臭氧-生物活性炭对南方河网典型污染物的去除特性

以我国南方河网原水中有机物和季节性溴化物(Br^-)为对象,研究臭氧-生物活性炭(BAC)工艺净化过程中有机物相对分子质量(M_r)分布变化及溴酸盐(BrO^-₃)和消毒副产物(THMs)的形成规律.结果表明,原水中M_r在10³以下的有机物(DOC)约占总量的80%,常规工艺主要表现为对M_r >100×10³有机物的去除,出水DOC去除率为8%、 SUVA(UV₂₅₄/DOC)值下降14%;臭氧-活性炭工艺主要去除10³<M_r<5×10³的有机物,但亲水性小分子有机物抑制生物降解作用,出水DOC去除率仅提高至30%、SUVA值下降31%.当臭氧投加量高于2 mg/Ｌ时,臭氧氧化出水中BrO^-₃增加明显,氧化过程原水中Br^-浓度升高BrO^-₃生成量增大;生物活性炭对BrO^-₃的去除率平均仅为13%,且波动较大.与常规处理相比,臭氧-生物活性炭处理后各类THMs均有减少,总量减少40%;但氯量和Br^-对溴代副产物影响大,主要为CHBr₃生成量增加.     

几种模型物质在氯化中形成THMs、HAAs的特性研究

以胃蛋白酶(蛋白质)、谷胱甘肽(氨基酸多肽)、葡萄糖(糖类)作为模型物质代表藻来源有机物,并以Fluka腐殖酸为对照,研究其耗氯量、三卤甲烷(主要是氯仿)、卤乙酸(主要是二氯乙酸(DCAA)、三氯乙酸(TCAA))的形成情况.结果显示4种模型物质在氯化后,其余氯在前2 h迅速降低,6 h后则下降速度渐缓;其中耗氯量最大的是谷胱甘肽(96 h:7.1 mg·mg^-1(以每毫克碳计,下同)),其次是胃蛋白酶(96 h:4.2 mg·mg^-1)、腐殖酸(96 h:3.0 mg·mg^-1),而葡萄糖最小(96 h:0.7 mg·mg^-1).4种模型物质氯仿、DCAA、TCAA的生成速度也是在起初的2 h较快,随后渐缓;但从单位碳的产量来看,腐殖酸和胃蛋白酶形成氯仿(96h: 15.1~55.2 μg·mg^-1(以每毫克碳计,下同))、DCAA(96 h: 15.1~55.2 μg·mg^-1)、TCAA(96h: 15.1~55.2 μg·mg^-1)均较多,而谷胱甘肽、葡萄糖则相对较少(氯仿-96 h:2.5~5.1 μg·mg^-1;DCAA-96 h:0.6~8.0 μg·mg^-1;TCAA-96 h:0.12~3.8 μg·mg^-1);而从前驱物特性来说,氯仿、TCAA的前驱物具有较高的芳香度(即高的SUV₂₅₄值),而DCAA前驱物的SUV₂₅₄相对较低.对于富含蛋白质、多肽、糖类等的富营养化饮用水源,则要格外注意饮用水中DCAA所带来的健康风险.     

高锰酸盐预氧化对后续生物活性炭工艺去除有机物的影响

通过测定有机物相对分子质量分布与活性炭上有机物和无机盐沉积情况,分析了高锰酸盐预氧化对后续生物活性炭工艺去除有机物的影响规律.实验结果表明,相对分子质量小于3×10³的有机物是BDOC的主要组成部分;高锰酸盐预氧化强化混凝工艺对大分子有机物(相对分子质量10×10³至0.45μm)去除的同时,使小分子有机物(0～3×10³)的含量增加,提高了活性炭进水的可生化性.与单独BAC工艺对比,高锰酸盐预氧化后使活性炭上沉积的有机物和无机盐含量分别降低了5.0mg·g^-1和4.16 mg·g^-1,减少了活性炭孔径的堵塞,延长了活性炭的使用周期.     

