氨氮及H2O2对溴酸盐和消毒副产物控制的影响

本研究以南方某含溴水源为原水,利用饮用水常规工艺及臭氧-活性炭深度处理中试连续实验,评价臭氧氧化过程中溴酸盐生成情况,并考察了氨氮、过氧化氢(H_2O_2)对溴酸盐控制效果及对三卤甲烷生成势(THMFP)的去除影响.结果表明,在不同水质条件下,臭氧消耗量为1.0 mg·L~(-1)以上时,溴酸盐的生成量超过标准(10.00μg·L~(-1)).利用氨氮和H_2O_2投加均能有效控制溴酸盐生成量,且随投加量增大,溴酸盐生成量逐渐降低,氨氮投加0.10~0.30 mg·L~(-1)或m(H_2O_2)/m(O3)(质量比)为0.2~1.0时,能够将溴酸盐控制在标准以内.当氨氮-H_2O_2联合控制溴酸盐时,溴酸盐生成量随m(H_2O_2)/m(O3)先升高后降低.在利用氨氮和H_2O_2投加进行溴酸盐控制过程中,氨氮对THMFP的去除效率影响并不显著,而投加H_2O_2使得THMFP去除效能有所降低.     

二氧化氯预氧化对三氯乙醛前体物的去除与机制研究

以我国南方某水源水为研究对象,研究不同二氧化氯投加量下三氯乙醛(CH)前体物的去除情况,并对其去除机制进行分析.结果表明:当二氧化氯投加量为0.4 mg·L~(-1)时,CH生成势(CHFP)去除率最高,为14.3%,同时比CH生成势(SCHFP)亦有大幅削减,且二氧化氯预氧化对浊度和SUVA_(254)亦有较好的去除效果,但对COD_(Mn)去除效果不明显,DOC、UV_(254)则有小幅上升.二氧化氯去除CH前体物的机制是通过将含C=C双键和C=O双键的不饱和芳香性蛋白质类及微生物代谢产物类亲水性物质氧化降解或转化为其他非CH前体物的物质,从而使CH的生成量减少.     

催化臭氧氧化与NaClO处理钛白粉废水中试对比

以山东某钛白粉厂二级压滤出水为研究对象,通过自主设计的中试设备考察了催化臭氧氧化工艺与NaClO工艺对钛白粉废水处理情况,确定催化臭氧氧化的最佳工艺实验条件为:在室温条件下,催化臭氧氧化反应时间为60 min,臭氧投加浓度为125 mg/L。对原有NaClO工艺进行优化,优化后的最佳工艺为:NaClO投加量为1.2%,反应时间为30 min。当平均进水ρ（COD）与ρ（NH₃-N）分别为109.7,12.8 mg/L,则催化臭氧工艺平均出水ρ（COD）与ρ（NH₃-N）分别为43.5,3.8 mg/L,平均去除率分别为60%和70.4%,NaClO工艺平均出水ρ（COD）与ρ（NH₃-N）分别为49.8,4.7 mg/L,平均去除率分别为54.5%和63.1%。在30 d内,催化臭氧氧化出水达标率为100%,NaClO出水达标率为26.7%,催化臭氧氧化处理费用为1.12元/t,NaClO处理费用为12元/t,催化臭氧氧化工艺相较于NaClO氧化工艺更适用于处理钛白粉废水。     

O_3/H_2O_2催化氧化对苯二酚的影响因素及急性毒性变化

研究了O_3/H_2O_2催化氧化对苯二酚的去除效果及氧化过程中产物的急性毒性变化情况,并探讨了O_3/H_2O_2催化氧化对苯二酚的反应机理。结果表明:O_3/H_2O_2在中性条件下氧化对苯二酚反应中,通过H_2O_2和O_3分子联合作用(O_3投加量为210 mg/L、H_2O_2投加量为0.15%)可完全去除对苯二酚(浓度为150 mg/L)以及42%的TOC。以污染物在水环境中对发光细菌的抑光率为毒性指标,反应过程中的毒性作用先增大后减小。O_3/H_2O_2氧化是一种高效去除酚类化合物、降低急性毒性的方法,具有良好的应用前景。     

