环境污染及其防治 水体污染及其防治

X52200700913仿生脂肪细胞制备以及对水体中林丹去除的研究/宋立岩(同济大学环境科学与工程学院污染控制与资源化国家重点实验室)…∥环境科学学报/中科院生态环境研究中心.-2006,26(6).-893~896环图X-9利用生物体脂肪组织可以对脂溶性有机物有效富集的原理,通过界面聚合合成了     

不同氧化剂降低膜污染效果的研究

采用不同的氧化剂预处理黄浦江原水后进行微滤膜(MF)膜过滤试验,考察预氧化对有机物的去除作用,及其对MF膜过滤特性的影响.结果表明,3种不同氧化剂对有机物的去除效果存在较大差别.臭氧投量在0.5~3.0mg/L范围内,臭氧对DOC和UV254的去除率最高分别为10%和71%;而氯和高锰酸钾对有机物的去除效果则较差.臭氧可将大分子有机物转变成小分子有机物,将大部分疏水性有机物氧化成亲水性有机物.这种有机物组成结构的改变对膜过滤特性产生影响,明显降低了膜污染,膜污染下降率最高可达到22.7%.氯和高锰酸钾的氧化性相对较弱,仅能去除少部分疏水性有机物,对膜污染有较小减缓作用,膜污染下降率最高分别为9%和8.5%.     

粉末活性炭预处理对超滤膜通量的影响

研究了粉末活性炭预处理对改善超滤膜过滤通量的效果.试验采用了4种具有不同亲疏水性的水样,着重探讨粉末活性炭对有机物的疏水性和亲水性组分的去除效果以及所带来的通量改善.试验结果表明,对于4种水样,超滤膜直接过滤原水时,通量下降严重.虽然粉末活性炭预处理能在一定程度上提高通量,但通量下降的趋势仍未改善.对有机物各组分的分析表明,直接过滤原水时,膜主要截留疏水性有机物;粉末炭吸附主要去除亲水性有机物,而超滤膜过滤粉末炭处理水时,主要截留疏水性有机物.由此,超滤膜的通量下降主要是由疏水性有机物引起的,亲水性组分对通量的影响较小.     

臭氧-粉末炭联用作为预处理缓解膜污染的效果与机制

研究臭氧、粉末炭以及它们的组合作为超滤膜的预处理,控制膜污染以及去除有机物的效果和机制.结果表明,臭氧主要氧化强疏组分的大分子有机物,将其转化为中分子和亲水性的小分子.臭氧可有效控制膜污染,表明大分子的疏水有机物是主要的污染因素.粉末炭可吸附小分子有机物,也可缓解膜污染,说明小分子有机物也对膜污染有所贡献.臭氧与粉末炭的组合不仅有效控制膜污染,还可强化有机物的去除,它们之间存在协同作用.     

城市污水处理过程中溶解性有机物及荧光物质的变化规律

以锦州市W污水处理厂为研究对象,利用三维荧光光谱分析技术和荧光区域积分(FRI)方法考察了城市污水处理过程中溶解性有机物及荧光物质的去除状况.利用XAD树脂将DOM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(TPIA)、过渡亲水性中性有机物(TPI-N)和亲水性有机物(HPI).结果表明,HPO-A和HPI是该污水处理厂进水中的主要DOM组分,并且DOM中的荧光物质主要为类芳香族蛋白质荧光物质和类富里酸荧光物质.在该污水处理厂内,生物降解作用是TPI-A和HPI的主要去除机制,HPO-N和TPI-N主要是由深度处理工艺(絮凝-沉淀-过滤)去除的,生物处理工艺和深度处理工艺对HPO-A的去除能力接近,而生物处理工艺和深度处理工艺对TPI-N的去除效果均较差.生物处理工艺对HPO-A、TPI-A和HPI中的荧光物质有较强的去除能力,而对HPO-N和TPI-N中荧光物质的去除效果较差.深度处理工艺能够有效去除HPO-A和HPO-N中的荧光物质,而对TPI-A、TPI-N和HPI中的荧光物质无明显去除作用.     

