,氨氮和总溶解性氮(TN)的浓度逐渐减少,当紫外辐照剂量达到1000 mJ·cm~(-2)时,氨氮(起始浓度2 mg·L~(-1))和TN的去除率分别为53%和35%,相比单独氯化条件下分别提高了20%和15%.随着Cl_2/N的增加,氨氮和TN的浓度逐渐减小,当Cl_2/N≥1.6时,紫外/氯组合工艺对氨氮的去除率接近100%,当Cl_2/N1.6时,紫外/氯工艺对TN的去除率相比单独氯化工艺提高了30%左右.此外,氨氮去除率随pH升高而增加,而TN去除率随pH升高而降低.本研究结果可为紫外/氯组合工艺在水厂中的实际应用提供有效的理论和技术支持.     

给水管网中耐氯性细菌的灭活特性研究

使用4种常见消毒剂对从实际管网中分离出来的7株耐氯性细菌进行消毒实验.结果表明,这7株细菌均具有较高的耐氯性,其中1株耐氯性最高的类龟分支杆菌自由氯99.9%灭活的CT值为120 mg.(L.min)-1,另外2株血红鞘氨醇单胞菌和甲基杆菌99.9%灭活的CT值分别为7 mg.(L.min)-1和4 mg.(L.min)-1.比较4种消毒剂的消毒效果发现,二氧化氯和单过硫酸氢钾的消毒效果较好,能够在30 min内使分支杆菌的灭活率达到5个数量级.自由氯由于衰减较快,消毒效果不佳.一氯胺能够维持一定的消毒剂浓度,但由于其氧化性较弱,因此需要提高浓度,才能满足消毒要求.能在1 h内灭活3个数量级以上分支杆菌的消毒剂投加量为:3.0 mg/L一氯胺、1.0 mg/L二氧化氯(以Cl2计)和1.0 mg/L单过硫酸氢钾(以Cl2计).考虑到我国水厂消毒的实际情况,建议采用间歇性提高一氯胺浓度或改换二氧化氯消毒的方法,提高对耐氯性细菌的灭活效果.     

生物活性炭流化床净化采油废水的效能及特性

为了解决采油废水生化处理难度大、处理效率低等问题,采用颗粒活性炭为载体的内循环流化床反应器工艺在好氧条件下净化采油废水.利用果壳粒状活性炭为载体,投配率为15%时效果较好;最优化水力停留时间为5h.借助有机物的表征参数COD、UV₂₅₄、UV₄₁₀、有机酸以及GC/MS分析方法对该工艺净化采油废水中的有机物的能力进行了研究,结果表明,COD去除率在25%～45%之间波动,UV₂₅₄、UV₄₁₀和有机酸的平均去除率分别为85.9%、73.6%和51.5%,含油量去除率可达100%,但很难去除长链烷烃.研究还发现,由于采油废水中含有某些高浓度的无机离子,如Ca²⁺、Cl^-,占据了活性炭吸附活性中心,从而对活性炭吸附和降解有机物的性能产生不利影响;采油废水温度较高也是影响生物活性炭处理效果的一个因素.     

污水氯、二氧化氯消毒处理中水质及毒性变化的比较

分别从水质和毒性2方面比较了氯、二氧化氯消毒对污水的影响.结果表明:在水质特性方面,氯消毒对污水色度影响不大,而二氧化氯消毒明显降低了污水的色度;氯、二氧化氯消毒前后污水的DOC基本没有变化;氯消毒后污水的UV₂₃₀明显增加,二氧化氯消毒后污水的UV₂₃₀略有降低,当二者投加量均为30mg/L时,氯消毒使污水的UV₂₃₀增加约0.7cm^-1,二氧化氯消毒使污水的UV₂₃₀降低约0.05cm^-1.在毒性生成方面,氯、二氧化氯消毒产生的急性毒性均随消毒剂投加量的增加而增大,氯消毒产生的急性毒性明显高于二氧化氯消毒;氯消毒在一定程度上增大了污水的遗传毒性,而二氧化氯消毒在一定程度上降低了污水的遗传毒性.     

