臭氧氧化降解水中四丁基锡效能及动力学研究

对水中臭氧氧化降解四丁基锡(TeBT)的反应动力学、效能及影响因素进行了实验研究.结果表明,温度从12℃升到22℃,TeBT的去除率可从36％升高到43％,但当温度升到32℃时其去除率有所下降.pH升高有利于TeBT的氧化降解,在pH =5.9的缓冲溶液中,前10 min TeBT的去除率为30％;在pH=8.0的缓冲溶液中,前10 min TeBT的去除率提高到42％.原因可能是pH的升高会使臭氧在水中的分解速率加快,臭氧向水相转移率也提高.·OH抑制剂叔丁醇和重碳酸盐对臭氧氧化去除TeBT具有明显的抑制作用,说明在臭氧氧化去除TeBT的过程主要受到·OH产率的影响.通过拟一级反应动力学,计算出单独臭氧(即臭氧分子)与TeBT的直接反应速率常数ko3=435.79 L·mol-1·s-1,·OH与TeBT的间接反应速率常数k.oH=1.4 ×109 L·mol-1·s-1.     

臭氧和Fenton试剂处理石化电脱盐废水研究

利用臭氧和Fenton试剂对某石化炼油厂电脱盐废水进行了处理.结果表明:经臭氧处理后COD去除率为51.10％;用Fenton试剂处理经臭氧氧化后的电脱盐废水,效果最好,COD去除率提高到84.61％;用臭氧和Fenton试剂联合处理时,COD去除率为77.95％;这3种方法都能减轻该种废水的后续处理压力,其中第2种方法效果最好.     

常见有机物对催化臭氧化降解水中硝基苯的影响

考察了有机物甲醛、甲醇、甲酸和邻苯二甲酸二丁酯对单独臭氧氧化和蜂窝陶瓷催化臭氧化工艺去除水中硝基苯降解效果的影响规律.单独臭氧氧化和蜂窝陶瓷催化臭氧化对硝基苯的去除率随着甲醛浓度的升高(0～12 mg·L-1)分别降低了11.6%和9.6%;2种工艺对硝基苯的去除率都随着甲醇浓度的增加(0～16mg·L-1,)先增高再降低,单独臭氧氧化和蜂窝陶瓷催化臭氧化分别在浓度为2 mg·L-1和4 mg·L-1时去除率达到最大值;随着甲酸浓度的增加(0～8 mg·L-1)去除率也都先增高再降低,单独臭氧氧化和蜂窝陶瓷催化臭氧化分别在浓度为0.5 mg·L-1和2 mg·L-1时去除率达到最大值;低浓度的甲醇和甲酸促进了硝基苯的降解,高浓度的甲醇和甲酸抑制了硝基苯的降解.单独臭氧氧化和蜂窝陶瓷催化臭氧化在邻苯二甲酸二丁酯浓度增加(0～10 mg·L-1)的情况下对硝基苯的去除率分别降低了19.7%和18.6%.     

臭氧强化混凝工艺对地表水中藻毒素的去除效果研究

针对于中国北方某地表水源水藻类季节性爆发情况,采用臭氧强化混凝工艺去除藻毒素,实验分别考察了单独投加臭氧及聚合氯化铝(PAC)对微囊藻毒素及浊度、UV_(254)、TOC和高锰酸盐指数的去除效果,研究表明臭氧对MC-LR有较好的去除效果,2 mg/L臭氧对MC-LR的去除率达到了65.74%,对浊度及UV_(254)的去除率达到了29.43%与40.49%,但对TOC及高锰酸盐指数的去除效率却较低,去除率分别为11.59%与9.97%。20 mg/L PAC在单独使用时对MC-LR去除率为15.61%,对浊度、高锰酸盐指数、UV_(254)、TOC的去除率分别为79.21%、58.04%、31.29%与30.12%。在此基础上,采用臭氧-PAC联合工艺,结果表明当2 mg/L臭氧与20 mg/L PAC联用时,对MC-LR的去除率达到了89.87%,对浊度、UV_(254)、TOC及高锰酸盐指数的去除率分别为80.53%、58.75%,34.23%与61.96%。采用臭氧强化混凝联合工艺可以有效地去除该地表水藻类季节性爆发所引起的藻毒素。     