基于新型陶粒催化剂的H_2O_2/O_3多相催化氧化体系降解刚果红的研究

用自制陶粒催化剂与臭氧(O_3)、双氧水(H_2O_2)构建多相催化氧化体系降解水中的刚果红。采用电镜扫描、能谱分析与红外光谱等表征了陶粒催化剂,考察了反应时间、O_3浓度、H_2O_2投加量等因素下多相催化氧化体系对刚果红色度和COD去除率。结果表明:自制的陶粒催化剂表面较为粗糙,比表面积较大,反应后的陶粒催化剂表面较为平滑,比表面积较反应前减少;自制陶粒催化剂对H_2O_2催化能力差,但对O_3、H_2O_2/O_3具有较好的催化效果。当O_3浓度在1.2~3.8 mg/L时,陶粒/H_2O_2/O_3体系较O_3、H_2O_2/O_3对刚果红(100 mg/L)的脱色率分别平均提高了11.72%、15.32%,COD去除率分别提高了16.37%、24.29%,将陶粒引入O_3、H_2O_2/O_3体系中可减少O_3和H_2O_2的用量,提高体系的氧化性能,降低运行成本。     

不同氧化剂对浓缩池污泥灭菌效果研究

将污泥氧化灭菌与污水厂处理工艺结合,利用KMnO_4、H_2O_2、K_2S_2O_8对污水厂浓缩池污泥中致病微生物进行灭菌处理,同时对污泥环境进行生态风险分析,通过3种氧化剂复配正交实验优选出最终复配组合,并对精氨酸诱导氨化法进行改进,使其适用于测定浓缩池污泥微生物量。单一氧化剂杀灭效果实验结果表明:3种氧化剂的灭菌能力随氧化剂浓度升高而增强,浓度为250 mmol/L处理水平下,灭菌效果最好的是K_2S_2O_8,微生物总量降低了99%。生态风险分析结果表明:KMnO_4浓度高于100 mmol/L时会使污泥pH值超过限值7.8,并有明显色度,K_2S_2O_8浓度高于100 mmol/L时会使污泥发芽指数低于78%。3种氧化剂复配正交实验优选出的最终复配方案为KMnO_4 75 mmol/L、H_2O_2 150 mmol/L、K_2S_2O_8 60 mmol/L。     

活化高锰酸钾预氧化控制臭氧氧化副产物

臭氧氧化被广泛应用于水处理领域,然而臭氧氧化会造成溴酸盐的生成,同时会增加水中醛酮类物质,在后续消毒环节存在消毒副产物三氯乙醛(CH)升高的风险。文章采用亚硫酸氢钠(BS)活化高锰酸钾(PM)技术控制臭氧氧化副产物,考察了预氧化技术对溴酸盐和CH生成潜能的影响。同时为了探究能否在控制副产物的同时保障对污染物的去除,考察了预氧化技术对阿特拉津(ATR)的去除效果。结果表明,2 mg/L的PM或者2 mg/L PM+5 mg/L BS预处理使ATR去除率降低,而1 mg/L PM+5 mg/L BS预处理则强化了ATR的去除。1 mg/L的PM预氧化增加了溴酸盐和CH生成量,其他剂量影响较小。而随着PM剂量的增加,PM+BS对溴酸盐和CH生成潜能的控制效果加强。在1 mg/L的PM剂量下,PM+BS可以在保障ATR有效去除的同时控制溴酸盐和CH生成潜能,是有效控制臭氧氧化副产物的方法。     