生物活性炭流化床净化采油废水的效能及特性

为了解决采油废水生化处理难度大、处理效率低等问题,采用颗粒活性炭为载体的内循环流化床反应器工艺在好氧条件下净化采油废水.利用果壳粒状活性炭为载体,投配率为15%时效果较好;最优化水力停留时间为5h.借助有机物的表征参数COD、UV₂₅₄、UV₄₁₀、有机酸以及GC/MS分析方法对该工艺净化采油废水中的有机物的能力进行了研究,结果表明,COD去除率在25%～45%之间波动,UV₂₅₄、UV₄₁₀和有机酸的平均去除率分别为85.9%、73.6%和51.5%,含油量去除率可达100%,但很难去除长链烷烃.研究还发现,由于采油废水中含有某些高浓度的无机离子,如Ca²⁺、Cl^-,占据了活性炭吸附活性中心,从而对活性炭吸附和降解有机物的性能产生不利影响;采油废水温度较高也是影响生物活性炭处理效果的一个因素.     

臭氧耦合陶瓷膜过滤对膜性能及出水消毒副产物的影响

利用臭氧（O₃）-陶瓷膜过滤（CMF）处理常规工艺出水,研究了不同O₃-CMF耦合方式对膜性能和消毒副产物（DBPs）的影响.结果表明,与单独CMF相比,异位O₃-CMF和原位O₃-CMF均可以有效缓解膜污染,原位O₃-CMF控制效果最佳.异位O₃-CMF对进水（常规工艺出水） DOC去除率（26.25%）略高于原位O₃-CMF（22.31%）,但是其SUVA去除率（83.91%）明显低于原位O₃-CMF（93.10%）.羟基自由基（·OH）生成特征表明原位O₃-CMF可促进O₃产生更多的·OH.在O₃、·OH氧化和陶瓷膜截留协同作用下,异位O₃-CMF和原位O₃-CMF出水中总荧光响应强度和相对分子质量大于0.3×10³,有机物含量降低,进而使得出水中含碳消毒副产物（C-DBPs）生成量分别降低了21.86%和32.35%,含氮消毒副产物（N-DBPs）生成量分别降低了16.16%和19.13%.但O₃和·OH氧化后生成的小分子有机物因难以被CM截留导致其在出水中含量增加,进而增加了卤代酮（HKs）、水合氯醛（CH）和三卤硝基甲烷（THNMs）的产生.本研究对于不同O₃-CMF方式下O₃与CM的协同机制的探讨,改善膜性能和提升DBPs前体物的去除具有一定指导意义.     

水中典型内分泌干扰物质的臭氧氧化研究

在静态实验中,考察了臭氧投加量、HCO^-₃浓度和pH值对O₃氧化去除水中典型内分泌干扰物（EDs）E1、E2、EE2、DES和4-n-NP的影响.结果表明,5种EDs的去除率随O₃投加量的增加而增大,O₃浓度达到63.6 μg/L时可去除92.0%以上的EDs,HCO^-₃（0～100 mg/L）的引入抑制了O₃氧化,O₃氧化去除EDs的能力随溶液pH值升高而大幅度提高.在中性（pH≈7.0）和碱性（pH＞10.6）条件下,O₃氧化5种EDs的表观二级反应速率常数(20℃±0.5℃)分别在(1.67～3.89)×10⁶　Ｌ·(mol·s)^-1和(0.93～1.75)×10⁹　Ｌ·(mol·s)^-1范围内,表明这5种物质在水中可被O₃迅速氧化去除.计算得出5种EDs的基元反应速率常数(20℃±0.5℃),发现O₃与离子态的EDs反应活性［1.21×10⁹～3.81×10⁹　Ｌ·(mol·s)^-1］是其与分子态EDs的反应活性［7.62×10⁵～2.55×10⁶　Ｌ·(mol·s)^-1］的10³～10⁴倍.对比不同水质本底下O₃氧化去除EDs的实验发现,滤后水和江水中EDs的去除率较其在超纯水中分别降低了26.5%～50.3%和57.3%～72.0%,表明实际水体中的有机物通过竞争氧化剂,抑制了EDs的O₃氧化去除.     