混凝预处理对超滤膜通量的影响

为探讨混凝预处理对改善超滤膜过滤通量的效果.试验采用了4种具有不同亲疏水性的水样,着重探讨混凝对有机物的疏水性和亲水性组分的去除效果以及所带来的通量改善.试验结果表明,超滤膜直接过滤原水时,4种水样的有机物截留率在12%～20%,但其中的疏水性组分均超过了50%,说明膜倾向于截留疏水性有机物.投加25 mg/L的混凝剂,4种水样的有机物去除率在12%～28%,投加量增加至100 mg/L,去除率也相应增加至25%～38%,但其中的疏水性组分均占50%以上.混凝预处理均可有效提高通量.对有机物各组分的分析表明,膜处理混凝预处理水时,主要截留亲水性组分,这是由于混凝可有效去除疏水性组分的缘故.由此也可得出结论.超滤膜的通量下降主要是由疏水性有机物引起的,亲水性组分对通量的影响较小.     

颗粒状大孔阴树脂去除有机物以及缓解膜污染的效果与机制

采用颗粒状大孔阴树脂和混凝作为微滤膜的预处理,考察它们去除有机物以及缓解膜污染的效果和机制.结果表明,树脂可有效去除中等和小分子的有机物,但对大分子有机物的去除有限;混凝可有效去除大分子有机物,但对中等和小分子有机物的去除有限.仅采用树脂作为预处理,虽然去除有机物效果较好,但缓解膜污染的作用有限;而混凝与树脂联用,不仅有效去除有机物,而且也有效缓解膜污染.     

类脂/醋酸纤维素复合吸附材料的制备与性能

采用相转化法将类脂包埋到醋酸纤维素(CA)中,制备出了具有对水中低剂量亲脂性有机污染物高效吸附去除的平板膜.以扫描电子显微镜观察了复合材料的结构形貌和表面特征.利用机械搅拌方式和超声方式对类脂进行分散的实验表明,超声对类脂的均匀分散具有强化作用.同时考察了铸膜温度(室温、0℃)对类脂分散的效果,表明低温有助于形成小的脂滴.另外,通过复合膜的红外谱图证实,类脂和CA属于物理混合,不会改变类脂的分子结构,从而不会影响类脂对亲脂性有机污染物的吸附性能.通过荧光分析法分析复合膜在正己烷溶剂中的稳定情况,表明类脂已被完好地包埋到膜中,因而在去除有机污染物的过程中不会从复合膜中渗出.     

纳滤膜过滤MBR出水的污染原因与清洗方法

为研究膜-生物反应器(MBR)出水对纳滤膜的污染原因及清洗方法,使用场发射扫描电镜、傅立叶变换红外光谱仪、原子力显微镜和接触角仪对经MBR出水污染的纳滤膜表面污染层进行了检测,结果表明,纳滤膜表面污染物包括有机物和无机物,所含元素包括磷、镁等,对经过不同清洗步骤的膜表面进行的检测表明,柠檬酸清洗可以去除镁和大部分磷,这些物质主要以无机形态存在于膜面污染物中;后续NaOH清洗可以进一步去除磷,这部分磷主要来自有机酸、有机磷或蛋白质等膜面污染物.污染使膜表面粗糙度由79.5 nm增大至111.2 nm,但接触角由55.6°变为62.1°,表明亲水性变化不大;酸洗后表面粗糙度显著减小至51.9 nm,接触角变为96.0°,表明有机污染物暴露出来,膜面呈现疏水性;再经碱洗后,膜面粗糙度与亲水性均接近于新膜.这些结果说明,先酸洗后碱洗的方法可以去除绝大部分的膜面污染物,进一步推知膜污染初期主要为有机污染,之后无机物的作用使污染进一步加重.     

冬季不同污水处理工艺对溶解性有机物的去除

以东北地区4个城市污水处理厂为研究对象,考察冬季不同污水处理工艺对溶解性有机物(DOM)组分的去除效果,以及对DOM组分的光谱学特性和卤代活性的影响.利用XAD树脂将DOM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).结果表明,A/O法、曝气生物滤池、浮动填料法和A2/O法对DOM都具有较高的去除能力,其中曝气生物滤池对DOM的处理效果最好.经4种污水处理工艺处理后,5种组分的芳香性和三卤甲烷生成活性(STHMFP)均升高.A2/O法对HPO-A和TPI-A的芳香性增强程度最高,而曝气生物滤池对HPO-N,TPI-N和HPI的芳香性增强程度最高.浮动填料法对HPO-A,TPI-A和HPI的STHMFP升高最显著,A2/O法对HPO-N的STHMFP增加最显著,曝气生物滤池对TPI-N的STHMFP升高最显著.4种污水处理工艺对HPI中荧光物质的去除率高于非荧光物质.而对于其他4种DOM组分来说,不同的污水处理工艺对不同荧光峰的改变不相同.     