磁性生物炭活化过氧化氢降解环丙沙星研究

该文采用共沉淀法制备磁性生物炭（BC-Fe）,并将其用于去除水体中的环丙沙星（CIP）。通过扫描电镜、氮气吸附-脱附曲线、红外光谱和拉曼光谱等对材料进行表征,同时探究材料投加量、溶液p H值和不同阴离子对芬顿体系中CIP去除的影响。结果表明,材料投加量为0.5 g/L,BC/H_2O_2和BC-Fe/H_2O_2系统的CIP去除率分别为57.08%和80.00%,投加量为1.0 g/L时,两系统中CIP去除率分别达79.72%和91.10%。BC/H_2O_2和BC-Fe/H_2O_2系统在中性、弱酸和弱碱条件下均有较好的CIP去除效率。投加CO_3^(2-)对CIP去除率影响最大,其次为PO_4(2-)对CIP去除率影响最大,其次为PO_4^(3-),Cl(3-),Cl^-和NO_3-和NO_3^-对两系统中CIP的去除影响不大。X射线光电子能谱分析表明,BC-Fe表面的电子从Fe-对两系统中CIP的去除影响不大。X射线光电子能谱分析表明,BC-Fe表面的电子从Fe⁽²⁺⁾转移到H_2O_2产生氧自由基,此外 C-OH 和 COOH 也可以通过释放质子生成 CO·和 COO·,进而活化 H_2O_2生成氧自由基。电子顺磁共振结果表明,·OH和·O_2(2+)转移到H_2O_2产生氧自由基,此外 C-OH 和 COOH 也可以通过释放质子生成 CO·和 COO·,进而活化 H_2O_2生成氧自由基。电子顺磁共振结果表明,·OH和·O_2^-是CIP降解过程的主要自由基,在降解过程中发挥了重要作用。     

黄河原水中消毒副产物前体物的组成特征及其化学预氧化处理效果对比

以取自河南省郑州市石佛原水厂的黄河原水为研究对象,系统研究了原水中消毒副产物(DBPs)前体物的组成规律,对比分析了3种预氧化剂(高锰酸钾、自由氯和二氧化氯)对原水中DBPs生成潜能的消减规律.试验结果表明:原水中DBPs的前体物均以小分子有机物和疏水性组分(52.51%)为主;分子量小于1 k Da有机物组分是生成含氮消毒副产物(N-DBPs)和三卤甲烷(THMs)的主要前体物;疏水性有机物是生成THMs的主要前体物,亲水性有机物是生成N-DBPs的主要前体物.经Cl2预氧化后,直接生成的DBPs随着自由氯投加量的增加而增加,Cl O2和KMn O4预氧化直接增加DBPs产生量.经3种预氧化剂氧化后,原水中三卤甲烷生成潜能(THMFP)均呈现一定的下降,其降低量依次为Cl O2Cl2KMn O4;然而3种预氧化剂都不能有效的减少含氮消毒副产物生成潜能(N-DBPFP),Cl O2预氧化和Cl2预氧化可增加N-DBPs生成潜能,尤其在较高投加量下,Cl2预氧化将大大增加N-DBPs生成潜能.为有效消减总DBPs生成潜能,水厂可优先采用KMn O4或Cl O2作为预氧化剂处理引黄水库或沉砂池水.     

次氯酸钠耦合过氧化氢法降解氨基三亚甲基膦酸研究

针对工业废水中典型有机磷污染物氨基三亚甲基膦酸(NTMP)难降解问题,采用次氯酸钠(NaClO)、过氧化氢(H₂O₂)、NaClO耦合H₂O₂法对NTMP氧化降解为正磷酸盐(PO₄^3-)的效果进行比较.结果发现,NaClO耦合H₂O₂法可以显著提高NTMP氧化为PO₄^3-的效率.考察了NaClO投加量、H₂O₂投加量、初始溶液pH、反应温度、共存无机阴离子(SO₄^2-、NO₃^-、HCO₃^-)和共存有机物腐殖酸(HA)对反应体系氧化NTMP为PO₄^3-效率的影响.结果表明,当NaClO和H₂O₂投加量分别为10 ...     

