活性炭-超滤深度处理工艺对三氯乙醛生成潜能的影响及其对饮用水中有机物的去除

以我国南方某活性炭-超滤深度处理工艺水厂为研究对象,对工艺过程中三氯乙醛生成潜能(CHFP)及相关有机物指标进行为期1年每月1次的监测,以明晰活性炭-超滤深度处理工艺对CHFP及有机物的去除能力。结果表明:原水CHFP均呈现一定的季节性变化趋势,高温季节(5—9月)相对较高,范围为15.50~64.00μg·L~(-1),活性炭-超滤深度处理工艺对CHFP、TOC、CODMn和UV254去除率范围分别为37.42%~69.12%、25.25%~66.71%、27.33%~61.25%和21.80%~72.46%,平均去除率分别为54.51%、39.21%、45.04%和42.91%;混凝沉淀单元在CHFP和有机物指标去除中均起主要作用,炭滤单元对TOC有较好的去除作用,超滤单元对CHFP和CODMn有较好的去除作用。建议水厂设计与运行中将臭氧与活性炭滤池联合使用,以协同去除CHFP和有机物,进一步提高供水水质。     

臭氧-生物沸石处理有机微污染水研究

研究了臭氧氧化、生物过滤、沸石吸附对微污染水中有机物的不同处理效果和组合工艺的竞争、协同效果。结果表明:对于CODMn为6.30～7.20 mg/L的原水,在臭氧投加量为2.1 mg/L,接触时间为15 min时,CODMn的去除率可达10.8%;沸石吸附对CODMn的平均去除率为11.5%,生物沸石对CODMn的平均去除率为32.3%。臭氧-沸石工艺的CODMn平均去除率为15.6%,小于工艺组成单元的单独去除率的加和,各单元在有机物处理上存在竞争关系。臭氧-生物沸石工艺的CODMn平均去除率为45.5%,大于臭氧氧化和生物过滤独立单元去除率的加和,各单元之间为协同作用关系,因此宜采用臭氧-生物沸石工艺处理有机微污染水体。     

预氯化及常规工艺对消毒副产物的影响

以天津市某给水厂的水源水为实验对象,通过在实验室规模上模拟的给水处理厂工艺流程,比较了3种不同工艺流程中各单元出水的三卤甲烷(THMs)、卤乙酸(HAAs)和总有机物(TOC)浓度变化,分析了水处理单元工艺和TOC浓度对消毒副产物的影响。结果表明,预氯化生成的三卤甲烷和卤乙酸分别占最终出水中三卤甲烷和卤乙酸浓度的55.7%和66.7%,说明预氯化对出厂水中消毒副产物的产生有显著影响;混凝沉淀和过滤对三卤甲烷的去除率分别为17.2%和19.6%,而卤乙酸在水处理过程中变化不大,仅在过滤之后降低了3.32μg/L,说明过滤对三卤甲烷和卤乙酸均有一定的去除作用,而混凝沉淀仅对三卤甲烷有一定的去除作用;TOC浓度经过水处理工艺后整体呈下降趋势,但分析表明,其浓度对三卤甲烷和卤乙酸的生成影响很小,而氯则是三卤甲烷和卤乙酸生成的重要限制因素。     

应用加载磁混凝处理微污染河水

实验对比考察了常规混凝和加载磁混凝工艺对微污染河水中COD、浊度和TP等污染物的去除效果,系统研究了混凝剂用量、磁种加载量、搅拌条件和药剂投加顺序等因素对加载磁混凝效果的影响。实验结果表明,加载磁种后沉淀颗粒的体积平均粒径为从常规混凝工艺的50.1μm显著增加到68.6μm;污染物去除效果明显优于常规混凝工艺,尤其对浊度和总磷的去除效果得到了显著的提升;在实验最优条件下COD、浊度和TP的去除率分别达到54.17%、99.28%和75.82%;并且加载磁种后可减少50%以上的混凝剂投加量,同时大大缩短沉淀时间。     

缺氧-SBR法-混凝法工艺处理垃圾渗滤液的试验研究

采用缺氧 -SBR法 -混凝沉淀复合工艺对城市垃圾渗滤液进行处理 ,确定缺氧、SBR法和混凝的最佳运行参数。结果表明 ,通过该系统处理后 ,COD总去除率达到 91.2 % ,NH3 N去除率达 90 .4 % ,取得较好的去除有机物和脱氮效果     

混凝沉淀-SBR-活性炭过滤处理垃圾渗滤液

采用沉淀-SBR-活性炭过滤复合工艺对城市垃圾渗滤液进行处理,确定混凝、SBR和活性炭过滤的最隹参数.结果表明,当进水COD为2500mg/L、氨氮在900mg/L的条件下,经该系统处理后,出水COD均在300mg/L以下,氨氮在20mg/L以下,COD去除率达90%以上,氨氮去除率达98%以上,达到较好的去除有机物和去氨效果.     

