二氧化氯在饮用水消毒中的应用前景

本文通过二氧化氯(ClO_2)对有机卤代物形成的影响、消毒效果、对健康的影响,以及去除水中污染物的能力和ClO_2发生技术等方面的综合评述,认为二氧化氯在饮用水消毒中的应用前景是乐观的。     

三卤甲烷和卤乙腈类消毒副产物在14个饮用水厂出水中的浓度水平及原水氯化/氯胺化中的生成势

选取长江、黄河、太湖、海河和辽河流域14个饮用水厂,对出厂水中4种三卤甲烷(THM4)和4种卤乙腈(HAN4)消毒副产物的浓度水平进行了调查,同时评价了原水氯化、氯胺化条件下上述消毒副产物的生成势。结果表明,14个饮用水厂出厂水中THM4和HAN4的浓度范围分别为23.45~57.04μg·L~(-1)和ND~3.29μg·L~(-1),均符合我国《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)的要求。氯化消毒实验中THM4生成势和HAN4生成势范围分别为56.18~183.38μg·L~(-1)和ND~5.98μg·L~(-1);氯胺消毒实验中THM4生成势和HAN4生成势范围分别为4.47~33.84μg·L~(-1)和0.88~5.3μg·L~(-1),与氯消毒相比THM4生成势平均减少86%,HAN4生成势增加61%。生成势结果显示原水中溶解性有机碳(DOC)含量与THM4生成势有良好的相关性,氯和氯胺消毒过程中r2分别为0.69和0.81。     

饮水消毒剂的TCMF与TCOF评价

用氯消毒饮水会导致三卤甲烷类致癌物的产生。因此,氯作为饮水消毒的标准方法目前正在重新评价。本文对几种常用的饮水消毒剂的三卤甲烷形成势(TCMF)和总有机卤形成势(TCOF)进行了比较,并分析了其反应机理,综合得出:TCMF及TCOF O_3≈ClO_2<氯胺ClO_3>Cl_2>氯胺;稳定性氯胺>ClO_2>Cl_2>O_3。     

O_3和ClO_2氧化NDMA前体的动力学和产物生成规律

以4种含有二甲胺(DMA)官能团的药物和个人护理品(PPCPs)为研究对象,通过研究其降解反应动力学和氧化产物生成规律,确定臭氧(O_3)和二氧化氯(ClO_2)对N-亚硝基二甲胺(NDMA)生成势的控制效果。O_3氧化PPCPs的二级反应速率常数(k)为10~5~10~6(mol·s)~(-1),ClO_2氧化PPCPs的k为10~1~10~2(mol·s)~(-1),ClO_2与O_3均可去除PPCP类NDMA前体。O_3与PPCP反应生成氮加氧产物,加氧在DMA官能团的氮上,该氮加氧产物不再具有NDMA生成势,且O_3与PPCP摩尔比为1:1时,加一氧产物的生成量最大。ClO_2与PPCPs反应时生成去DMA基产物,脱落的DMA也具有NDMA生成势,ClO_2氧化产物仍具有NDMA生成势,且ClO_2与PPCPs的摩尔比为3:1时,去DMA基产物生成量最大。O_3氧化可满足对NDMA生成势的控制,但ClO_2氧化不能满足对NDMA生成势的控制。     

二氧化氯对金鱼的毒性试验

本试验用标准的鱼类毒性试验方法,确定了二氧化氯(ClO_2)在水体中的安全浓度为0.519mgl~(-1),这与苏联确定的水体中 ClO_2的临界浓度为0.5mgl~(-1)基本相等。     

二氧化氯处理中药废水的氧化特性研究

采用稳定性二氧化氯溶液氧化降解中药废水,运用正交设计方法考察了常温、常压(291～298 K,1.013×10~5Pa)下ClO_2起始浓度([ClO_2]:COD)、pH、氧化反应时间等因素对中药废水处理效果的影响。研究表明,(1)当[ClO_2]:COD在1.0～0.4范围时,COD的平均去除率42%;当[ClO_2]:COD大于1.0或小于0.4时,COD平均去除率仅为27%～35%;(2)pH=2～4时,COD去除率可以达到40%以上,且pH≥10时,COD去除率高达59%;(3)COD去除率随着反应时间的延长而升高,氧化反应30 min左右,COD去除率能达到40%以上,105 min后处理效率达到63%;(4)ClO_2处理中药废水的最佳工艺条件是[ClO_2]:COD为0.7:1,反应pH值6,反应时间75 min。     