南京夏季大气臭氧光化学特征与敏感性分析

对流层臭氧（O₃）主要由氮氧化物（NO_x）和挥发性有机物（VOCs）经过一系列光化学反应生成,反应过程呈现复杂的非线性关系.为深入了解O₃的光化学特征及生成机制,利用2018年夏季大气O₃与VOCs的观测数据,结合大气零维框架模拟模型F0AM-MCM,研究O₃超标日和非O₃超标日的O₃光化学特征之间的差异性.观测结果表明,O₃超标日期间φ（O₃）和φ（TVOCs）的平均值分别为47.8×10^-9和49.0×10^-9,为非O₃超标日期间O₃（26×10^-9）和TVOCs（30×10^-9）体积分数的1.8倍和1.6倍.使用F0AM模型,借助EKMA曲线和RIR分析等识别O₃敏感性,发现南京市O₃超标日和非O₃超标日O₃的形成均主要受VOCs和NO_x的协同控制.F0AM-MCM模拟结果表明,在O₃超标日,·OH和HO₂的日平均混合比分别是非O₃超标日的1.3倍和1.8倍,表明O₃超标日期间具有更强的大气氧化能力,且·OH和HO₂的形成和损失速率也有明显的增加,表明自由基循环的增强.此外,O₃超标日的O₃生成速率明显高于非O₃超标日,从而导致了O₃超标日的O₃净生成速率明显高于非O₃超标日.以上发现提高了对南京夏季O₃超标日大气O₃光化学特征的认识.     

基于观测数据的石家庄交通干线附近臭氧光化学敏感性分析

为确定石家庄东部郊区交通干线附近O₃生成光化学敏感性,利用2019年1月1日—2020年10月31日在线观测的NO_x、NO_y和O₃等数据计算并分析了O₃生成效率(OPE)及O₃光化学敏感性的NO_x临界浓度.结果表明:1交通干线附近O₃光化学敏感性存在季节差异,春季主要受VOCs控制,整体OPE为2.6±0.3,夏、秋季节主要受NO_x与VOCs协同控制,整体OPE分别为5.3±0.4和5.1±0.8;2NO_x体积分数>11×10^-9时,O₃生成主要为VOCs控制;NO_x体积分数介于6×10^-9~11×10^-9时,O₃生成主要受VOCs与NO_x协同控制;NO_x体积分数<6×10^-9时,O₃生成主要为NO_x控制;3O₃生成敏感性存在日变化特征,10:00之前O₃生成主要受VOCs控制,10:00—11:00是O₃生成由VOCs控制转变为VOCs和NO_x协同控制的过渡时段,12:00之后O₃生成主要由VOCs和NO_x协同控制,且午后14:00—16:00之间NO_x对O₃控制比例凸显.因此,石家庄O₃治理不但要重视NO_x与VOCs排放源的协同管控,尤其午后还需要对NO_x排放源进行分时段精细化管控.     

沸石床多级生物膜焦化废水处理系统的NH+4-N去除稳定性研究

焦化废水处理中预处理蒸氨工艺不稳定容易引起生物处理出水NH⁺₄-N的波动,为了在有机物去除的同时提高生物系统对NH⁺₄-N的去除效果和稳定性,采用对NH⁺₄-N有良好吸附性能的天然斜发沸石为生物填料构建沸石床多级生物膜系统,考察了进水负荷对系统运行稳定性的影响、抗冲击负荷能力以及系统的功能分区和污染物迁移转化规律.结果表明,当系统进水NH⁺₄-N负荷≤0.21 kg/(m³·d)、COD负荷≤1.35　kg/(m³·d)时,出水NH⁺₄-N和COD的平均浓度分别为(2.2±1.2)mg/L和(228±60)mg/L,平均去除率分别达(99.1±0.5)%和(86.0±2.6)%.在低、高两次NH⁺₄-N冲击负荷［0.03　kg/(m³·d)和0.06　kg/(m³·d)］条件下,系统对NH⁺₄-N的平均去除率仍然分别高达99.0%和92.9%,高于对比系统的96.8%和89.3%,表现出良好的抗NH⁺₄-N冲击负荷性能与处理稳定性.系统好氧单元反应器沿程出现脱碳/硝化功能区(C/N区)和硝化功能区(N区),其中N区的NH⁺₄-N 降解速率为C/N区的2～8倍.系统进水中相对分子质量＜1×10³、 1×10³～1×10⁴、 ＞1×10⁴的TOC浓度分别为227.6、104.8和35.0 mg/L,处理出水中的TOC浓度分别为31.2、 22.9和31.5 mg/L,其中相对分子质量＜1×10³和1×10³～1×10⁴这2个范围的有机物降解良好,出水残余物质主要为相对分子质量＞1×10³的有机物.     