蜂窝陶瓷催化臭氧化降解水中痕量硝基苯的机理研究

实验考察了HCO3-、CO32-、HPO42-、H2PO4-和叔丁醇等羟基自由基抑制剂存在条件下,单独臭氧氧化和臭氧/蜂窝陶瓷氧化对水中硝基苯降解效果的影响规律,初步推测了反应机理.结果表明,2种工艺对硝基苯的去除率都随着HCO3-浓度的增加(0～200 mg·L-1)先增高再降低,在浓度为50 mg·L-1时去除率达到最大值;单独臭氧氧化和臭氧/蜂窝陶瓷对硝基苯的去除率随着CO32-浓度的增加(0～20 mg·L-1)分别降低了16.57%和27.52%,随着HPO42-浓度的增加(0～12 mg·L-1)分别降低了13.61%和17.52%,随着H2PO4-浓度的增加(0～120 mg·L-1)分别降低了6.61%和12.52%,随着叔丁醇浓度的增加(0～10mg·L-1)硝基苯去除率降低了30.06%和46.09%.证明单独臭氧氧化和臭氧/蜂窝陶瓷氧化对硝基苯的降解遵循·OH氧化机理,叔丁醇更适合作为自由基抑制剂用来推断单独臭氧氧化和臭氧/蜂窝陶瓷氧化降解硝基苯的反应机理.单独臭氧氧化对硝基苯的去除率随着pH值的升高(3.02～10.96)而增大,臭氧/蜂窝陶瓷氧化对硝基苯的去除率在pH=9.23时达到最大值.     

污水中典型药物在臭氧及其组合技术中去除特性的研究

以两种典型药物,即氯贝酸(CFA)和卡马西平(CBZ)为目标物,运用GC/MS检测方法,对污水处理厂出水中的目标物在臭氧、臭氧/超声2种工艺中的去除特性进行研究,并重点考察了臭氧浓度、pH值和腐殖酸(HA)浓度、超声功率等影响因素对目标物去除效果的影响。结果表明,采用臭氧与超声组合工艺,相较于臭氧氧化,能显著提高目标物的去除效率,CFA和CBZ的去除率分别提高17.8%和14.9%。超声强化了臭氧氧化效率,二者有协同作用。目标物去除率随臭氧投加量和pH值的增大而增大;随着水样中腐殖酸(HA)浓度的增加,2种目标物的去除率逐渐降低,HA对臭氧/超声组合工艺去除目标物的负作用影响更加明显。     

预臭氧-常规处理工艺去除UV_(254)、2-MIB效果及两者相关性分析

为了分析预臭氧-常规处理工艺对UV_(254)、2-MIB的去除效果及两者相关性,采用国家标准监测法,于7—9月对太湖水源水及中试系统中预臭氧-常规处理工艺各阶段出水进行取样监测分析。结果表明:与一般常规处理工艺相比较,预臭氧-常规处理工艺对2-MIB的去除率提高75%左右,预臭氧2-MIB的去除率占整个工艺总去除率的90%左右,臭氧氧化作用能够有效地去除2-MIB;太湖水源水pH为7.9~8.10,温度为24~27℃,臭氧氧化后UV_(254)降低20%~30%。且工艺对二甲基异莰醇的去除效果与水体中UV_(254)的浓度呈负相关性。当水体中UV_(254)浓度由0.9 mg/L上升到1.3 mg/L时,预臭氧-常规处理工艺对2-MIB的去除率下降10%左右。     

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.      

预处理制药酒精废水的实验研究

利用臭氧/双氧水的氧化对制药含酒精的废水进行预处理实验研究.结果表明,pH值约11、臭氧用量55L/h、双氧水用量96mmol/L、反应时间为80分钟时,废水COD去除率达到50.3％,TOC去除率达到55.5％.     

