臭氧/陶瓷膜对生物活性炭工艺性能和微生物群落结构影响

利用处理量为120m3/d的臭氧/陶瓷膜-生物活性炭(BAC)组合工艺处理微污染原水, 对工艺性能和BAC中的微生物多样性和种群结构进行了研究.结果显示,组合工艺可有效去除微污染原水中的有机物和氨氮.臭氧曝气提高了溶解氧浓度,改善了后续BAC工艺对氨氮的去除效果.组合工艺对氨氮和CODMn的总去除率分别约为90%和84%,其中BAC在污染物的去除中发挥了重要作用.组合工艺和传统工艺中BAC床层共检测到36个门类的细菌.与传统BAC工艺相比,臭氧/陶瓷膜降低了后续BAC中微生物群落结构的多样性和均匀度.组合工艺BAC中存在丰度较高的亚硝化单胞菌属和硝化螺旋菌属,可能对氨氮的去除具有重要的作用.臭氧/陶瓷膜对后续BAC中致病菌和条件致病菌有很好的预处理和抑制作用,显著降低了其相对丰度,提高了饮用水的生物安全性.     

臭氧/陶瓷膜对生物活性炭工艺性能和微生物群落结构影响

利用处理量为120m3/d的臭氧/陶瓷膜-生物活性炭(BAC)组合工艺处理微污染原水,对工艺性能和BAC中的微生物多样性和种群结构进行了研究.结果显示,组合工艺可有效去除微污染原水中的有机物和氨氮.臭氧曝气提高了溶解氧浓度,改善了后续BAC工艺对氨氮的去除效果.组合工艺对氨氮和CODMn的总去除率分别约为90%和84%,其中BAC在污染物的去除中发挥了重要作用.组合工艺和传统工艺中BAC床层共检测到36个门类的细菌.与传统BAC工艺相比,臭氧/陶瓷膜降低了后续BAC中微生物群落结构的多样性和均匀度.组合工艺BAC中存在丰度较高的亚硝化单胞菌属和硝化螺旋菌属,可能对氨氮的去除具有重要的作用.臭氧/陶瓷膜对后续BAC中致病菌和条件致病菌有很好的预处理和抑制作用,显著降低了其相对丰度,提高了饮用水的生物安全性.     

臭氧投加量对臭氧生物活性炭工艺处理水库水影响的中试

臭氧投加量是O₃/BAC(臭氧/生物活性炭)工艺中的重要参数,直接影响净水效果和处理费用. 试验分别采用预臭氧+常规工艺+生物活性炭工艺(下称工艺Ⅰ)和常规工艺+主臭氧+生物活性炭工艺(下称工艺Ⅱ),以COD_Mn和浊度的去除率、UV₂₅₄降幅为评价指标,确定了O₃/BAC工艺中最佳预臭氧投加量和最佳主臭氧投加量,并分别对比了臭氧投加前后工艺Ⅰ和工艺Ⅱ对污染物的去除效果. 结果表明:工艺Ⅰ中,最佳预臭氧投加量为0.78mg/L,该预臭氧投加量下COD_Mn去除率和UV₂₅₄降幅分别较无预臭氧工艺提高28.8%和43.7%;工艺Ⅱ中,最佳主臭氧投加量为1.20mg/L,该主臭氧投加量下COD_Mn去除率和UV₂₅₄降幅分别较无主臭氧工艺提高44.8%和73.3%. 可见,在合适的臭氧投加量下,O₃/BAC工艺能够高效去除丹江口水库水中的有机污染物,使水质得到显著改善,投加主臭氧的工艺Ⅱ对污染物的去除效果比投加预臭氧的工艺Ⅰ更好.      

臭氧氧化对陶瓷膜超滤工艺降低饮用水中浊度的影响

利用臭氧陶瓷膜超滤集成工艺,研究了臭氧对陶瓷膜超滤工艺处理不同浊度原水的影响.实验用陶瓷膜平均孔径为100 nm.结果表明,与不投加臭氧的情况相比,投加3 mg·L-1臭氧可将浊度为14、52、108和510 NTU原水的膜通量提高18.2％～104.9％,投加5 mg·L-1臭氧可将此值提高至21.7％ ～116.3％,而投加1～2 mg·L-1臭氧对膜通量的改善不明显.投加5mg·L-1臭氧可将CODMn的去除率提高至28.7％ ～46.9％,投加1～3 mg·L-1臭氧对CODMn的去除率无显著影响,膜出水有机物浓度有所升高.臭氧氧化后原水中小分子量有机物增多,降低了膜的有机物污染程度,有利于膜通量改善.集成工艺出水中2～3 μm颗粒物数量为10 ～36个·mL-1.臭氧氧化导致陶瓷膜过滤初期出水中颗粒物数量略微升高.本研究对于水中颗粒物通过陶瓷超滤膜孔的探讨,以及改善膜对颗粒物的去除具有重要的指导意义.     

