城市污水二级出水有机物分子量分布和亲疏水特性对纳滤膜污染的影响

分别采用分子量分级膜和XAD-8树脂,研究了污水厂二级出水中有机物分子量分布特征及不同分子量分布区间亲疏水有机物的相对含量,考察了分子量分布及亲疏水特性对纳滤膜透水性能的影响.结果表明,二级出水有机物中,小分子亲水性有机物含量最高,小于2k的有机物占总有机物含量的45.61%,其中亲水性物质占28.07%,疏水性物质占17.54%;不同特征的原水分别经纳滤膜过滤,分子量分布对膜污染影响较大,分子量小于30k时,分子量区间越小,比通量衰减越快,分子量大于30k时,分子量区间越大,比通量衰减越快,且分子量较小的有机物通量衰减程度大于分子量较大有机物;在分子量分布相同区间内,亲水性有机物的比通量衰减较慢,说明相同分子量时,膜对亲水性物质的截留率较低,而疏水性物质是引起膜通量衰减的主要原因.     

臭氧-生物活性炭对有机物分子量分布的影响

测定了南方某水厂中试规模的臭氧-生物活性炭工艺不同处理阶段(原水、沉淀水、砂滤水、臭氧化水、生物活性炭出水)有机物(TOC和UV254)的分子量(MW)分布.分析了原水中生物可同化有机碳(AOC)的分子量分布.结果表明,AOC主要属于天然有机物(NOM)中MW<1kDa的部分.MW<1kDa的部分占可溶解性有机碳(DOC)的53%～67%,而AOC只占DOC的2.65%～5.91%,表明去除大部分DOC的臭氧-生物活性炭工艺并不能有效去除AOC.     

高铁酸盐预氧化对松花江水混凝效果的影响

以高铁酸钾和硫酸铝为预氧化剂和混凝剂,考察了NH ,4-N、浊度、TOC、AOC和相对分子质量分布(Mr)等参数的变化,分析了高铁酸钾预氧化对松花江水源水性质产生的影响.结果表明,单独硫酸铝混凝时,在混凝剂投量为50mg·L-1的条件下,松花江水的UV254、浊度、TOC的去除率分别为36.7%、80.2%、31.1%.当高铁酸钾为预氧化剂,投量为1 mg·L-1,时,混凝后松花江水的UV254、浊度、TOC的去除率分别为63.3%、89.6%、37.%.铁酸盐预氧化使混凝后的NH ,4-N值上升了17%.高铁酸盐预氧化使松花江水混凝后的AOC值从998 μg·L-1升到1 241 μg·L-1,同时,使混凝后的AOC/TOC从28.4%上升到38.7%,很大程度上提高了原水中有机物的可生物降解性.这一过程中, AOC-P17所代表的醛酮类物质显著增加,达到总AOC的83%.溶解态有机物分子量分布的考察表明, Mr小于500的分子所占的百分比由单独混凝时的38.9%上升到预氧化后的65.0%,证明高铁酸钾预氧化将原水中的大分子有机物氧化成小分子有机物.分子有机物的增加引起了原水可生物降解性的提高.     

臭氧与活性炭结合对水中有机物去除的研究

阐明了臭氧及活性炭去除有机物的作用,以及在水处理中应用的现状。将臭氧,活性炭及臭氧-活性炭应用到水处理中,臭氧对水中的UV254、COD、TOC去除率分别为14.3%、12.5%、17%,活性炭对UV254、COD、TOC去除率分别为60.5%、52.7%、50.8%,臭氧-活性炭联合运用对水中UV254、COD、TOC去除率分别为66.8%、58.3%、65%。臭氧与活性炭的结合工艺有较好的去除效果。     

磁性离子交换树脂对原水中有机物去除效能的研究

采用磁性离子交换树脂(MIEX)预处理原水中有机物的中试试验结果表明,MIEX技术可有效地去除原水中的有机物,对UV254,DOC和CODMn的去除率分别稳定在82%、66%和50%,MIEX预处理可以有效强化混凝沉淀对有机物、藻细胞和浊度的去除.与常规工艺相比,在混凝剂聚合氯化铝投加量降低56%时,该工艺对UV254和CODMn的去除率分别为90%和71%,对藻细胞数和浊度的去除率分别为99%和95%.对溶解性有机物分级和分子量分布的测定表明,MIEX预处理主要去除混凝沉淀无法有效去除的小分子区间的亲水性和疏水性有机物,可以有效控制消毒副产物的产生,MIEX预处理与混凝沉淀联用工艺出水的三卤甲烷生成势(THMFP)和卤乙酸生成势(HAAFP)比原水降低了88%和87%.     