Preparation and characterization of a lipoid adsorption material and its atrazine removal performance

A novel adsorbent named lipoid adsorption material (LAM), with a hydrophobic nucleolus (triolein) and a hydrophilic membrane structure (polyamide), was synthesized to remove hydrophobic organic chemicals (HOCs) from solution. Triolein, a type of lipoid, was entrapped by the polyamide membrane through an interfacial polymerization reaction. The method of preparation and the structure of the LAM were investigated and subsequent experiments were conducted to determine the characteristics of atrazine (a type of HOC) removal from wastewater using LAM as the adsorbent. The results showed that LAM had a regular structure compared with the prepolymer, where compact particles were linked with each other and openings were present in the structure of the LAM in which the fat drops formed from triolein were entrapped. In contrast to the atrazine adsorption behavior of powdered activated carbon (PAC), LAM showed a persistent adsorption capacity for atrazine when initial concentrations of 0.57, 1.12, 8.31 and 19.01 mg/L were present, and the equilibrium time was 12 hr. Using an 8 mg/L initial concentration of atrazine as an indicator of HOCs in aqueous solution, experiments on the adsorption capacity of the LAM showed 69.3% removal within 6–12 hr contact time, which was close to the 75.5% removal of atrazine by PAC. Results indicated that LAM has two atrazine removal mechanisms, namely the bioaccumulation of atrazine by the nucleous material and physical adsorption to the LAM membrane. Bioaccumulation was the main removal mechanism.     

PAC强化MBR工艺处理效果的研究进展

膜生物反应器（MBR）是将膜分离技术与活性污泥法相结合而形成的废水处理工艺。由于MBR具有较高的去除率使其被广泛地应用于废水处理中,但是膜堵塞和膜污染问题依旧是阻碍MBR工艺进一步推广的主要原因。颗粒活性炭（PAC）具有高的比表面积,其较强的吸附能力可有效地缓解MBR工艺运行过程中膜堵塞和膜污染问题。通过总结近年来对膜碳生物反应器（PAC-MBR）的研究进展,分析了影响MBR工艺的影响因素（pH、HRT、SRT、曝气量、SS）,综述了PAC-MBR联合工艺对废水中氨氮、BOD₅、COD、TC、TN、浊度的处理效果。     

一体式粉末活性炭-微滤组合工艺的除污染效能

研究了一体式粉末活性炭-微滤(PAC-MF)组合工艺对有机物、农药和氨氮的去除效果,并量化了粉末活性炭-微滤工艺中PAC、微生物和MF分别对去除污染物的贡献.结果表明,PAC-MF组合工艺对TOC、UV254、以及THMFP和HAAFP的平均去除率分别为73.56%、96.75%、77.64%、83%,对敌敌畏的平均去除率为95.1%,对氨氮的平均去除率可达98%.粉末活性炭-微滤工艺中,活性炭能够使膜的有机负荷降至膜直接过滤工艺的28.32%,膜表面的炭层对污染物有去除作用;活性炭在一次性高浓度的投加方式下,可以提高活性炭对氨氮的吸附作用,使对氨氮的去除率达44.5%.     

粉末活性炭预沉积去除藻类有机物及其对膜污染的影响

以东海原甲藻分泌的藻类有机物（AOM）为研究对象,研究粉末活性炭预沉积和预吸附两种膜前预处理手段对海水中AOM的去除作用,对比分析AOM直接超滤、预沉积和预吸附后再超滤时膜通量、膜阻力分布、膜表面亲疏水性和粗糙度的变化,探讨粉末活性炭孔隙结构、沉积量对AOM去除效果及超滤膜污染的影响.结果表明,活性炭预沉积和预吸附能够提高超滤膜对含AOM海水中DOC和UV₂₅₄的去除率,预沉积对AOM的去除作用优于预吸附,介孔活性炭较微孔活性炭的预沉积效果更好,当介孔活性炭PAC2的沉积量为0.4g/L时,DOC和UV₂₅₄的去除率较直接超滤分别提高了25.1%和33.6%.紫外吸收比指数（URI）分析表明,活性炭预沉积和预吸附对有机物的去除作用具有选择性,AOM中芳香族物质较脂肪族羧基类物质更易被除去.粉末活性炭预沉积下AOM超滤时的滤饼层污染阻力（R_c）和膜孔堵塞阻力（R_p）较直接超滤分别降低了39.6%和81.2%,活性炭在超滤膜表面形成的滤饼层结构将AOM与超滤膜进行了隔离,能够减缓膜污染速率,对于控制膜的不可逆污染亦具有重要作用.     