O_3-BAC工艺臭氧优化和有机物分子质量分布研究

为了确定3种工艺:混凝-沉淀-砂滤-后臭氧-生物活性炭滤池(工艺Ⅰ)、预臭氧-混凝-沉淀-砂滤-生物活性炭滤池(工艺Ⅱ)和预臭氧-混凝-沉淀-砂滤-后臭氧-生物活性炭滤池(工艺Ⅲ)中臭氧的最优投加量和投加方式,采用动态实验进行了不同工况下有机物的去除效果研究,并从臭氧利用率的角度对3种工艺进行比较。同时,为了明晰工艺Ⅲ中各个单元对有机物的去除机制,研究了各处理阶段的有机物分子质量分布情况。结果表明,工艺Ⅲ在最佳工况下出水水质最优,但单位臭氧利用率较低,单位臭氧去除CODMn、TOC分别为0.92 mg/L和0.55 mg/L。该工艺中预臭氧可显著降低有机物分子质量水平,混凝沉淀砂滤主要去除分子质量3 k Da的有机物,后臭氧则将大分子有机物进一步氧化为分子质量3k Da的有机物,后者通过生物活性炭滤池得到有效地去除。因此,通过臭氧和生物活性炭的联用,能够有效去除有机物,是一种适宜的饮用水深度处理工艺。     

自来水厂不同净水工艺对持久性有机物的去除效果试验研究

以多环芳烃和有机氯农药作为有机物评价指标,对某自来水厂常规处理加深度处理工艺,即混凝-沉淀-过滤-炭吸附处理工艺的去除效果评价,并对几种深度处理技术展望.结果表明,检出多环芳烃和有机氯农药均未超出生活饮用水标准(2006)的限值.在研究的净水工艺中,深度处理工艺炭滤对多环芳烃和有机氯农药的去除效果较为理想.强化混凝、臭氧 活性炭和纳滤膜技术是水厂未来经济可行的处理工艺.     

混凝沉淀-SBR-活性炭过滤处理垃圾渗滤液

采用沉淀-SBR-活性炭过滤复合工艺对城市垃圾渗滤液进行处理，确定混凝、SBR和活性炭过滤的最隹参数。结果表明，当进水COD为2500mg／L、氨氮在900mg／L的条件下，经该系统处理后，出水COD均在300mg／L以下，氨氮在20mg／L以下，COD去除率达90％以上，氨氮去除率达98％以上，达到较好的去除有机物和去氨效果。     

活性炭纤维生物膜帘修复污染源水

采用动力辅助活性炭纤维生物膜帘,模拟研究受污染水源水的原位修复过程,探讨了在不同温度和初始氨氮浓度下生物膜帘对源水修复效果的影响。实验结果表明,中温有利于微生物对有机物和氨氮的降解,低温则有利于微生物除磷。在35℃时CODMn和NH3-N去除效果最好,去除率分别达到90%和94%,15℃时TP去除效果最好,去除率达到54%;在不同氨氮浓度(分别取1.27、1.68和2.54 mg/L)时,生物膜帘对CODMn去除效果都较好,去除率稳定在85%左右,对NH3-N和TP去除效果随初始氨氮浓度的升高而逐渐下降,氨氮去除率由96%下降到92%、TP去除率由40%下降到30%左右。     

混凝-超滤短流程工艺处理北方水库原水简

采用混凝-超滤膜短流程工艺对大伙房水库原水进行处理，考察其除污染性能和膜污染情况，并对该短流程工艺参数进行优化。结果表明，当利用超滤膜直接过滤原水时，膜污染较重，并且对污染物质的去除率较低；而采用混凝-超滤短流程工艺时，膜污染得到一定程度上的缓解；当絮凝剂投加量为7 mg/L、膜清洗周期为30 min时，对浊度、COD_Mn和UV₂₅₄的去除率分别为95.61%、40.42%和37.12%，出水水质能够满足生活饮用水卫生标准。     