臭氧氧化二级出水有机物可生化性研究

通过臭氧氧化北京3个典型城市污水处理厂二级出水,考察臭氧对二级出水有机物可生化性的提高作用.采用批量试验方法,通过调整臭氧投加时间控制臭氧投加浓度为2、4、6、8、10 mg/L.结果表明,UV254与比紫外消光度SUVA(UV254/DOC)随臭氧投加量而降低,臭氧投加量为6 mg/L时,UV254与SUVA分别降低54.4%与56.6%以上;BOD5/COD、BDOC与BDOC/DOC分别提高30%、360%与360%以上,表明适当的臭氧投加量可提高二级出水难降解有机物的可生化性;三维荧光指纹光谱分析臭氧氧化前后二级出水中有机物的变化规律,表明该污水处理厂二级出水的荧光有机物主要为芳香族蛋白类物质和腐殖质类物质,臭氧可显著去除该类有机物.     

臭氧-混凝-聚四氟乙烯中空纤维膜集成工艺研究

研究了臭氧-混凝与聚四氟乙烯中空纤维膜集成工艺对有机物的去除及其膜污染特性。实验以聚铝为混凝剂,膜孔径为0.12μm,膜面积为6 m2。结果表明:O3投加量3.0 mg/L时膜污染下降率达24.4%;同时臭氧可促进工艺对有机物的去除,投加臭氧后消毒副产物前体物和UV254去除率增加了1倍,DOC的去除率由30%升高至44.7%,分子量为800~3 000 Da的大分子有机物转化为300~400 Da的小分子有机物。     

臭氧强化混凝工艺对地表水中藻毒素的去除效果研究

针对于中国北方某地表水源水藻类季节性爆发情况,采用臭氧强化混凝工艺去除藻毒素,实验分别考察了单独投加臭氧及聚合氯化铝(PAC)对微囊藻毒素及浊度、UV_(254)、TOC和高锰酸盐指数的去除效果,研究表明臭氧对MC-LR有较好的去除效果,2 mg/L臭氧对MC-LR的去除率达到了65.74%,对浊度及UV_(254)的去除率达到了29.43%与40.49%,但对TOC及高锰酸盐指数的去除效率却较低,去除率分别为11.59%与9.97%。20 mg/L PAC在单独使用时对MC-LR去除率为15.61%,对浊度、高锰酸盐指数、UV_(254)、TOC的去除率分别为79.21%、58.04%、31.29%与30.12%。在此基础上,采用臭氧-PAC联合工艺,结果表明当2 mg/L臭氧与20 mg/L PAC联用时,对MC-LR的去除率达到了89.87%,对浊度、UV_(254)、TOC及高锰酸盐指数的去除率分别为80.53%、58.75%,34.23%与61.96%。采用臭氧强化混凝联合工艺可以有效地去除该地表水藻类季节性爆发所引起的藻毒素。     

两级臭氧-活性炭组合工艺净化太湖水中试研究

采用两级臭氧-活性炭组合工艺在以太湖水为水源的某水厂进行深度处理中试研究。结果表明:该组合处理工艺对有机污染物有稳定的去除效果,在预臭氧投加量为0.5 mg/L、主臭氧投加量为0.7 mg/L下,相对于原水对CODMn,UV254(紫外吸光度),DOC,THMEP,氨氮,亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的平均去除率分别为47.06%,80%,31.92%,58.9%,65.5%,81.25%和9.1%,出水满足GB 5749—2006《生活饮用水卫生标准》的要求,炭滤池出水中臭氧消毒副产物均低于标准限值,组合工艺对有害物质冲击负荷有一定的抵抗能力。     

TiO2光催化臭氧氧化-生物活性炭工艺处理城市污水

将TiO2光催化臭氧氧化-生物活性炭(TiO2/UV/O3-BAC)新型组合工艺用于处理城市污水.在优化工艺参数下,该工艺对TOC和UV254平均去除率分别为47.4%和76.9%,比UV/O3-BAC和O3-BAC工艺对TOC平均去除率分别提高10.2和40.2%.3种组合工艺对有机物去除具有协同效应,其中TiO2/UV/O3-BAC工艺的协同效应最大,UV/O3-BAC工艺次之.TiO2/UV/O3过程将水中大分子有机物氧化成小分子,增加了出水的可生化性,从而有利于后续BAC对有机污染物的去除.二级出水中有机污染物主要是酚类和酞酸酯,经氧化处理后,芳香烃和含-C=C-有机物消失或浓度减少,同时也生成一些小分子氧化产物,但经BAC处理后,污染物种类与浓度均大为减少.     