北京市城区夏季VOCs变化特征分析与来源解析

精细化的挥发性有机物（VOCs）组分特征和来源分析,可以为科学有效地进行臭氧（O₃）污染防控提供支持.利用2020年夏季7~8月北京城区点位监测的小时分辨率VOCs在线数据,分析高O₃浓度时段和低O₃浓度时段环境受体中VOCs化学特征和臭氧生成潜势（OFP）,并利用正定矩阵因子分解（PMF）模型进行精细化源解析.结果表明,观测期间监测点φ［总大气挥发性有机物（TVOCs）］平均值为12.65×10^-9,高O₃时段和低O₃时段φ（TVOCs）平均值分别为13.44×10^-9和12.33×10^-9,OFP分别为107.6μg·m^-3和99.2μg·m^-3.观测期间O₃生成受VOCs控制,芳香烃的反应活性最高,对OFP贡献排名前三的组分均为异戊二烯、甲苯和间/对-二甲苯.低O₃时段环境受体中VOCs的主要来源包括汽车排放（26.4%）、背景排放（15.7%）、溶剂使用（13.0%）、汽修（12.8%）、二次生成源（9.7%）、生物质燃烧（6.1%）、印刷行业（5.7%）、液化天然气（LNG）燃料车（5.5%）和植被排放（5.0%）,其中背景排放、二次生成和印刷行业源在近年来北京VOCs源解析研究中少有讨论.高O₃时段汽修源和二次生成源贡献分别较低O₃时段上升了3.4%和2.6%,汽车排放仍是北京城区最主要的VOCs贡献源.植被排放源从07：00开始上升,在午后达到最高;背景排放源的贡献变化较小;汽车排放和LNG燃料车排放源呈现早晚高峰特征,下午时贡献相对较低.     

饮用水处理中活性炭吸附卤乙酸的特性

采用静态和动态试验研究了活性炭对卤乙酸的物理吸附特性。静态试验表明：在单吸附质条件下,二氯乙酸和三氯乙酸的吸附等温线在低浓度区（Ｃｅ〈５０μｇ／Ｌ）表现为单层吸附,在高浓度区表现为多层吸附。活性炭对三氯乙酸的吸附能力高于二氯乙酸。在饮用水处理常见的浓度范围内,活性炭对三氯乙酸的吸附容量约为二氯乙酸的２倍。在多吸附质条件下,对三氯乙酸的吸附容量只略的降低,对二氯乙酸的吸附容量则显著下降,这与有机物的     

UV/H2Ｏ2/微曝气联用工艺矿化内分泌干扰物BPA试验研究

采用UV/H₂Ｏ₂/微曝气工艺对水中内分泌干扰物双酚A(BPA)的降解与矿化进行了试验研究.该工艺是在UV/H₂Ｏ₂的基础上发展起来的一种新工艺,微曝气在UV光照射下产生了一定量的O₃,提高了·OH的发生率.本试验研究了UV光强、H₂Ｏ₂投加量以及pH值对BPA矿化速率的影响.结果表明,随着UV光强的增大,BPA的矿化速率呈线性增加;当H₂Ｏ₂投加量由5 mg/L增大到20 mg/L时,BPA矿化速率常数k由0.003 2上升到0.025 0;当pH为6.68时,在相同条件下BPA的矿化效果最好.在同一工况条件下,UV/H₂Ｏ₂/微曝气工艺降解BPA的速率远远大于其矿化速率,分析得出在开始反应阶段BPA首先被降解为小分子有机物,随着反应的进一步进行小分子有机物逐步被矿化为无机物.     

