沸石生物联合吸附再生工艺中溶解性有机物的特性变化

利用三维荧光技术(EEM)和凝胶过滤色谱法(GFC)研究了沸石生物联合吸附再生(ZCS)工艺中溶解性有机物(DOM)在系统中的变化规律.结果表明,生活污水DOM中主要的荧光物质有类蛋白质(荧光峰A和B)和类腐殖质(荧光峰C),经ZCS工艺处理后,荧光峰B较峰A的强度降低更多,说明类蛋白质的组成结构发生了变化;荧光峰C削...     

垃圾渗滤液处理工艺中有机污染物的三维荧光光谱

利用荧光发射和三维荧光光谱研究了三峡库区某垃圾堆场的渗滤液及其处理工艺出水溶解性有机质(DOM)的荧光光谱特性。堆场渗滤液的DOM含有类酪氨酸、色氨酸及紫外区类富里酸,特征荧光峰中心位于E_x/E_m=275 nm/305 nm,为高激发波长类酪氨酸,与前人的研究结果并不一致,这可能与垃圾的堆放期有关。渗滤液和各处理工艺出水的荧光指数f_450/500均大于1.9,表明腐殖质主要为微生物源。渗滤液在处理前后荧光峰特征和强度均发生明显改变,类蛋白荧光强度与DOC值变化趋势基本一致。生化处理工艺中,类蛋白荧光强度降低了66.4%～95.5%,紫外区类富里酸荧光强度只降低了28.8%,显示类蛋白质具有良好的可生化性,而类富里酸相对较难生化降解。三维荧光光谱能反映渗滤液处理过程中污染物的种类、性质和数量等变化信息,能快速地进行定性分析、定量评价。     

白水江表层沉积物溶解性有机质荧光特性研究

为探究白水江表层沉积物溶解性有机质(DOM)荧光特性,2018年3月采集研究区深度为0～20cm的沉积物,采用三维荧光光谱技术、区域积分法和荧光指数法,确定主要荧光物质种类,并结合表层水基本参数等数据分析荧光组分的来源、转化过程与空间分布差异。结果表明:(1)白水江表层沉积物DOM以类蛋白有机物为主,其中可溶性微生物降解产物占总体荧光物质相对含量的64.56%～73.06%;各断面均出现明显的可溶性微生物降解产物荧光峰;相比上游,中、下游荧光强度逐渐增强,并出现类酪氨酸与类色氨酸荧光峰。(2)上游至下游,总荧光组分、各荧光组分含量均呈现逐渐升高的趋势。人类活动可能是造成白水江表层沉积物DOM荧光组分存在空间分异的主导因素。     

改良型AO法组合工艺中有机物的三维荧光分析

采用三维荧光(EEM)光谱技术,对上海竹园第二污水处理厂改良型AO法组合工艺运行过程中的各种溶解性有机物(DOM)进行分析,并对比研究传统好氧活性污泥法曝气池出水和A/O脱氮工艺硝化池出水DOM的EEM光谱的迁移变化特性.结果表明,各种DOM中主要的荧光物质有类蛋白质(荧光峰A和B)及类腐殖质(荧光峰C),经改良型AO法组合工艺处理后,荧光峰的强度降低了14％～60％,同时类蛋白质和腐殖质的结构也发生了变化;腐殖酸溯源表明DOM中的腐殖酸以微生物代谢产生的带有荧光基团的腐殖酸类为主.     

SBR-混凝处理渗滤液过程中有机物的变化特征

考察了SBR-混凝组合工艺对垃圾渗滤液中溶解性有机物(DOM)不同分子量区间物质及组分腐殖酸(HA)、富里酸(FA)和亲水性有机物(Hy I)的去除效果,同时利用傅里叶红外光谱及三维荧光光谱对处理过程中DOM各组分变化特性进行了分析。结果表明,组合工艺对表观分子量为2 000~4 000及2 000的DOM去除率分别为89.3%和72.1%;对渗滤液DOM组分HA、FA和Hy I的去除率分别为-52.0%、73.1%和77.1%。红外光谱显示,DOM各组分都含有醇、羧酸、脂等多种有机物,SBR对糖、醇、羧酸等去除效果较好,而混凝对脂肪族及芳香族化合物去除效果较好;三维荧光光谱分析表明,经组合工艺处理,DOM各组分荧光峰强度及复杂化程度明显降低,且SBR工艺对色氨酸等类蛋白物质去除效果较好,混凝工艺对类腐殖酸、类富里酸等大分子物质的去除效果较好。     