上向流活性炭-超滤组合工艺中臭氧投加的中试优化

为优化上向流活性炭-超滤组合工艺水厂中臭氧的投加,设计中试试验研究了臭氧投加量改变对各处理单元运行效果的影响,并利用Central Composite响应面设计研究了臭氧投加量对中试工艺去除TOC及三卤甲烷生成势（THMFP）的影响规律,同时简单分析了该中试工艺对金泽原水中常见微污染物的去除率。结果表明:过高的前置臭氧投加量不利于混凝沉淀单元对浊度、UV₂₅₄及耗氧量的去除,过高的后置臭氧投加量不利于活性炭单元对UV₂₅₄及耗氧量的去除。针对金泽原水TOC及THMFP的去除,优化后的中试工艺臭氧投加量为:前置臭氧投加量为0.6~0.65 mg/L,后置臭氧投加量为1.35~1.4 mg/L。在中试研究的臭氧投加量范围内,该中试工艺对金泽原水中常见抗生素及除1,4-二氯苯、乙苯外的致嗅物质均有很好的去除效果。     

Effect of ozone on the performance of a hybrid ceramic membrane-biological activated carbon process

Two hybrid processes including ozonation-ceramic membrane-biological activated carbon （BAC） （Process A） and ceramic membrane-BAC （Process B） were compared to treat polluted raw water. The performance of hybrid processes was evaluated with the removal efficiencies of turbidity, ammonia and organic matter. The results indicated that more than 99% of particle count was removed by both hybrid processes and ozonation had no significant effect on its removal. BAC filtration greatly improved the removal of ammonia. Increasing the dissolved oxygen to 30.0 mg/L could lead to a removal of ammonia with concentrations as high as 7.80 mg/L and 8.69 mg/L for Processes A and B, respectively. The average removal efficiencies of total organic carbon and ultraviolet absorbance at 254 nm （UV254, a parameter indicating organic matter with aromatic structure） were 49% and 52% for Process A, 51% and 48% for Process B, respectively. Some organic matter was oxidized by ozone and this resulted in reduced membrane fouling and increased membrane flux by 25%-30%. However, pre-ozonation altered the components of the raw water and affected the microorganisms in the BAC, which may impact the removals of organic matter and nitrite negatively.     

含铁、锰水源水深度处理工艺的运行实验研究

对铁、锰含量较高又存在有机微污染的原水进行深度处理的生产规模的净水厂（规模10m^3/h），进行了运行效能的试验研究。该水厂由射流曝气→砂滤罐→臭氧接触氧化罐→生物活性炭滤罐→木鱼石滤罐→紫外线照射清水箱等处理单元组成。通过曝气充氧－砂滤预处理，去除溶解性的二价铁60％以上,关剩余臭氧的量为0.4mg/L（相应的臭氧投量为：4mg/L)的条件下，经臭氧接触氧化和生物活性炭过滤，在HRT20min时，可去除铁锰高达100％，CODMn的去除率达90%左右。     

生物活性炭内吸附与生物降解协同去除有机污染物

本研究建立了一个确定BAC内2种机理去除有机物分配比例的试验方法.该方法以BAC进出水中溶解性有机碳（DOC）与可生物降解有机碳（BDOC）浓度变化作为评价参数,并利用此方法确定了臭氧投加量对2种去除机理的影响.臭氧化可以使BDOC浓度增加,臭氧投量为2～8mg/L时,BDOC增加0.12～0.54mg/L;BAC过滤使出水BDOC浓度降低为0.23～0.31mg/L.随着臭氧投量增加（2～8mg/L）,在BAC内生物降解作用去除有机物比例从46%增加到89%.     

臭氧-紫外预处理对高有机物原水混凝效果的影响

以腐殖酸为模型污染物,分别考察了臭氧氧化、紫外照射及臭氧-紫外联合预处理过程对高有机物原水混凝性能的影响.结果表明,3种预处理方式均对原水中的溶解性腐殖酸具有明显的矿化作用.紫外及臭氧-紫外联合预处理还对后续的混凝过程具有强化作用.随着臭氧投量的增加和紫外照射时间的延长,混凝过滤出水的TOC和浊度呈明显下降趋势.当臭氧浓度(O3/C)达到9.0 mg/mg时,预处理对腐殖酸的去除率可以达到47%,过滤出水TOC含量为3.5 mg/L,浊度为2.6 NTU;紫外光照射3 h可去除原水中52%的溶解性有机物,其出水TOC为2.0 mg/L,浊度低于1.0 NTU.臭氧-紫外联合预处理后的混凝效果要明显优于二者单独作用的系统.在联合预处理系统中,当预臭氧浓度(O3/C)为1.0 mg/mg紫外照射时间为1 h时,过滤出水TOC为2.6 mg/L,且浊度低于1.0 NTU.不同预处理条件下的矿化作用主要是通过.OH实现的,同时.OH还对溶解性腐殖酸的团聚结构产生破坏作用,使其稳定性降低,从而促进了混凝过程对有机物的去除.     