东江水源水中有机物分子量分布特征研究

采用超滤膜法考察了东江水源水中有机物分子量分布特点,研究了东江泄洪和不泄洪水源水中有机物分子量分布的变化特征。结果表明,东江水源水在不泄洪期间水源水中的溶解性有机物主要为小分子量的有机物。而在泄洪期间,东江水源水中溶解性有机物主要为大分子量的有机物。UV254的分布和有机物分子量分布一致,DOC与UV254具有良好的相关性。泄洪期间水源水中SUVA值小于3,水体中有机物很难通过常规混凝工艺去除,此结果与水厂的实际运行情况相吻合。     

纳滤浓缩液腐殖质组成及分子量分布特性

采用超滤装置对纳滤浓缩液的腐殖质组成及分子量分布特性进行分析。研究结果表明:纳滤浓缩液中TOC(总有机碳)主要以腐殖质为主,约占总TOC含量的82%,腐殖质中以FA(富里酸)为主,约占总TOC的72.2%,HA(胡敏酸)含量较低,仅占9.8%。逐级超滤分离实验表明,纳滤浓缩液中有51.3%的腐殖质分子量小于1 k Da,大于10 k Da仅占3.45%;FA主要以分子量<1 k Da的小分子有机物为主,HA则主要集中在3 k Da以上。     

HPSEC-UV-TOC联用技术测定有机物相对分子质量分布

采用在线高效凝胶色谱仪(HPSEC)和紫外检测器以及TOC检测仪联用测定有机物相对分子质量分布.通过同步测定样品中大范围相对分子质量区间的UV254和TOC,更深入和准确地了解有机物的结构特性,特别是一些不含共轭双键和芳香度的有机物.结果显示,TOC检测仪能够简单快捷地检测出水中所有有机物的相对分子质量分布,包括蔗糖、海藻酸钠等对紫外响应较低的亲水性有机物;样品进样量与TOC响应线性正相关,进样量越大,响应越强;离子强度从0升至0.2mol.L-1,峰面积仅减小1.2%,离子强度对有机物相对分子质量分布测定影响较小;样品pH值在中性或酸性时不影响测定结果,pH值为碱性时,TOC响应异常;采用流动相配定的样品较超纯水配定的样品,相对分子质量分布曲线中干扰峰明显减小,出峰效果更好;该联用技术可以很好地表征湘江原水及其4种亲疏水性组分的相对分子质量分布.     

水源水中不同分子量区间有机物的分布及控制对策

通过超滤膜法研究了澳门水源水中不同分子量区间有机物的分布特性 .结果显示 :1)澳门水源水中总有机碳 (TOC)的主体有机物分子量在 10 0 0以下 ,传统工艺对这类水体的有机物去除效率较低 .2 )澳门水源水中可生物降解溶解性有机碳(BDOC)主要与分子量小于 10 ,0 0 0的有机物相关 .3)三种水源水中不同分子量区间BDOC TOC比率的变化也非常大 ,表明能有效控制TOC的水处理工艺未必能够导致相同的BDOC处理效果 ,所以不一定可以有效保证饮用水的生物稳定性 .4 )澳门水源水中有机物含量很低 ,不必增加其它工艺来控制水中有机物 ;如果在水源水质恶化的突发事件情况下 ,可以采用投加粉末活性炭的方法加以控制 .     