不同垃圾渗滤液组合处理工艺中DOM的变化特征

为了快速表征垃圾渗滤液处理过程中有机物的特性变化,分别采用紫外光谱和三维荧光光谱对2种垃圾渗滤液处理工艺不同单元溶解性有机物(DOM)的变化进行了系统分析。结果表明,二级RO和厌氧+好氧+MBR+NF+RO工艺对渗滤液COD和NH3-N的去除率分别为98.7%、99.0%和98.8%、98.6%。随着处理过程的进行,2个处理工艺中DOM的SUVA254、E253/E203分别由0.74、0.33和0.46、0.12下降至0.015、0.014和0.010、0.012,有机物的芳香性和不饱和性下降,脂肪链芳香烃化合物开始增加。不同处理阶段渗透液DOM三维荧光光谱表明,随着处理过程的进行,类富里酸和类蛋白物质的含量逐渐下降,芳构化程度开始降低。其中二级RO系统对渗滤液中类富里酸物质的去除效果较好,而厌氧-好氧-MBR-NF-RO工艺中,类酪氨酸物质主要通过微生物降解去除,NF和RO膜对类富里酸和类腐殖酸物质的截留效果较好。     

造纸工业园区污水处理厂溶解性有机物迁移转化规律

在对某造纸工业园区污水处理厂污染物变化规律分析的基础上,采用UV-vis光谱、凝胶色谱和三维荧光等指纹图谱手段对溶解性有机物(DOM)特性进行表征。结果表明,该工业园区污水处理厂能够有效去除以造纸废水为主的混合污水中的有机污染物。UV-vis光谱和凝胶色谱分析表明:水解酸化可将大分子有机物分解成小分子,腐殖化程度降低;高级氧化深度处理后小分子物质所占比例明显增加。三维荧光光谱结果表明,DOM中主要的荧光物质包括色氨酸类蛋白质、芳香族类蛋白质、类腐殖酸、类富里酸物质和酪氨酸类蛋白质。水解酸化可以提高芳香族类蛋白质、类腐殖酸和类富里酸的含量。高级氧化则能有效降低类蛋白质和类腐殖酸物质的含量。     

光谱与呼吸图谱联用判定河流污染状态与自净能力

河流污染状态一般采用化学水质或生物等指标单独描述,目前尚缺少简便易行且可同时从化学与生物角度进行定量描述的指标。针对这一问题,采用三维荧光光谱、紫外吸收光谱与呼吸图谱联用的分析方法研究了纳污河、自然水体与污水处理厂各处理单元水样的溶解性有机物(DOM)的空间分布特征与河流微生物的呼吸特征。结果表明,光谱法可快速对河流有机污染物的种类进行辨别,而呼吸图谱具有识别河流自净能力的特点,其中类色氨酸(T峰与D峰)、类酪氨酸(S峰)、腐殖质(C峰)、富里酸(A峰)是指示不同污染程度的重要指标。通过呼吸图谱与荧光光谱联用(T峰)可快速对污染程度和自净能力进行区分,从而为河流的管理与自净能力的恢复提供参考。     

基于三维荧光光谱技术解析不同微生物法净化黑臭水体的效果

应用曝气、菌剂+曝气、生物促生剂+曝气、菌剂+生物促生剂+曝气4种微生物技术净化黑臭水体,分别考察了进水中溶解性有机物(DOM)的特征和来源及出水中DOM的特征和效果,采用三维荧光(EEM)光谱技术与平行因子(PARAFAC)模型相结合的方式对进出水DOM进行了分析。结果表明,不同处理方式下进出水DOM的不同组分荧光峰强度变化存在较明显的差异,经过菌剂和生物促生剂联合处理之后,对类腐殖质等难降解物质削减效果最好。FI、HIX和BIX指数分析表明各处理水样中的DOM整体处于较强的自生源特征。利用主成分分析法(PCA)对影响黑臭水体DOM的主要因素及其贡献量研究发现:第1主成分表现为陆源类腐殖质和生物源类腐殖质共存的现象,对水体中DOM的贡献率为54.98%;第2主成分反映了以微生物代谢过程为代表的内源污染,对水体中DOM的贡献率为26.56%。因此,利用三维荧光分析能够较好的反映水中DOM的去除情况,易于实时在线监测,对黑臭水治理具有重要意义。     