把二氧化氯处理的水中亚氯酸盐离子和氯酸盐离子减至最小值

如果ClO_2在饮用水处理中仍然是一种有前途的代用品,那末,在用二氧化氯处理饮用水时减少无机副产物亚氯酸盐离子和氯酸盐离子便是重要的。叙述了利用二氧化硫—亚硫酸盐离子化学,将亚氯酸盐离子定量去除到低于0.1mg/l水平以及使用游离氯去除二氧化硫—亚硫酸盐离子的过程。研究了pH值为5.5～8.5时化学计量和速率规律,使得能直接把这一化学原理应用在现有饮用水处理设施中。     

搅拌速率和时间对强化混凝去除微污染水中镍(Ⅱ)及有机物的影响

采用静态实验考察了投加高铁酸钾强化混凝的效果,通过控制不同的絮凝搅拌速率、絮凝时间及原水浊度来强化镍(Ⅱ)和有机物的去除。结果表明,絮凝搅拌速度和时间、原水浊度是影响镍(Ⅱ)和有机物的去除效果的重要因素。原水镍(Ⅱ)质量浓度为1 mg·L~(-1)、TOC为10 mg·L~(-1),在一级絮凝搅拌速率为200 r·min~(-1)、时间为2 min,二级絮凝搅拌速率为40 r·min~(-1)、时间为10 min,原水浊度为36.7 NTU时,出水剩余镍为0.018 mg·L~(-1),去除率达到98.2%,TOC去除率为58.8%,浊度去除率为73.8%。出水可满足《生活饮用水卫生标准》的要求。高铁酸钾强化混凝可作为给水厂应对镍污染的一种有效处理措施。     

直接投加ClO_2对SBR污泥减量及污染物去除的影响

直接向采用交替停曝气模式运行的序批式反应器(SBR)中投加ClO_2,考察了在处理模拟生活污水时不同ClO_2投加剂量对SBR污泥减量及污染物去除的影响。结果表明,ClO_2最佳投加剂量为2.0 mg ClO_2/g干污泥,此时,与对照反应器(未投加ClO_2)相比,SBR污泥减量效率为28.0%,系统污泥产率系数为0.08 g MLVSS/g COD。溶胞-隐性生长、解偶联代谢和内源代谢对污泥减量均有贡献。在ClO_2最佳投加剂量下,SBR出水COD、NH3-N、TN和TP浓度分别增加了(28.80±1.53)、(3.49±1.79)、(2.30±0.02)、(0.21±0.05)mg/L,但出水水质仍满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B标准。     

使用二氧化氯控制三卤甲烷

因为1979年11月对“国家临时初级饮用水章程”的修订,很多供水公司面临着改变它们的消毒措施,以便遵从三卤甲烷最大污染水平为0.1mg/l的允许量。埃文斯维尔(印第安纳州)给水排水公司选择了二氧化氯消毒剂作为最切合实际的控制三卤甲烷的方法。引进二氧化氯处理6.3l/s规模的中间试验厂,同一家使用氯化的生产规模工厂做了比较。二氧化氯对减少三卤甲烷是如此有效,以致从1983年起,它便在埃文斯维尔的生产规模工厂中使用。     