生物传感细胞ADP1_pWHlux在水环境急性毒性检测中的应用

针对天然发光菌和以模式微生物为宿主构建的生物传感细胞在急性毒性检测应用中对测试条件要求苛刻等适用性问题,本研究将1株基因工程构建的生物传感细胞不动杆菌ADP1_p WHlux应用于急性毒性检测,建立检测方法,考察其灵敏度及检测范围.结果表明,ADP1_p WHlux发光受急性毒物的抑制,毒物剂量与发光抑制存在剂量效应关系.在4 mg·L-1Hg Cl2诱导下仅5 min可作出响应,暴露30~60 min后可以给出较为准确的结果.对Hg Cl2的检出限可达0.04 mg·L-1.对我国生活饮用水卫生标准的指标中Be2+、Ba2+、Cu2+、Ni2+检出效果明显,对Be2+、Ba2+、Cu2+的检测范围均在0.025~250 mg·L-1,对Ni2+的检测范围在0.002 5~250 mg·L-1,对Pb2+、Br O-3、Cl O-2的检出限均在0.002 5 mg·L-1,对Cl O-3检出限为0.025mg·L-1.采用ADP1_p WHlux生物传感细胞检测方法对北京市清河水环境急性毒性进行评价,表明ADP1_p WHlux生物传感细胞检测方法可用于污染水样检测.     

GAC-O3/H2O2体系去除准好氧矿化垃圾床渗滤液尾水中难降解有机物的研究

为了降低准好氧矿化垃圾床渗滤液尾水中有机物浓度和提高体系可生化性,构建了GAC(粒状活性炭)-O_3/H_2O_2体系催化降解矿化垃圾床渗滤液尾水中有机物.同时,考察了体系O_3、GAC和H_2O_2投加量、初始pH值对GAC-O_3/H_2O_2体系处理渗滤液尾水的影响,并使用分子量分布、紫外-可见光谱和三维荧光光谱解析了难降解有机物在GAC-O_3/H_2O_2体系的转化机制.结果表明:在GAC投加量为10 g·L-1,O_3投加量为32.16 mg·min-1,H_2O_2投加量为3 m L·L-1,初始pH值为5的条件下,反应20 min后,其渗滤液尾水的COD和UV245分别从700.08 mg·L~(-1)和0.488下降到393.85 mg·L~(-1)和0.244,COD和UV254的去除率分别为43.80%和50.00%.经GAC-O_3/H_2O_2体系处理后,得益于含芳香环有机物的有效降解,渗滤液尾水中大分子有机物(大于50 k Da)明显减少,分子量小于1 k Da的有机物比例增多.与此同时,紫外区类富里酸荧光区及可见光区类富里酸荧光区峰值也大幅降低,其去除率分别为70.20%和58.69%,B/C从0.04增加到0.35,这也使得废水可生化性大幅提高.     

微生物反向电渗析反应器产过氧化氢的研究

微生物反向电渗析(Microbial reverse-electrodialysis electrolysis cell, MREC)是一种通过微生物产生的电能与浓淡水盐差能耦合形成的一种新型的生物电化学技术.本文对MREC阴极回收H_2O_2的运行条件与影响因素及同步产能效应进行了研究.结果表明,浓淡水流速及浓度比是影响H_2O_2产生的关键因素.在浓淡水流速为2 mL·min~(-1)、浓/淡水比为100时,MREC可以获得最大H_2O_2产量711.4 mg·L~(-1),产H_2O_2速率达到最大33.65 mg·L~(-1)·h~(-1),阴极回收率为19.77%.同时,对应的产电性能达到1.25 W·m~(-2).MREC反应器能够在无需施加外界能源的情况下获得较高的H_2O_2产量,为H_2O_2绿色生产提供了一条新思路.     