铁盐和铝盐混凝对水中天然有机物的去除特性研究

以三氯化铁和硫酸铝为研究对象,探讨了2种混凝剂对水中天然有机物的去除效果及特点.结果表明,低投量下,硫酸铝对天然有机物的去除效果要好于三氯化铁,混凝剂投量高于15mg/L时,三氯化铁的效果较好.如混凝剂投量为10mg/L时,硫酸铝和三氯化铁处理水的TOC分别为4.19mg/L和9mg/L;当混凝剂投量为20mg/L时, TOC分别降至2.44mg/L和1.69mg/L.三氯化铁混凝后水的pH值降低幅度高于硫酸铝,形成的水解产物所带正电荷密度升高,水中有机物的质子化程度高,有利于对有机物的吸附去除.通过对UV254出和SUVA的考察可知,三氯化铁对共轭结构及不饱和有机物的去除能力要高于硫酸铝.2种混凝剂对水中不同性质有机物的去除效果不同,三氯化铁对亲水性有机物去除效果较好,对小分子量有机物去除高于硫酸铝,如混凝剂投量为20mg/L时,三氯化铁和硫酸铝对相对分子质量区间小于10 000的有机物去除率分别为16.4%和6.1%,而硫酸铝对大分子量有机物去除效率较高.     

Fouling of nanofiltration membrane by effluent organic matter： Characterization using different organic fractions in wastewater

The UF membrane with molecular weight cutoff (MWCO) ranging from 2 kDa to 100 kDa and XAD-8 resin were employed to identify the characteristic of molecular weight (MW) distribution of wastewater effluent organic matter (EfOM) in terms of TOC and UV254, as well as the amounts of the hydrophilic/hydrophobic organic fractions in different MW ranges. Then, the nanofiltration (NF) membrane fouling experiments were carried out using the above fractionated water to investigate the effect of MW distribution and hydrophilic/hydrophobic characteristics of EfOM on the membrane flux decline using the fractionated water samples above. The experimental results have shown that 45.61% of the total organics belongs to the low MW one, among which the percentage of the hydrophilic organics with low MW (less than 2 kDa) was up to 28.07%, while that of the hydrophobic organics was 17.54%. In particular, the hydrophilic fraction was found to be the most abundant fraction in the effluents. MW distribution has a significant effect on the membrane fouling. When the MW was less than 30 kDa, the lower the MW, the larger was the specific flux decline, while in the case of MW higher than 30 kDa, the higher the MW, the larger was the specific flux decline, and the decline degree of low MW organics was larger than the high MW one. With the same MW distribution range, specific flux decline of the hydrophilic organic was considerably slower than that of the hydrophobic organic, which indicated that the hydrophobic organic fractions dominantly contribute to the flux decline.     

Fouling of nanofiltration membrane by e uent organic matter: Characterization using di erent organic fractions in wastewater

The UF membrane with molecular weight cuto (MWCO) ranging from 2 to 100 kDa and XAD-8 resin were employed to identify the characteristic of molecular weight (MW) distribution of wastewater e uent organic matter (EfOM) in terms of TOC and UV254, as well as the amounts of the hydrophilic/hydrophobic organic fractions in di erent MW ranges. Then, the nanofiltration (NF) membrane fouling experiments were carried out using the above fractionated water to investigate the e ect of MW distribution and hydrophilic/hydrophobic characteristics of EfOM on the membrane flux decline using the fractionated water samples. The experimental results have shown that 45.61% of the total organics belongs to the low MW one, among which the percentage of the hydrophilic organics with low MW (less than 2 kDa) was up to 28.07%, while that of the hydrophobic organics was 17.54%. In particular, the hydrophilic fraction was found to be the most abundant fraction in the e uents. MW distribution has a significant e ect on the membrane fouling. When the MWwas less than 30 kDa, the lower the MW, the larger was the specific flux decline, while in the case of MW higher than 30 kDa, the higher the MW, the larger was the specific flux decline, and the decline degree of low MW organics was larger than the high MW one. With the same MW distribution range, specific flux decline of the hydrophilic organic was considerably slower than that of the hydrophobic organic, which indicated that the hydrophobic organic fractions dominantly contribute to the flux decline.     