生物滴滤塔净化含低浓度苯乙烯废气的研究

利用菌丝体热解炭作为填料,采用两座相同实验室规模的生物滴滤塔,分别填装热解炭-木屑混合填料和木屑单一填料,并联操作,进行微生物净化含苯乙烯废气的实验,研究并对比了两座生物滴滤塔的净化性能.结果表明,由于热解炭具有比表面积大、孔隙率高等特点,热解炭-木屑混合作为生物滴滤塔填料,比单一的木屑填料挂膜速度快,净化效果好,停运恢复能力强.适宜操作条件为:入口气体浓度50～ 450mg·m-3,停留时间21.6～43.2 s,气液比110.7 ～55.3,净化效率92％ ～ 100％,最大去除负荷可达153.1 g·m-3· h-1.整个实验过程中,系统的压降始终维持在0～255 Pa,动力消耗小.研究发现,循环液中氨氮(NH4+-N)浓度只需能够保证微生物正常的生命活动即可,不宜过量或不足.生物滴滤塔循环液的紫外吸光度(UV254)与苯乙烯去除率具有一定的相关性,可通过测定循环液UV254,了解生物滴滤塔的运行状况.     

混凝和活性炭吸附去除微污染水源水中DON的研究

溶解性有机氮(dissolved organic nitrogen,DON)作为饮用水中新兴氮消毒副产物(nitrogenous disinfection by-products,N-DBPs)的前体物逐渐受到国内外学者的关注.为探讨混凝和活性炭吸附对微污染水源水中DON的去除机制,首先测定原水中DON、溶解性有机炭(dissolved organic carbon,DOC)、NH4+-N、UV254、pH和溶解氧(dissolved oxygen,DO)等指标和DON、DOC分子量分布;接着通过混凝和活性炭吸附试验来考察原水中DON、DOC和UV254变化,并应用三维荧光光谱对原水中DON变化进行表征.结果表明,微污染水源水中DON、DOC和UV254分别为1.28 mg.L-1、8.56 mg.L-1和0.16 cm-1,DOC与DON比值(DOC/DON)为6.69 mg.mg-1,SUVA为1.87 m-1.(mg.L-1)-1;小分子量(<6 000)DON占较高比例约为68%,大分子量(>20 000)DON占的比例为22%;当混凝剂投加量为10 mg.L-1,DON的去除率大约为20%,DOC和UV254去除率约26%、70%;当活性炭投加量为1.0 g,DON、DOC和UV254的去除率大约为60%、35%、100%;混凝和活性炭吸附组合试验时,对DON、DOC的去除率大约为82%和64%;三维荧光光谱证实,原水中DON变化与3个主要峰有关,分别代表物质为色氨酸类蛋白质、芳香族类蛋白质和富里酸类物质.     

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.     

不同预氧化剂对长江原水氯(胺)化DBPs生成潜能的影响

以取自上海市杨树浦水厂的长江原水为研究对象,对比分析了3种常见预氧化剂二氧化氯(ClO2)、高锰酸钾(KMnO4)及氯(Cl2)预氧化对削减氯化和氯胺化消毒副产物(DBPs)生成潜能的效果情况.氯化培养实验结果表明,3种预氧化剂的处理对DBPs总量的去除效果均不显著,经ClO2、Cl2及KMnO4作用后可分别削减8.4%、5.7%及3.9%,效果为ClO2>Cl2>KMnO4.对于长江原水使用氯化消毒时,采用ClO2作为预氧化剂可取得对消毒副产物较好的去除效果.氯胺化培养实验结果表明,3种预氧化剂处理对长江原水氯胺化DBPs的生成潜能影响有较大差异,经ClO2和KMnO4作用后可分别削减18.1%及4.1%,而预氯化后则增高12.3%,对于长江原水使用氯胺化消毒时,采用ClO2作为预氧化剂可取得对消毒副产物较为明显的去除效果.同时,应尽量避免使用预氯化后加氯胺化的组合,以防止在水处理过程中生成更多的DBPs而影响出水水质.