ClO_2气相氧化联合CaCO_3浆液吸收同时脱硫脱硝试验研究

采用ClO_2气相氧化联合CaCO_3浆液吸收工艺对模拟烟气进行同时脱硫脱硝,研究了ClO_2/NO摩尔比、SO_2初始浓度对气相氧化段NO氧化率的影响及液相吸收段中CaCO_3浆液pH、温度和液气比对同时脱硫脱硝效果的影响。结果表明,在气相氧化段,NO的氧化率随着ClO_2/NO摩尔比的增加呈先快速增加后逐渐平稳的变化趋势;在给定的ClO_2/NO摩尔比(0.8)下,随着SO_2初始浓度的增加,NO氧化率稍有下降,高浓度SO2的存在对ClO_2氧化NO的抑制作用有限,说明ClO_2对NO的氧化反应具有良好的选择性。ClO_2气相氧化联合CaCO_3浆液吸收工艺最优反应条件:ClO_2/NO摩尔比为0.8,CaCO_3浆液初始pH为7.0、温度为55℃,液气比为18L/m3。当SO2初始质量浓度为1 000 mg/m~3、NO_x初始质量浓度为509 mg/m3时,最佳反应条件下SO_2去除率达100.00%,NO_x去除率达81%左右。     

ClO_2-CuO@蒙脱土催化氧化降解土壤中的蒽

采用尿素水解法制备了CuO-蒙脱土复合材料,XRD和IR表明制备的CuO-蒙脱土复合材料同时存在CuO和蒙脱土两种物质。TEM表明对CuO-蒙脱土复合材料中CuO纳米颗粒的直径为4~5 nm,均匀分散在蒙脱土片层上。使用CuO-蒙脱土作为二氧化氯(ClO_2)氧化的催化剂,研究了ClO_2-CuO@蒙脱土催化氧化降解土壤中蒽的效果。结果表明,土壤中蒽污染物浓度为89.8 mg·kg-1时,最佳条件为25℃、水土比为3、污染土壤初始pH 7、ClO_2用量为1.0 mol·kg-1、CuO-蒙脱土用量为1 g·kg-1、反应时间30 min,此时,土壤中蒽的降解率可达到90%以上。ClO_2-CuO@蒙脱土催化氧化降解土壤中蒽的反应动力学对ClO_2浓度符合一级反应动力学,反应过程中产生活性·OH,提高了蒽降解的效率。     

二氧化氯泡沫分离法处理水合肼类废液

采用二氧化氯泡沫分离装置,研究了二氧化氯泡沫分离法对水合肼类废液的处理效果.通过实验重点考察了废水pH值、二氧化氯投加量和反应时间等参数对废水处理效果的影响.在最佳反应条件(即pH值为10,每升废水中二氧化氯的投加量为5 mg/1 000 COD、反应时间为3 h)下进行反应,原废液(COD值为30 000～35 000 mg/L,氨氮总量为2 500～2 700 mg/L)经处理后COD去除率达到99%,氨氮去除率达到96%以上.     

南方某市饮用水源三氯乙醛生成特性

以我国南方某市饮用水源为研究对象,分析了不同反应条件下的三氯乙醛(CH)生成情况、CH与常规消毒副产物(DBPs)的相关关系及水质指标与CH生成势(CHFP)的相关关系。结果表明,5~35℃温度范围内,CH生成量随着温度的升高而逐渐升高,45℃时,反应约30 h后CH降解速率大于生成速率,生成量逐渐减少;CH生成量随着p H的升高而逐渐降低,当p H=11时,CH已经完全降解;Cl_2∶TOC=1∶1~4∶1(质量比)时,CH的生成量随着加氯量的增加而增加,但是当Cl_2∶TOC4∶1时,CH的生成量基本保持不变。CH与两类常规DBPs(三卤甲烷(THMs)和卤乙酸(HAAs))之间均为正相关关系,且CH与卤乙酸(HAAs)的相关关系更为显著。与UV_(254)和SUVA_(254)相比,CHFP与TOC线性关系更为显著,可以根据原水的TOC来简单预测水体中的CHFP。     

预测THMFP的多重非线性回归模式的验证

本文对以前研究的氯化含有THM前驱物质水中三卤甲烷形成潜力(THMFP)的预测模式进行验证,以多重非线性回归方程式表示的原来模式,在低氯浓度下,THMFP预测值偏高;高氯浓度下,则偏低,该模式对中等水平有机碳(THM前驱物质)的水中THMFP的模拟是更准确的。虽然,该模式预测准确度不太高,但是对研究给定水源的具体模式来说,非线性模式的一般形式代表了合理框架。     