紫外有机物分析法在原水在线监测中的应用研究

比较了标准紫外分光光度法和紫外有机物分析法测定紫外吸光度的精密度,确定了紫外有机物分析仪测定的紫外吸光度SAC254值与有机物浓度参数UV254、高锰酸盐指数、TOC和DOC值之间的定量关系。试验结果表明,紫外有机物分析法具有操作、维护简单,无二次污染,实时响应快,精密度高等优点。原水SAC254值与标准方法测定的UV254、高锰酸盐指数、TOC以及DOC值之间都具有良好的相关性,可根据原水SAC254值的变化通过转换得到原水有机污染程度的变化趋势,为水厂工艺运行提供指导。     

废水的紫外吸光值积分(UVai)与常规有机污染物指标的关联性分析

实验中向生活污水及其二级生物处理出水中加入葡萄糖、蛋白胨、腐殖酸、阴离子表面活性剂等代表性有机物,对不同种类有机物的紫外吸收光谱特性进行分析,并与TOC相关联。分析结果表明,除葡萄糖以外,其它种类有机物在紫外光波长240￣300nm范围内均有明显的吸收。以生活污水及其二级生物处理出水作为研究对象,将240￣300nm范围内的紫外吸光值积分UVai和波长为254nm下的紫外吸光值UV254与常规有机污染指标相关联,结果表明,UVai与TOC,COD有更显著的线性相关性。     

臭氧活性炭工艺中卤乙酸生成潜能与相对分子质量分布关系的研究

通过臭氧生物活性炭和微曝气生物活性炭(O₃/BAC和micro-aeration/BAC)2套工艺研究其对不同相对分子质量有机物去除特点和不同相对分子量有机物生成的卤乙酸及其去除特性.结果表明,O₃/BAC工艺对相对分子质量区间>30×10³的有机物去除率超过90%.O₃/BAC与micro-aeration/BAC出水中,UV₂₅₄值表示相对分子质量<103的有机物超过50%,相对分子量区间在10×10³～30×10³的有机物占20%～30%;在O₃/BAC和微曝气/BAC工艺出水中,以相对分子质量<10³的有机物生成的卤乙酸最多,生成DCAA、TCAA、DBAA分别为97.00、38.55、2.10μg/L和104.00、42.75和2.92μg/L;采用各处理单元不同分子量有机物与氯反应生成的DCAA、TCAA、DBAA和THAAs与相对应的UV₂₅₄值进行线性拟合,相关系数分别为0.827、0.851 3、0.815 7和0.878.UV₂₅₄与臭氧生物活性炭处理工艺出水中的卤乙酸生成潜能具有较好的线性关系.     

MIEX预处理技术对长江原水中有机物的去除效能

利用烧杯试验研究了磁性离子交换树脂（magnetic ion exchange resin,MIEX）预处理对长江原水中有机物的去除效能,以总溶解有机碳(DOC)、254 nm紫外吸收值(UV254)、有机物相对分子质量分布、有机物分级、紫外扫描以及消毒副产物生成量等指标进行表征.结果表明,长江水源水中的有机物主要为小分子亲水性有机物,其含量占有机物总量的50%以上;MIEX预处理可以有效降低水中有机物的含量,投加量为10 mL/L、接触时间为15 min时,DOC的去除率超过35%,相对分子质量和分级的测定结果表明,小分子亲水性部分有机物的去除导致了DOC去除效果的改善;从紫外扫描结果可看出,MIEX预处理对在190～250 nm波长时有强吸收的有机物去除效果非常明显,但对在高于250 nm波长处有吸收的有机物去除效果与混凝阶段的效果相近.     

腈纶废水溶解性有机物的分级解析及可生化性

采用超滤膜法将腈纶废水中溶解性有机物分离为6个不同相对分子质量组分,分析不同组分的溶解性有机碳、UV₂₅₄、SUVA含量和分布情况,应用紫外吸收光谱、傅里叶变换红外光谱等光谱学分析方法对各组分物质结构进行定性分析,评价各组分的可生化性.结果表明废水中以相对分子质量< 3kDa的有机物为主,占比为（56.75±1.38）%;相对分子质量为3k~10kDa的有机物占比为（25.76±1.40）%;相对分子质量> 10kDa的有机物占比为（17.49±0.98）%,且该组分有机物的芳香度高.不同相对分子质量组分的紫外光谱和红外光谱均呈现相似吸收峰,均存在酰基、羧基、羰基及芳香族化合物和不饱和双键类有机物.各组分可生化性结果表明,废水中相对分子质量> 10kDa有机物是腈纶废水低可生化性的主要原因,可能是造成腈纶废水难以达标排放的根源.研究结果可为该废水处理工艺的开发与优化提供重要的指导.