膜-生物反应器处理微污染水源水的运行特性

考察了悬浮生长型MBR和3种附着生长型MBR处理人工模拟微污染水源水时的运行特性.结果表明,4种MBR对氨氮的去除率均可达到85%～90%.投加块状填料和粉末活性炭(PAC)的MBR对有机污染物去除率较高;投加沸石粉的MBR和悬浮生长型MBR有机物去除效果较前两者低.当水力停留时间(HRT)为2～4h时,HRT对MBR有机物和氨氮的去除效果影响很小.PAC投加量及其饱和程度会影响PAC-MBR系统对有机物特别是UV₂₅₄的去除率.当PAC投加量提高到1000mg/L以上时,PAC饱和前UV254的去除率可较块状填料-MBR提高约25%; PAC饱和后,两系统对有机物的去除效果相差不大.对于连续运行中膜的过滤性能,投加PAC和块状填料的MBR与悬浮生长型MBR相差不大,而沸石粉-MBR最低.改变PAC投加量对PAC-MBR中膜过滤性能的影响不大.     

Drinking water production by ultrafiltration of Songhuajiang River with PAC adsorption

In recent years, membrane ultrafiltration （UF） of surface water for drinking water treatment has become a more attractive technology worldwide as a possible alternative treatment to conventional clarification. To evaluate the performance of ultrafiltration membranes for treatment of surface water in North China, a 48-m^2 low pressure hollow fiber membrane ultrafiltration pilot plant was constructed. Ultrafiltration was operated in cross-flow and with powdered activated carbon （PAC） adsorption. Turbidity was almost completely removed to less than 0.2 NTU （below Chinese standard 1 NTU）. It was found that PAC addition enhanced organic matter removal. The combined process of PAC/UF allowed to 41% removal of CODMn, 46% removal of DOC and 57% decrease in UV254 absorbance. The elimination of particles, from average 12000/ml in the raw water to approximately 15/ml in the permeated, was observed. When PAC concentration was below 30 mg/L, backwashing could recovery the membrane flux with backwash interval/backwashing duration of 1/30.     

Drinking water production by uitrafiltration of Songhuajiang River with PAC adsorption

In recent years, membrane ultrafiltration (UF) of surface water for drinking water treatment has become a more attractive technology worldwide as a possible alternative treatment to conventional clarification. To evaluate the performance of ultrafiltration membranes for treatment of surface water in North China, a 48-m2 low pressure hollow fiber membrane ultrafiltration pilot plant was constructed. Ultrafiltration was operated in cross-flow and with powdered activated carbon (PAC) adsorption. Turbidity was almost completely removed to less than 0.2 NTU (below Chinese standard 1 NTU). It was found that PAC addition enhanced organic matter removal. The combined process of PAC/UF allowed to 41% removal of CODMn 46% removal of DOC and 57% decrease in UV254 absorbance. The elimination of particles, from average 12000/ml in the raw water to approximately 15/ml in the permeated, was observed. When PAC concentration was below 30 mg/L, backwashing could recovery the membrane flux with backwash interval/backwashing duration of 1/30.     

预涂动态膜强化超滤去除海水中有机物及其对膜污染的影响

以粉末活性炭和硅藻土为涂膜材料,在聚醚砜超滤膜表面形成预涂动态膜,考察了预涂动态膜对海水中有机物的去除效果和作用机制,通过比较分析直接超滤和预涂动态膜过滤海水前后膜表面亲疏水性、形貌结构、粗糙度及膜阻力分布的变化,探讨了活性炭和硅藻土预涂覆对超滤膜污染的影响.结果表明,预涂动态膜可提高超滤膜对海水中溶解有机碳(DOC)和UV_(254)的去除率,活性炭预涂动态膜对海水中DOC和UV_(254)的去除率较直接超滤分别提高11.2%和11.3%.硅藻土预涂膜主要利用超滤膜表面形成的硅藻土滤饼层强化海水中蛋白质类有机物的截留,活性炭对海水中小分子有机物的额外吸附导致海水过滤过程中活性炭预涂膜对有机物的去除效果优于硅藻土预涂膜.与直接超滤相比,预涂动态膜过滤海水后膜表面亲水性更好,膜表面粗糙度更低,膜过滤阻力也更小,活性炭预涂动态膜净化海水时膜过滤总阻力较直接超滤降低50.3%.利用涂膜材料在超滤膜表面形成的滤饼层将超滤膜与有机物进行了"隔离",避免了超滤膜与有机污染物直接接触,降低了小分子有机物在膜孔内的吸附堵塞,能够有效减缓超滤膜的不可逆污染.