加压混凝沉淀对蓝藻水处理中消毒副产物的控制

为了降低蓝藻水处理中消毒副产物的产生,采用物理加压法取代传统化学氧化法进行预处理,从而减少新的化学物质的产生,降低消毒副产物风险,实验对比研究了加压混凝沉淀和预氧化混凝沉淀除藻工艺中消毒副产物及其前驱物的浓度。结果表明,经0.7 MPa加压1 min后混凝沉淀处理,藻类去除率达到95.8%,浊度0.58 NTU,均比原水混凝沉淀和预氧化混凝沉淀后效果大幅度提高。蓝藻水加压后三卤甲烷前驱物降低26.2%,卤乙酸前驱物无变化,混凝沉淀处理后前驱物比原水混凝沉淀后略有减少。加压水过滤消毒后消毒副产物与原水处理后持平。而经1~2 mg/L的Na Cl O预氧化水混凝沉淀过滤消毒后,三卤甲烷和卤乙酸浓度分别比原水处理后增加了3~4倍和1.7~2.5倍。加压混凝沉淀工艺处理蓝藻水,比传统预氧化工艺更有效控制了消毒副产物的产生。     

堆肥物强化潜水含水层生物反硝化的性能及影响因素

为强化潜水含水层生物反硝化能力和提高反硝化速率,利用批实验,开展堆肥物作为有机碳源强化生物反硝化的可行性和有效性研究,探讨反硝化的性能和氮素的变化,考察温度、DO、ClO_4~-和零价铁(ZVI)的影响。结果表明,随着接触时间的增加,残留NO_3~-呈降低趋势。当接触时间12h时,硝酸盐氮减少量远远大于亚硝酸盐氮和氨氮生成量之和,且氨氮生成量逐渐降低至小于0.6mg/L。接触时间为36h时,15.0、21.0、32.0℃时的反硝化速率分别是10.0℃时的1.30、1.70、2.26倍。当初始DO质量浓度为0.2mg/L时,接触时间为8h的NO_3~-去除率达26.6%。当ZVI为40.00g时,NH+4生成量最高(峰值8.1mg/L)。在初始ClO_4~-质量浓度为0~50.0 mg/L时,NO_3~-去除率变化不大。堆肥物作为有机碳源强化反硝化可行且高效。除了ClO_4~-外,水温、DO和ZVI均显著影响强化过程。     

二氧化氯销毁氰化物的应用研究

在弱碱性条件下,二氧化氯消毒剂将氰化物氧化成无毒的氰酸盐(OCN-)、二氧化碳和氮气.研究了影响二氧化氯销毁氰化物的几种因素:pH在8～11的范围内,不影响二氧化氯对氰化物的销毁率;在所试验的反应温度(0～40℃)内,温度对反应速率表现出有限的影响;二氧化氯与氰离子的最佳质量比为2:1;当氰离子最高使用浓度小于0.5 g/L时,废水中氰离子浓度达一级以上的排放标准.     

反渗透海水淡化水的消毒

反渗透海水淡化是解决水资源危机的一项重要技术。反渗透海水淡化水在饮用水生产过程中需进行消毒以解决微生物污染问题。采用次氯酸钙、二氧化氯和紫外线3种消毒方法,考察了反渗透海水淡化水和自来水的消毒效果,比较了对主要水质指标如pH、硬度和碱度的影响及余氯和余ClO_2的衰减性。结果表明,二氧化氯消毒速率最快,次氯酸钙消毒对水质的影响最大,而紫外线的消毒效果最为稳定。可为反渗透海水淡化水的进一步利用提供依据。     

短程反硝化聚磷的反硝化特征研究

研究了温度、pH值、电子供体种类及电子受体种类对反硝化的影响.试验结果表明,(1)在相同试验条件下,亚硝酸型反硝化与硝酸型反硝化的速率与硝态氮的浓度有关.在温度为25℃、pH为7的条件下,基质浓度＜300mg/L时短程反硝化速率较快;基质浓度≥300 mg/L时,以NO3-为基质的反硝化速率较大.(2)具有大量碳源储存物(PHB)的细菌可实现快速的内源性反硝化脱氮,而处于饥饿状态的细菌的内源性反硝化效率极低.