污水处理对黑水/灰水中溶解性有机物紫外光谱及荧光光谱特性的影响

为了考察黑水/灰水中溶解性有机物(DOM)光谱特征在污水处理过程中的变化规律以及生物处理前后黑水/灰水中DOM特性上的异同,对污水处理过程中黑水/灰水DOM的紫外光谱及荧光光谱特征进行了测定分析。结果表明,黑水原水中DOM的含量远高于灰水,且含有较多难降解有机物。生物处理可实现对黑水与灰水中易降解DOM的有效去除,MBR系统中的膜分离过程也可以起到截留溶解性有机物的作用。经MBR处理后,同黑水出水相比,灰水出水中的DOM含量更低,且主要为饱和有机物,苯环C骨架的聚合程度较高,THMs生成活性更低。生物处理过程可有效去除黑水/灰水中蛋白质类物质与易降解腐殖质类物质。生物处理后,黑水与灰水的蛋白峰均消失,黑水出水类腐殖酸峰F荧光强度高于灰水出水。与黑水出水相比,灰水出水更适用作再生水加以回收利用。     

基于响应曲面法的环境因素对生活污水三维荧光光谱的影响

采用响应曲面法(RSM)研究温度(10~35℃)、pH(3~11)、稀释倍数(1~10)及交互作用对生活污水溶解性有机物(DOM)三维荧光光谱特性的影响规律。研究表明:生活污水DOM主要含有类色氨酸蛋白质、类酪氨酸蛋白质和类富里酸荧光峰;响应曲面分析表明,温度、pH、稀释倍数其交互作用对于类色氨酸蛋白质荧光强度的影响强弱顺序为:稀释倍数pH温度、pH-稀释倍数温度-pH温度-稀释倍数,其中温度-pH和温度-稀释倍数对其荧光强度的影响为拮抗作用,pH-稀释倍数为协同作用;对于类酪氨酸蛋白质,单因素影响顺序为:pH稀释倍数温度,其他情况与类色氨酸蛋白质相似;对于类富里酸,温度、pH、稀释倍数及其交互作用对其影响规律与对类色氨酸蛋白质的相似,但交互作用类型与类色氨酸蛋白质情况相反。     

城市污水处理过程中DOM的三维荧光光谱及紫外谱图特性

利用三维荧光光谱法和紫外分光光度法对城市污水处理过程中溶解性有机物(DOM)的光谱特性等进行研究。结果表明,污水中的类蛋白质物质较易被降解,类腐殖酸物质属于较难生物降解物质。且在λ_(Ex)/λ_(Em)为(290~295)nm/(325~330)nm处出现新荧光峰,推测其可能是溶解性微生物代谢产物或是被原荧光峰覆盖的难降解有机物所发射荧光形成的。FI值在2.03~2.16,表明DOM主要是生物来源且芳香度较低。紫外谱图在190~230 nm和250~290 nm分别存在着明显的吸收带和吸收平台。在好氧处理后,紫外谱图中的吸收带发生了红移且其吸收强度逐渐增大。通过SUVA、UV_(253)/UV_(203)值和Zeta电位在生物处理过程中的变化,表明DOM经过生物降解,芳香构造程度化逐渐增大,所含苯环的取代程度降低,逐渐稳定。污水处理过程中TOC、UV_(254)与λ_(Ex)/λ_(Em)位于(230~235)nm/(340~350)nm的类蛋白质所发射的荧光强度、荧光峰荧光强度和之间均有很强的正相关性。     