Characterization of disinfection byproduct formation potential in 13 source waters in China

The formation potential of four trihalomethanes (THMFP) and seven haloacetic acids (HAA7FP) in 13 source waters taken from four major water basin areas in China was evaluated using the simulated distribution system (SDS) chlorination method. The specific ultraviolet absorbance (SUVA254: the ratio of UV254 to dissolved organic carbon (DOC)), which ranged between 0.9 and 5.0 L/(mg m), showed that the organic compounds in di erent source waters exhibited di erent reactivities with chlorine. The HAA7FP of source waters ranged from 20 to 448 g/L and the THMFP ranged from 29 to 259 g/L. The HAA7FP concentrations were higher than the THMFP concentrations in all but one of the samples. Therefore, the risks of haloacetic acids (HAAs) should be of concern in some source waters. TCM (chloroform) and BDCM (bromodichloromethane) were the major THM constituents, while TCAA (trichloroacetic acid) and DCAA (dichloroacetic acid) were the major HAA species. Br-THM (brominated THM species) were much higher than Br- HAA (brominated HAA species), and the formation of Br-DBP (Br-THM and Br-HAA) should be of concern when the bromide concentration is over 100 g/L.     

我国地表水中典型DBPs的暴露水平及生态风险

氯消毒过程中可能生成有毒有害的副产物,会对水生态系统和环境健康产生直接和间接的次生危害.三卤甲烷（THMs）和卤乙酸（HAAs）是地表水中检出率最高的消毒副产物（DBPs）,其毒性效应受到广泛关注.本文检索整理了三氯甲烷（TCM）、三溴甲烷（TBM）、二氯乙酸（DCAA）和三氯乙酸（TCAA）在我国地表水暴露浓度和对水生生物的毒性效应浓度,了解我国重点流域地表水环境中TCM、TBM、DCAA和TCAA的浓度水平,分别利用急、慢性毒性数据推导预测无效应浓度（PNEC）,并使用风险商（RQ）和概率生态风险评价法（PERA）对我国重点流域水环境中TCM、TBM、DCAA和TCAA进行多层次生态风险评估.结果表明,我国地表水环境中TCM、TBM、DCAA和TCAA暴露浓度范围为n.d.~51μg/L.以致死和生长、繁殖等为测试终点的急、慢性毒性数据,构建物种敏感度分布（SSD）曲线,推导出TCM、TBM、DCAA和TCAA的PNEC值分别为0.586,0.857,0和44.880mg/L;0.006,0.064,0.956和0.012mg/L.基于急、慢性毒性数据计算出的RQ小于1.我国重点流域中TCM和TCAA对1%的水生生物造成生长、繁殖等慢性毒性影响的概率分别为78.86%和20.61%,存在潜在的生态风险.     

Formation potentials of typical DBPs and changes of genotoxicity for chlorinated tertiary effluent pretreated by ozone

The effects of ozonation on the formation potential of typical disinfection byproducts (DBPs) and the changes of genotoxicity during post chlorination of tertiary effluent from a sewage treatment plant were investigated. Ozonation enhanced the yields of all detected chlorine DBPs except CHCl3. At a chlorine dose of 5 mg/L, the three brominated THMs and five HAAs increased, while chloroform decreased with the increase of ozone dose from 0 to 10 mg/L (ozone dose in consumption base). At a chlorine dose of 10 mg/L, the two mixed bromochloro species THMs and two dominant HAAs (DCAA and TCAA) firstly increased and then decreased with the increase of ozone dose, with the turning point approximately occurring at an ozone dose of 5 mg/L. The genotoxicity detected using umu test, on the other hand, was removed from 7 μg 4-NQO/L to a negligible level by ozonation under an ozone dose of 5 mg/L. Chlorination could further remove the genotoxicity to some extent. It was found that SUVA (UV absorbance divided by DOC concentration) might be used as an indicative parameter for monitoring the removal of genotoxicity during the oxidation.     