曝气生物活性炭滤池深度处理高浓度氨氮原水

实验研究曝气生物活性炭滤池对于高浓度氨氮原水的处理效果以及工艺运行稳定情况。以某自来水厂常规工艺沉淀池出水预加硫酸铵作为研究对象,原水氨氮平均浓度3.67 mg/L,实验条件:温度31.2℃,pH 7.13,滤速8~12 m/h,气水比0.5和1。采用3种不同工况条件进行实验,确定滤速10 m/h和气水比0.5的为最佳运行工况。在此工况下曝气生物活性炭滤池对于氨氮和COD Mn的平均去除率分别达到87.5%和19.2%,亚硝酸盐积累率为0.9%;出水氨氮浓度达到生活饮用水卫生标准GB5749-2006。同时炭滤池的出水浊度相比进水略微上升。     

高效聚合氯化铝对超滤膜污染影响的中试研究

针对某水厂以超滤为核心的短流程水处理工艺,在通过聚氯乙烯(PVC)超滤膜之前选择不同投加量(5、10、15和20 mg/L)的高效聚合氯化铝(HPAC)对长江下游原水进行混凝处理。通过跨膜压差(TMP)增长趋势、CODMn的去除率以及混凝后的水质,可知HPAC的最优投加量为15 mg/L。在此投加量下,运用体积排阻色谱法分析原水、膜前水、膜后水中各相对分子质量有机物的变化,可以发现混凝去除有机物的效果要优于超滤截留的。继而将HPAC与另外4种常用混凝剂:硫酸铝(分析纯)、氯化铁(化学纯)、聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁进行对比,结果表明,在它们各自最优投加量下,HPAC能够更有效地减缓超滤膜TMP的增长率,从而降低膜污染。因此,认为HPAC是与PVC超滤合金膜契合效果最佳的混凝剂。     

活性炭柱中砂垫层在微污染水源水处理工艺中的应用

以嘉兴市某水厂沉后水为进水进行实验,研究炭砂滤池对污染物的去除性能,以及炭砂滤池取代活性炭＋砂滤池的可能性,探讨了短流程工艺的适用性。结果表明,炭砂滤池能有效去除水中的浊度、氨氮、CODMn和铁、锰等污染物,与活性炭柱相比,炭砂滤池在降低出水浊度和水中颗粒数方面具有一定优势,即砂垫层对控制出水浊度和保障微生物安全能够起到积极作用。在实验条件下,增加活性炭层厚度或者降低滤速,在一定程度上有利于提高对CODMn的去除率。在设计滤速为9～10 m/h,CODMn〈4.5 mg/L时,可直接以炭砂滤池取代活性炭池＋砂滤池,仍然能保证出水CODMn〈3 mg/L。     

潜流人工湿地对微污染河水的净化效果

为了探讨潜流人工湿地对微污染河水的净化效果,在野外条件下构建潜流人工湿地,分析了湿地中pH、氧化还原电位(ORP)和DO的进出水变化,考察了湿地中污染物的净化效果,探讨了温度对湿地净化效果的影响。各湿地进、出水DO浓度相差不大;除美人蕉湿地外,其余湿地出水pH较进水变化较小;植物湿地出水ORP较进水均有所增大。植物湿地对污染物的去除效果均优于空白湿地,且随着气温的升高,NH4+-N、TN和CODMn的去除率逐渐增加,去除率分别可达90%、50%和20%。TP去除率却未随温度发生明显变化,始终波动在30%～60%之间。相关性分析结果表明湿地中NH4+-N和TN的去除率与温度相关,较低的有机物浓度造成CODMn的去除率与温度相关性差,由于湿地对磷的去除主要以颗粒态磷(PP)为主,TP的去除与温度不相关。     

粉煤灰制备混凝剂及其对黄河水的处理效果

以粉煤灰和铁泥为原料、加入一定量NaCl作助溶剂室温下制备粉煤灰混凝剂,考察酸灰比与酸浓度对Fe3+、Al3+溶出率及混凝剂对黄河水处理效果的影响。结果表明,Fe3+、Al3+的最佳溶出条件为酸灰比3 mL/g、HCl浓度4 mol/L,此时Fe3+溶出率为28.1%,浓度为11.81 g/L;Al3+溶出率为5.2%,浓度为1.86 g/L。粉煤灰混凝剂对黄河水的处理效果在投加量2.38 mL/L、沉降时间30 min、pH 6.2～7.5时最佳,对浊度、SS和CODMn平均去除率分别为89.7%、83.6%和62.3%,优于传统市售混凝剂PAC和FC,Fe3+、Al3+同时存在有利于各自优势的发挥从而提高混凝效果。     

Spatiotemporal variations of water quality and their driving forces in the Yangtze River Basin,China, from 2008 to 2020 based on multi-statistical analyses