壳聚糖接枝三元共聚阳离子絮凝剂对高岭土悬浊液的絮凝特性

采用烧杯混凝实验研究了壳聚糖(CTS)、CTS与丙烯酰胺和丙烯酸乙酯季铵盐三元接枝共聚阳离子絮凝剂(CAS)对高岭土悬浊液的絮凝特性.结果表明,CAS具有比CTS絮凝效果好、用量少、pH值适用范围广等优点.CAS絮凝效能受胶体颗粒性质的影响小,对自来水和蒸馏水配置的高岭土悬浊液均具有较好的絮凝效能.中性条件下,CAS的最佳投加量仅为CTS的1/10.在pH值2.0-11.0范围内,CAA对浊度的去除率在95%左右.CAS投加量与原水浊度的关系为:投加量低于0.5nag·L-1时,絮凝效果随原水浊度的升高降低;投加量大于0.5 mg·L-1,浊度去除率随原水浊度的增大而提高;投加量超过1.0 mg·L-1后,对浊度(10～160 NTU)的悬浊;液浊度去除率均在85%以上.悬浮颗粒聚集状态的变化分析、颗粒ξ电位测定、絮体粒径分布测定及其形态结构的观察结果表明,电性中和、吸附架桥是CAS的主要絮凝作用机理,絮凝过程是多种机制共同起作用的动态变化过程.     

印染废水回用的反渗透预处理技术

针对印染废水回用时水中有机物浓度、盐度和色度高等问题,以苏南某污水处理厂中试试验基地(70%以上为印染废水)二级生化出水为研究对象,对混凝沉淀-超滤(以下称组合工艺1)、BAC(生物活性炭滤池)-超滤(组合工艺2)和混凝沉淀-BAC-超滤(组合工艺3)3种工艺进行比较研究,系统考察其作为反渗透预处理技术的可行性. 结果表明:组合工艺3对印染废水二级生化出水中COD_Cr、TCU(真色)及浊度的平均去除率分别为53.0%、49.2%和99.5%,UV₂₅₄下降了50.0%,均高于其他2个组合工艺. 对超滤膜表面污染阻力分布的测定可知,组合工艺3中不可逆污染造成膜污染的程度最轻. 此外,3种组合工艺的出水通过反渗透装置后的平均脱盐率分别为98.0%、97.5%和98.2%. 可见,针对该研究中涉及的二级生化出水,组合工艺3预处理工艺是反渗透预处理的最佳工艺.      

预臭氧化对MF膜处理黄浦江水的影响研究

采用预臭氧化处理黄浦江原水后进行微滤（MF）膜过滤试验,考察预臭氧化对有机物的作用,进而考察其对MF膜过滤特性的影响.结果表明,臭氧投量在0.5～3.0 mg/Ｌ范围内时,臭氧对DOC的去除率最高仅为10%,而对UV254的去除率最高可达71%.随着臭氧投量的增加,相对分子质量在2×10³～7×10³的有机物逐渐减少,而相对分子质量＜0.5×10³的有机物则几乎没有改变.臭氧可把部分疏水性有机物氧化成亲水性有机物,只有很少部分转变成无机物,这种有机物组成结构的改变影响了膜过滤阻力,进而改善了膜透水通量的效果.臭氧投量在0.5～3.0 mg/Ｌ范围内,存在一个最佳的臭氧投量1.5 mg/Ｌ,使膜通量达到最大值.这主要是由于在该臭氧投量下,臭氧化对有机物的组成结构的改变使膜过滤阻力达到最小.     

强化混凝消除水中全氟化合物

以十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）有机改性膨润土作为助凝剂,采用聚合氯化铝（PAC）协同CTAB-膨润土进行强化混凝实验,对消除水中两类典型的全氟化合物全氟辛烷磺酸（PFOS）/全氟辛酸（PFOA）和浊度进行研究.考察了PAC和CTAB-膨润土投加量、pH值、原水浊度对PFOS/PFOA和浊度去除的影响.结果表明,经有机改性,实现了CTAB对膨润土的插层,增大了层间距,比表面积、阳离子交换容量、有机碳含量也得到较大提高.在PAC投加量为20mg/L、CTAB-膨润土投加量为30mg、pH6~7时,强化混凝去除效果分别达到76%、70%,PFOS/PFOA去除率随着CTAB-膨润土投加量的增大而增大.最佳pH值范围是6~7,混凝过程中Zeta电位在pH值为6.0时达到最大,pH值为7.0时接近于零.PFOS/PFOA的去除率随着原水浊度的增大而增大.