城市污水处理过程中溶解性有机物转化特性

运用反渗透技术对城市处理厂进出水中的溶解性有机物(DOM)进行浓缩富集,利用DAX-8大孔树脂将DOM分为亲水物质(Hy I)、类富里酸(FA)和类腐殖酸(HA)3种组分。研究表明,原污水中有机物各组分经生物处理后的总量去除近90%,各组分所占总TOC的百分含量在生化反应过程中也发生了变化:出水中HA组分有降低的趋势,平均下降9.77%,而FA和Hy I两大组分所占总和呈现上升趋势,其中类FA物质升高7.94%,而Hy I组分百分比略有下降。与进水相比,出水中Hy I、FA和HA组分在Ⅲ(色氨酸)、Ⅳ(酪氨酸)区的荧光峰全部消失,而在Ⅰ(类腐殖酸)、Ⅱ(类富里酸)荧光峰变化不大。SUVA和电位滴定结果表明出水有机物的结构发生变化,各组分的芳香性比进水有机物有所增加。研究结果表明,进水中的有机物在污水处理过程中,小分子物质可以被生物利用并形成新的代谢产物释放到水中,大分子物质却较难被生物利用,但在处理过程中其分子构造在一定程度上被微生物改变,系统的生化驯养可以达到构造改变的效果,从而影响出水各组分分子量变化。     

三维荧光光谱技术对污水处理中溶解性有机物转化过程的分析

采用三维荧光光谱技术研究合肥市某污水处理厂污水处理过程中溶解性有机物(DOM)变化过程及荧光强度与COD浓度的关系。三维荧光光谱结果显示,原水中DOM主要由低激发波长色氨酸、高激发波长色氨酸和可见光区类腐殖酸组成;经过厌氧处理后,高激发波长色氨酸、低激发波长色氨酸荧光强度明显降低,分别从759.5、849.3降到388.6、387.4,同时在厌氧处理阶段有可见光区类富里酸生成,荧光强度为459.8。后续缺氧—好氧—沉淀—过滤—消毒处理中,低激发波长色氨酸、高激发波长色氨酸荧光强度基本都呈现降低趋势,最终出水的荧光强度分别为201.9、164.3。低激发波长色氨酸荧光强度、高激发波长色氨酸荧光强度、色氨酸荧光强度之和与COD浓度的相关系数(R2)分别为0.973 2、0.938 4、0.957 6。研究表明,利用三维荧光光谱技术可以阐明污水处理过程中DOM的变化过程及快速准确测量COD浓度。     

生物强化组合工艺处理河水的三维荧光及生物多样性分析

通过对受污染地表水进行生物滤池-臭氧预氧化-生物活性炭滤池工艺处理,考察生物强化条件下该项工艺对河水中主要污染物的净化效果,并采用EEM光谱技术进行了溶解性有机物变化和去除规律分析,利用PCR-DGGE技术进行各单元中微生物多样性对比分析。结果表明,生物强化组合工艺系统出水水质主要指标已达到/接近地表水环境质量标准(GB 3838-2002)Ⅳ类限值,生物强化滤池填料中微生物多样性指数和物种数均高于其他工艺单元。受污染河水DOM中主要的荧光物质有类芳香族蛋白质(荧光峰A、B和E)及类腐殖酸(荧光峰C)及类富里酸(荧光峰D),其中,A峰、B峰与E峰的中心位置分别位于225/340 nm、275/336 nm和225/298 nm,各特征荧光峰强度发生明显改变表明,污水中溶解性有机物的含量随系统处理过程而变化。     

臭氧强化BAF工艺处理微污染窖水

采用臭氧-BAF组合工艺处理西北地区微污染窖水,使用比紫外吸收值(SUVA)、有机物分子量分布和三维荧光光谱等指标分析了臭氧预氧化对微污染窖水有机物特性的影响,研究了组合工艺对不同污染物的去除效果。结果表明:原水经臭氧预氧化后类腐殖质、类色氨酸物质含量分别下降65%、18%;水中小分子有机物含量增加,进水可生化性提高;经臭氧预氧化后BAF反应器出水类色氨酸物质含量低于未经臭氧预氧化的BAF反应器出水,臭氧预氧化起到了强化后续生物处理的作用。反应器出水CODMn、NH_3-N浓度分别为2.97 mg·L~(-1)、0.12 mg·L~(-1),满足生活饮用水卫生标准的要求;TOC、UV254和TN去除率分别为55%、53%和45%,水中污染物质得到有效去除。     