污泥基活性炭催化臭氧氧化降解水中微量布洛芬的效能研究

以城市污水处理厂脱水污泥和玉米芯为原料,氯化锌为活化剂制备污泥基活性炭(SAC),考察其催化臭氧氧化去除水中稳定性药物布洛芬(IBP)的效能.试验中对比考察了单独臭氧氧化、单独SAC吸附、SAC催化臭氧氧化这3种工艺对水中IBP(初始浓度为500μg.L-1)的去除效果,同时研究了臭氧与SAC投加量对催化效果的影响.结果表明,单独臭氧氧化对IBP的去除率随臭氧浓度的增加而增加,当臭氧浓度由0.75 mg.L-1增加至3.0 mg.L-1时,IBP的去除率由44.4%提高到100%;单独SAC对IBP的吸附去除效果较差,即使SAC投加量增至100 mg.L-1,吸附时间为40 min时,IBP的吸附去除率仅为44.56%;SAC催化臭氧氧化工艺中,IBP去除速率大大加快,在反应的初始阶段(0～5 min)SAC催化臭氧氧化对IBP的去除率要远远高于单独臭氧氧化和单独SAC吸附二者作用之和.臭氧与SAC的投加量对IBP的催化氧化去除效果具有较大影响.SAC催化臭氧氧化IBP分为瞬时需氧阶段反应(0～5 min)和慢速反应(5～40 min)两阶段.快速反应阶段以.OH与IBP反应为主,慢速反应阶段残余臭氧浓度很低,此时主要以SAC吸附去除IBP为主.     

磁性污泥基活性炭催化臭氧氧化去除布洛芬的研究

采用浸渍法制备了不同金属掺杂的磁性污泥活性炭(MSAC),考察了掺杂金属种类、催化剂和臭氧投量对MSAC催化臭氧氧化去除布洛芬(IBP)效能的影响,并通过测定活性物种含量研究了反应机制。结果表明,锰掺杂MSAC的催化活性最高,当臭氧和催化剂投量分别为1.0 mg/L和50.0 mg/L时,IBP的去除率为86.2%,比单独臭氧氧化工艺高28.3%。当催化剂投量由50.0 mg/L增加至100.0 mg/L时,IBP的去除率仅增加了2.3%;当臭氧投量由1.0 mg/L增加至3.0 mg/L时,IBP去除率由86.2%增加至99.7%。叔丁醇的加入显著降低了IBP去除率,活性物种定量分析结果进一步证实了IBP的快速去除主要是由于羟基自由基(·OH)的作用,过氧化氢在·OH产生过程中起引发剂作用。     

紫外光在臭氧降解不同有机物过程中的协同作用

利用O3／UV分别对与臭氧有不同反应活性的对氯苯酚、硝基苯、乙酸和草酸进行了降解试验,结果表明,UV与臭氧化降解的协同作用与目标有机物本身的性质有很大关系,在本实验条件下,UV与臭氧的联用反而降低了对氯苯酚的臭氧化降解效率,30min后体系的TOC去除率仅有59％,而单独臭氧化TOC的去除率达到了66％;对硝基苯和草酸而言,UV均明显地提高了臭氧的降解效率,40min时两者TOC的去除率分别为44％和90％,比单独臭氧化处理分别高出了6％和33％;但是,O3／UV对乙酸几乎无降解活性．在这4种有机物的单独臭氧化降解过程中,除对氯苯酚外,水中均可检测到溶解臭氧．以上的实验结果表明,目标有机物对紫外光的吸收及单独臭氧化过程水中溶解臭氧的存在是O3／UV降解效率提高的必要条件．除UV对目标有机物的活化作用外,降解过程的中间产物H2O2也是O3／UV降解效率提高的一个重要因素,UV分解溶解臭氧在此过程可能仅起了辅助作用。     

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%.     

臭氧催化氧化深度处理焦化废水的实验研究

利用臭氧催化氧化工艺,对焦化废水生化出水进行深度处理,考察了催化剂类型、用量、反应时间对COD去除率的影响。研究结果表明:p H值为7~8,臭氧流量10g/h,催化剂8g,反应时间约50min,臭氧催化氧化对COD去除率达到68.63%,出水指标满足炼焦化学工业污染物排放标准(GB16171-2012)。     

多相催化臭氧氧化-纳滤工艺污水深度净化研究

以高吸附性能的活性炭纤维作为催化反应载体,建立了多相催化臭氧氧化-纳滤组合工艺,研究其对污水深度净化效果及其机理。结果表明,由于活性炭纤维的催化作用,显著提高了催化臭氧氧化反应效率,催化臭氧氧化单元单独运行5 h后对紫外吸收值(UVA254)和总有机碳(TOC)的去除率分别为68.2%和32.3%。组合工艺运行5 h后出水UVA254和TOC的去除率分别为98.7%和89.5%,对3类典型内分泌干扰物(如双酚A、萘及苯并[a]芘等)的去除率高达90%以上,均高于单独纳滤工艺的去除率。与单独纳滤工艺相比,单独运行5 h后纳滤膜通量下降23.8%,而组合工艺膜通量仅下降14.6%,体现了组合工艺具有改善出水水质和提高产水能力等多方面先进性。     