Formation potentials of typical disinfection byproducts and changes of genotoxicity for chlorinated tertiary e uent pretreated by ozone

The effects of ozonation on the formation potential of typical disinfection byproducts (DBPs) and the changes of genotoxicity during post chlorination of tertiary effluent from a sewage treatment plant were investigated. Ozonation enhanced the yields of all detected chlorine DBPs except CHCl3. At a chlorine dose of 5 mg/L, the three brominated THMs and five HAAs increased, while chloroform decreased with the increase of ozone dose from 0 to 10 mg/L (ozone dose in consumption base). At a chlorine dose of 10 mg/L, the two mixed bromochloro species THMs and two dominant HAAs (DCAA and TCAA) firstly increased and then decreased with the increase of ozone dose, with the turning point approximately occurring at an ozone dose of 5 mg/L. The genotoxicity detected using umu test, on the other hand, was removed from 7 μg 4-NQO/L to a negligible level by ozonation under an ozone dose of 5 mg/L. Chlorination could further remove the genotoxicity to some extent. It was found that SUVA (UV absorbance divided by DOC concentration) might be used as an indicative parameter for monitoring the removal of genotoxicity during the oxidation.     

UV/微曝气联用工艺对内分泌干扰物BP的去除效果和影响因素

采用新型工艺UV/微曝气对水中内分泌干扰物4-叔丁基苯酚（BP）进行降解研究.结果表明,UV/微曝气是一种高级氧化法,可以有效去除水中BP;UV/微曝气联用工艺降解BP受本底TOC值、BP初始浓度值、UV光强以及溶液初始pH影响较大.随着TOC值的降低,BP降解速率k₁迅速增加;随着光强的增大,BP的降解速率呈线性增长;在189～410 μg/L浓度范围内,k₁随着BP浓度的增大而逐步增大,在410～971 μg/L浓度的范围内,k₁随着浓度的增大而逐步降低;pH 2.77～4.01范围内UV/微曝气对BP降解速率较大,pH 4.70～8.16范围内UV/微曝气对BP降解速率较低.     

不同给水处理单元对卤乙酸及前提物的去除

以某自来水厂的水处理工艺为研究对象,考察了各单元对卤乙酸(H AAs)和卤乙酸前提物(H AAFP)的去除效果。结果表明:常规处理单元(混凝、沉淀、过滤)对H AAs几乎没有去除,活性炭(GAC)对二氯乙酸(DCAA)和三氯乙酸(TCAA)的去除率分别是70%和43%,对二氯乙酸前提物(DCAAFP)和三氯乙酸前提物(TCAAFP)的去除率分别是21.5%和27.5%,比常规处理单元的去除率高。     

膜生物反应器处理城市污水的后续次氯酸钠消毒研究

针对膜生物反应器（membrane bioreactor,MBR）处理城市污水的后续次氯酸钠消毒,分别开展了不同氯的投加剂量对指示微生物（总大肠菌群和粪大肠菌群）的灭活效果、消毒副产物（disinfection by-products,DBPs）生成量以及消毒后出水发光菌急性毒性研究.结果表明,在工程应用中MBR处理工...     

H_2O_2与UV工艺对铜绿微囊藻灭活特点比较

以铜绿微囊藻为研究对象,考察了H2O2与UV工艺对铜绿微囊藻的灭活特点及光合活性的影响.结果表明,在0～2mmol.L-1H2O2投加范围内,随H2O2投加量的增大,对铜绿微囊藻的灭活效果不断提高,藻的光合活性不断下降;而投加量超过2 mmol.L-1后,灭活率并无明显提高;UV工艺对铜绿微囊藻有较好的灭活效果,在藻浓度为35×108个/L条件下,紫外线剂量达91.8 mJ.cm-2即可使藻停滞生长7 d以上;UV工艺对藻光合活性的降低效率高于H2O2工艺,且各活性参数随紫外线剂量的升高呈指数衰减;在达到较好的灭活效果时,UV工艺对藻液UV254升高的控制优于H2O2工艺.