制革废水的厌氧氨氧化ABR脱氮工艺研究

采用小试规模的厌氧折流板反应器(ABR)研究制革废水的厌氧氨氧化脱氮.结果表明,ABR可作为实现厌氧氨氧化的良好反应器,厌氧氨氧化ABR反应器能有效和稳定地处理制革废水.当进水NH+4-N为25.0~76.2 mg·L-1、COD为131~237 mg·L-1,NH+4-N容积负荷为0.05~0.15 kg·(m3·d)-1时,出水NH+4-N为0.20~7.12 mg·L-1、COD为35.1~69.2mg·L-1,去除率分别达到90.8%~99.6%和66.9%~74.7%.此外,厌氧氨氧化ABR反应器污泥在驯化和运行过程中形成了棕红色、棕黄色和红色的颗粒污泥.电镜扫描观察证实在厌氧氨氧化ABR反应器的4个隔室的颗粒污泥中均存在厌氧氨氧化菌.荧光原位杂交(FISH)检测结果显示厌氧氨氧化菌在驯化和运行过程中出现不同程度的增殖,厌氧氨氧化ABR反应器4个隔室的污泥中厌氧氨氧化菌所占比率分别由4%增加到9%、8%、12%和30%,呈现出前段隔室少、后段隔室多的分布规律.     

O3-SBBR联合工艺深度处理印染工业园生化尾水的效能和机制

针对印染工业园生化尾水中生物难降解的有机氮难题,采用O₃-SBBR(臭氧-序批式生物膜反应器)联合工艺进行深度处理.开展了影响因素实验、降解动力学和淬灭实验,测定了自由基种类、琥珀酸脱氢酶活性和脱氮功能基因.结果表明,适宜的臭氧氧化条件：pH为8.0～8.5、ρ(O₃)为35.0 mg·L^-1左右、 O₃投加量(以O₃/H₂O计,下同)约为100.0 mg·L^-1和反应时间为90.0～120.0 min.臭氧氧化生化尾水的有机氮符合拟一级动力学模型,最大速率常数k值为0.010 35 min^-1[实验条件：pH为8.0、 O₃投加量为150.0 mg·L^-1和ρ(O₃)为35.0 mg·L^-1].臭氧氧化显著提高序批式生物膜反应器(SBBR)的脱氮性能,脱氮效率从19.8%(SBBR)提高到32.9%(O₃     

曝气生物滤池(Fe2+)-臭氧组合工艺强化处理石化二级出水

为了强化曝气生物滤池(BAF)-臭氧组合工艺的处理效果,以石化二级出水为处理对象,研究了投加Fe SO_4·7H_2O对组合工艺处理COD和TP效果的影响,同时采用分子量分级、三维荧光扫描、气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)等手段对工艺处理前后水质进行了系统分析.结果表明,在二级出水COD平均浓度82.91 mg·L~(-1),TP平均浓度1.37 mg·L~(-1),Fe SO_4·7H_2O投加浓度为9 mg·L~(-1)时,组合工艺COD平均去除率为52.20%,TP平均去除率为71.50%,相比不加Fe SO_4·7H_2O的对照组,COD去除率提高17.15%,除磷效率提高51.81%.原水中相对分子质量小于1×103的有机物占52%,铁盐强化组合工艺处理后该部分比例增加至75.39%;同时各区间分子量的有机物去除效率提高.三维荧光分析结果表明,Fe SO_4·7H_2O可以提高BAF-臭氧对水中荧光类物质的去除效果.GC-MS结果表明,与对照组相比,Fe SO_4·7H_2O的投加使得出水中有机物的种类减少,浓度降低.铁盐可以强化BAF-臭氧组合工艺处理石化二级出水的能力.     