Water quality deterioration is a prominent issue threatening water security worldwide. As the largest river in China, the Yangtze River Basin is facing severe water pollution due to intense human activities. Analyzing water quality trends and identifying the corresponding driver factors are important components of sustainable water quality management. Thus, spatiotemporal characteristics of the water quality from 2008 to 2020 were analyzed by using a Mann–Kendall test and rescaled range analysis (R/S). In addition, multi-statistical analyses were used to determine the main driving factors of variation in the permanganate index (COD_Mn), ammonia nitrogen (NH₃–N) concentration, and total phosphorus (TP) concentration. The results showed that the mean concentrations of NH₃–N and TP decreased from 0.31 to 0.16 mg/L and 0.16 to 0.07 mg/L, respectively, from 2008 to 2020, indicating that the water quality improved during this period. However, the concentration of COD_Mn did not reduce remarkably. Based on R/S analysis, the NH₃–N concentration was predicted to continue to decrease from 2020 to 2033, whereas the COD_Mn concentration was forecast to increase, highlighting an issue of great concern. In terms of spatial distribution, water quality in the upstream was better than that of the mid-downstream. Multi-statistical analyses revealed that the temporal variation in water quality was predominantly influenced by tertiary industry (TI), the nitrogen fertilizer application rate (N-FAR), the phosphate fertilizer application rate (P-FAR), and the irrigation area of arable land (IAAL), with contribution rates of 15.92%, 14.65%, 3.46%, and 2.84%, respectively. The spatial distribution of COD_Mn was mainly influenced by TI, whereas that of TP was primarily determined by anthropogenic activity factors (e.g., N-FAR, P-FAR). This study provides deep insight into water quality evolution in the Yangtze River Basin that can guide water quality management in this region.

Graphical abstract

     

水力停留时间变化对2种人工湿地净化效果的影响

依托建立在新沂河河漫滩的人工湿地中试工程开展现场实验,研究分析水力停留时间变化对2种人工湿地污染物净化效果的影响。结果表明:水力停留时间的变化显著影响潜流和垂直流湿地污染物净化的效果,2种湿地高锰酸盐指数和氨氮(NH4+-N)去除效果随水力停留时间的变化均呈现先上升后下降的趋势。垂直流人工湿地显示出比潜流湿地更好、更稳定的污染物净化效果,其高锰酸盐指数和NH4+-N去除效果的最佳停留时间均出现在2 d左右,2种污染物的去除率分别达到93.1%和87.7%;而潜流湿地在水力停留时间为2 d左右时高锰酸盐指数去除率最高,达到92.3%,在2.5 d左右的时候NH4+-N去除率最高,达到81.5%。潜流和垂直流湿地都适合应用于新沂河污染河水的处理,在设计和实践应用中,两者的水力停留时间参数均可设定为2 d。     

Remediation of polluted river water by biological contact oxidation process using two types of carriers

Biological contact oxidation technology was used to remediate the polluted river water in Hanyang, China. The purification effect of the polluted river water in three simulated rivers was investigated using two different carriers, i.e., AquaMats made in USA and semi flexible supports made in China. The results showed that when the hydraulic loading rate increased, purification effect in terms of COD_Mn decreased. Moreover, the removal efficiency of total nitrogen (TN) increased when AquaMats support was used, however it decreased when semi flexible support was used, in comparison with the control experiment. The removal ability of total phosphorus (TP) was strengthened by using different carriers.     

菖蒲和空心菜在处理微污染河水潜流人工湿地中的应用

为了探讨修复微污染河水的潜流湿地中植物对污染物去除效果的影响及其生长变化,在野外条件下构建2座分别栽种菖蒲和空心菜的水平潜流人工湿地,并以未栽种植物的湿地作空白。分析了湿地中污染物的去除效果,考察了湿地中植物的生物量、根系活力和氮磷含量的变化。植物湿地中污染物净化效果优于空白湿地,菖蒲和空心菜湿地对氨氮(NH+4-N)、总氮(TN)、总磷(TP)和高锰酸盐指数(CODMn)的平均去除率分别为61.1%和57.5%,31.5%和39.7%,24.7%和25.5%,20.4%和20.7%。实验结果表明,湿地中菖蒲的根系鲜重是空心菜的4.2倍,但其根系活力低于空心菜。2种植物均可在湿地中正常生长,但受湿地中营养盐浓度的限制性影响,移栽后的植物组织氮磷含量与移栽前相比下降了11.8%~20.3%。植物在净化微污染河水的潜流人工湿地中对N、P的去除起重要作用。