氯消毒对城市污水中DOM的三维荧光特性影响

在城市污水二级出水氯消毒过程中,通过对溶解性有机物(DOM)的三维荧光光谱(3DEEM)分析及反应过程中三卤甲烷(THMs)生成量的连续测定,分析各类荧光物质随加氯反应时间的变化规律,探讨其与THMs生成量之间的关系,以此来推测THMs的主要前驱物质。结果表明,加氯后0～6 h内,各反应时间点三维荧光光谱图的等高线的密集程度较原二级出水明显降低,荧光峰的荧光强度减少40%～70%,说明DOM与氯发生反应,芳香构造化程度及不饱程度降低,从而失去荧光特性。其中,简单芳香族蛋白质(酪氨酸类)、腐殖酸类及富里酸类物质在加氯前后荧光强度变化较大,是生成THMs的主要前驱物质。THMs的生成量随反应时间的增加呈现明显的上升趋势,15 min内各类荧光特性有机物的荧光强度减少约50%左右,同时生成了50.17%的THMs。     

印染工业园区集中废水处理达标难点及DOM特征解析

以太湖流域某印染工业园区中集中废水处理厂为研究对象,分析有机物、氮、磷等污染物的水质变化特征,发现其出水TP、TN、NH3-N、COD的平均浓度分别为0.20、5.39、0.60和55 mg·L-1,COD应对新标准DB32-2018要求存在达标风险。为解决COD能够稳定达标的问题,通过3D-EEM、FT-IR和GC-MS等方法分析了该印染废水在处理过程中溶解性有机物的去除及迁移转化规律。结果表明:经生化处理后的废水荧光强度显著降低,深度处理后的色氨酸类物质被显著去除,出水中荧光特征峰明显减弱,大部分蛋白质与腐殖酸类物质被去除;各单元出水中存在不饱和双键类和芳香类化合物,典型官能团以—OH、C=O和C≡N等不饱和键为主;出水中主要成分为2,4'-二氟二苯甲酮和4-羟基-4-甲基-2-戊酮,判断其为该印染园区废水中的特征有机污染物。该方法明确了印染园区集中废水处理难点及溶解性有机物特征,为类似废水处理提供数据和技术支撑。     

掺硼金刚石/Si-Ti电极体系处理沙坦类制药生化尾水溶解性有机物的研究

沙坦类制药废水经生化处理后的外排尾水仍残留有溶解性有机物(DOM),需要深度处理。掺硼金刚石(BDD)薄膜类形稳电极是水处理领域的主要材料。剖析了沙坦类制药生化尾水的荧光特征,评估了BDD/Si-Ti电极体系深度处理沙坦类制药生化尾水DOM的性能。结果表明：沙坦类制药生化尾水有2种独立荧光组分,其中色氨酸组分(中心激发波长=250 nm,中心发射波长=350 nm)是特征荧光组分;BDD/Si-Ti电极体系深度处理沙坦类制药生化尾水的经济电流密度为10～15 mA/cm²。傅立叶变换红外光谱(FT-IR)分析显示,共轭有机物及共轭基团是此类尾水荧光的主要来源,共轭结构被BDD/Si-Ti电极体系有效分解,生成烷烃类物质,因此电解60 min后荧光基本消失。     

管网末梢水中DOM分布特征及影响因素

为探明长期运行的供水管网末梢出水的溶解性有机物(DOM)分布特征及影响因素,采用三维荧光技术结合平行因子分析法(PARAFAC)对西北某高校管网水质进行了研究,并利用荧光区域积分(FRI)法得到各类DOM占比,通过实验揭示了加氯与DOM的相互关系。结果表明:该区域管网水中DOM主要为溶解性微生物副产物(SMP)、富里酸类(fulvic acid-like)和腐殖酸类(humic acid-like)有机物;DOM平均相对浓度约为2.0×106AU·nm2,其中类蛋白有机物较少,SMP占30%~34%、富里酸类占23%~25%、腐殖酸类占25%~28%;铸铁管出水中SMP总量(80 643 AU·nm2)和占比(34%)比不锈钢管出水中的SMP总量(72 420 AU·nm2)和占比(30%)有所升高;加氯对腐殖质类有机物具有一定的去除效果,且在前10 min内去除率最高。研究结果可为供水管网水质维护和加氯机制提供理论依据。