类芬顿调理污泥用于微生物电解池产氢与磷回收的研究

为提高微生物电解池(MEC)利用剩余污泥产氢气和磷回收的效率,采用Fe~(3+)、原儿茶酸(PCA)和H_2O_2体系预调理污泥,探究中性PCA/Fe~(3+)/H_2O_2体系的试剂投加量对污泥液相总磷含量和溶解性化学需氧量(SCOD)的影响.在单因素试验的基础上,通过表面响应法(RSM)优化得到Fe~(3+)和H_2O_2投加量分别为12.96 mmol·L~(-1)和0.45 mol·L~(-1),液相总磷含量和SCOD含量实际值分别为(60.14±0.08) mg·L~(-1)和(3357.67±66.37) mg·L~(-1),模拟效果显著.与未处理的剩余污泥MEC反应器出水相比,经过调理后的剩余污泥MEC反应器出水中的总化学需氧量(TCOD)、多糖和蛋白质的去除率分别提高了30.03%、50.16%和97.31%,氢气转化率提升了1.31倍,有效提升了MEC产氢效率.通过鸟粪石结晶回收MEC污泥上清液中的磷,发现在初始pH值为10、Mg~(2+)浓度为0.056 mol·L~(-1)和NH~+_4浓度为0.08 mol·L~(-1)时效果最佳.鸟粪石晶体质量浓度最高可达7.6 g·L~(-1),晶体纯度最大为88.30%,上清液中77.55%的磷以鸟粪石的形式得到回收.在本研究最优化条件下进行中性PCA/Fe~(3+)/H_2O_2体系调理剩余污泥微生物电解池产氢与磷回收全过程中产出经济价值达到2.36元.实验研究最终表明,经过Fe~(3+)/PCA/H_2O_2体系调理污泥可促进污泥中磷的释放和MEC处理污泥的产氢效率,为探究污泥资源化提供了新的研究思路.     

铁碳促进O3/H2O2体系深度处理准好氧矿化垃圾床渗滤液尾水中难降解有机物

构建了铁碳-O_3/H_2O_2体系降解矿化垃圾床渗滤液尾水中有机物,并考察了体系O_3、铁碳及H_2O_2投加量、初始pH值和反应时间对铁碳-O_3/H_2O_2体系处理渗滤液尾水的影响.结果表明,在铁碳投加量为3 g·L~(-1),O_3投加量为9.798 mg·min~(-1),H_2O_2投加量为2 mL·L~(-1),初始pH值为3的条件下,反应10 min后,渗滤液尾水的COD和UV_(245)分别从711.96 mg·L~(-1)、0.19下降至295.04 mg·L~(-1)、0.10.类比实验结果表明,铁碳-O_3/H_2O_2体系对渗滤液尾水有机物具有较高的去除率,且可生化性得到提高(BOD/COD从0.04增加至0.40).紫外-可见和三维荧光光谱显示,废水中难降解有机物转化为小分子有机化合物且腐殖质的分子缩合度降低.最后,采用SEM-EDS、XRD和XPS技术对铁碳-O_3/H_2O_2体系的反应机理进行了解析,发现铁碳-O_3/H_2O_2反应的机理为铁碳微电解反应、铁氧化物-H_2O_2非均相芬顿反应、O_3/H_2O_2、铁碳-O_3非均相的高级氧化作用和铁基胶体对有机物的吸附沉淀作用.研究表明,铁碳-O_3/H_2O_2体系是一种能够有效去除矿化垃圾床渗滤液尾水中难降解有机物的方法.     

海河悬浮颗粒物影响阿特拉津对斑马鱼的急性毒性研究

悬浮颗粒物对有机污染物的吸附降低了其表观生物富集系数,这一过程是否同时能够减弱有机污染物对水生生物的毒性却少有报道.因此,本研究选取海河干流二道闸沉积物为悬浮颗粒物,以阿特拉津为目标污染物,斑马鱼为目标生物,进行急性毒性试验.结果表明,无悬浮颗粒物时,阿特拉津对斑马鱼的96 h半致死浓度(96h-LC50)为29.06 mg·L-1,95%置信区间为24.41~40.70 mg·L-1,悬浮颗粒物浓度为7500mg·L-1和15000 mg·L-1时这一指标分别为30.74 mg·L-1和39.51 mg·L-1,对应的95%置信区间分别为27.17~40.91 mg·L-1和30.43~126.93 mg·L-1.并且无悬浮颗粒物、7500 mg·L-1悬浮颗粒物、15000 mg·L-1悬浮颗粒物3组染毒系列中出现的最大无效应浓度分别为3、9和15 mg·L-1.研究表明,悬浮颗粒物的存在降低了阿特拉津对斑马鱼的急性毒性.