AAO工艺联合臭氧削减污水中微量有机污染物及遗传毒性

近年来,微量有机污染物(OMPs)的环境赋存及风险越来越受到学者的重视,而城市污水厂出水作为向水环境释放OMPs的重要污染源,应被加以监测和管控.以小试厌氧/缺氧/好氧工艺联合臭氧(AAO-O_3)为研究对象,考察了污水中14种OMPs在组合工艺中的迁移转化规律及遗传毒性的削减.结果表明,活性污泥系统对于大多数OMPs的去除效果不佳,去除率低于50%,而后续臭氧可以弥补其不足.AAO-O_3组合工艺可以保证多数OMPs去除率在90%以上.芳香性结构的取代基中含有酚羟基(—OH)、胺基(—NH2)、甲氧基(—OCH3)的OMPs易于在臭氧过程中降解.遗传毒性结果表明,污水和二级出水都存在一定致突变风险,二级出水经过臭氧处理之后,遗传毒性去除率达到98%,污水厂出水对水环境风险大大降低.     

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.      

DOM对纳滤膜去除磺胺甲恶唑效果影响研究

试验研究几种不同可溶性有机物(DOM)对纳滤膜(NF)去除抗生素磺胺甲恶唑(SMZ)的影响效果.试验所用DOM选定腐殖酸(HA)、单宁酸(TA)和海藻酸钠(SA).结果显示3种DOM对SMZ去除率和通量影响迥异,并与DOM的亲疏水性有密切的关系.为更好了解DOM对NF去除SMZ的影响机理,试验对臭氧化HA也进行了研究.臭氧化HA相对于臭氧前HA亲水性显著提高,对SMZ去除率的影响相应提高.结果表明在有多种DOM共同存在的天然原水中,SMZ的去除机理十分复杂,DOM的本身物理化学性质对于目标物的去除效果十分重要.     

次氯酸钠、臭氧及其组合再生水消毒技术研究

以某城市污水处理厂二级出水为原水,采用次氯酸钠、臭氧以及臭氧/次氯酸钠组合工艺,研究了不同消毒方式对总大肠菌群、粪大肠菌群和色度的去除规律,消毒副产物中三卤甲烷(THMs)生成量随有效氯投加量变化的规律。试验结果表明:在次氯酸钠消毒过程中,有效氯投加量为5 mg/L时,总大肠菌群和粪大肠菌群去除率分别为99.91%和99.99%,色度去除率为26.00%;臭氧消毒过程中,当臭氧剂量为2.6 mg/L时,总大肠菌群和粪大肠菌群去除率分别为99.70%和99.73%,色度去除率为71.65%;在组合工艺中,当臭氧剂量为2 mg/L、有效氯投加量为0.5 mg/L时,出水总大肠菌群和粪大肠菌群总数去除率分别为99.94%和99.87%,色度去除率为70.60%;在相同有效氯投加量条件下,组合工艺较单独次氯酸钠消毒出水的总大肠菌群和粪大肠菌群更低,三氯甲烷生成量降低36.67%,一氯二溴甲烷未检出。     

臭氧氧化对陶瓷膜超滤工艺降低饮用水中浊度的影响

利用臭氧陶瓷膜超滤集成工艺,研究了臭氧对陶瓷膜超滤工艺处理不同浊度原水的影响.实验用陶瓷膜平均孔径为100 nm.结果表明,与不投加臭氧的情况相比,投加3 mg·L-1臭氧可将浊度为14、52、108和510 NTU原水的膜通量提高18.2％～104.9％,投加5 mg·L-1臭氧可将此值提高至21.7％ ～116.3％,而投加1～2 mg·L-1臭氧对膜通量的改善不明显.投加5mg·L-1臭氧可将CODMn的去除率提高至28.7％ ～46.9％,投加1～3 mg·L-1臭氧对CODMn的去除率无显著影响,膜出水有机物浓度有所升高.臭氧氧化后原水中小分子量有机物增多,降低了膜的有机物污染程度,有利于膜通量改善.集成工艺出水中2～3 μm颗粒物数量为10 ～36个·mL-1.臭氧氧化导致陶瓷膜过滤初期出水中颗粒物数量略微升高.本研究对于水中颗粒物通过陶瓷超滤膜孔的探讨,以及改善膜对颗粒物的去除具有重要的指导意义.