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.     

用膜结构参数模型评价溶解性有机物分子量分布对超滤膜污染的影响研究

研究了不同预处理对原水分子量分布的改变和对膜透水通量的影响,用膜污染的结构参数模型,评价了分子量分布对平均孔径和膜孔密度的影响。结果表明:(1)经过不同的预处理后,原水的分子量分布有所改变,混凝对大分子量有机物去除率较高,PAC吸附对小分子量有机物去除率较高,臭氧PAC联用预处理使大分子量有机物和小分子量有机物均有所去除。(2)分子量分布对膜通量影响较大。(3)通过试验并应用膜结构参数模型,评价了分子量分布对膜平均孔径和膜孔密度的影响,表明小分子量有机物易引起孔内吸附,大分子量有机物容易在膜面附着。     

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%.     

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.     

膜与臭氧化生物活性炭组合系统的运行效能

将膜与臭氧化-生物活性炭工艺组合,在臭氧化-生物活性炭O₃+BAC工艺前,先经MF过滤,去除能被O₃氧化的固体颗粒状有机物,减轻BAC的有机负荷,再对BAC出水进行UF过滤,能有效地防止由BAC表面脱落的微生物进入水中,有效地去除水中的有机污染物,去除率为60％－85％,COD_Mn值全部在1.2－17mg/L之间,平均为1.3mg/L能确保出水水质．     

臭氧对陶瓷膜超滤-生物活性炭组合工艺效果的影响

利用处理量为3L/d的臭氧陶瓷膜-生物活性炭(BAC)(工艺Ⅰ)和陶瓷膜-BAC(工艺Ⅱ)2种组合工艺处理受污染的原水,研究了工艺对原水中浊度、氨氮和有机物的去除效果,同时考察了臭氧对膜通量和BAC的影响.结果表明,未投加臭氧和2.0mg/L臭氧投加量下,两种组合工艺可去除原水中96%以上的浊度.组合工艺均可去除原水中1.0~2.0mg/L的氨氮.提高溶解氧浓度至30mg/L可强化氨氮的去除能力,两种组合工艺可至少彻底去除5.5mg/L的氨氮.投加2mg/L臭氧后,工艺Ⅰ可去除原水中48.3%的总有机碳(TOC)和51.8%的UV254.工艺Ⅱ对TOC和UV254的平均去除率分别为51.1%和48.2%.臭氧对浊度的去除无影响,但臭氧可改变部分有机物的结构,减轻膜的有机物污染.与未投加臭氧的工艺Ⅱ相比,投加臭氧使工艺Ⅰ中的膜通量提高了25%~30%.但残留臭氧可能影响后续BAC中的微生物,对BAC去除氨氮和有机物的能力产生不利影响.     

环境卫生与卫生工程

X33 200002063膜与臭氧化生物活性炭组合系统的运行效能/王琳(哈尔滨工业大学环境工程系)…//中国环境科学/中国环境科学学会一1999,19(6)一5“一568环图X一58 将膜与臭氧化一生物活性炭工艺组合,在臭氧化一生物活性炭马 BAC工艺前,先经MF过滤,去除能被q氧化的固体颗粒状有机物,减轻BAC的有机负荷,再对BAC出水进行UF过滤,能有效地防止由BAC表面脱落的微生物进人水中,有效地去除水中的有机污染物,去除率为60%一85%,CODMn值全部在1.2一i.7mg几之间,平均为1.3mg几能确保出水水质。图3表1参7X33 200002064室内空气中挥发性有机化合物…     

原水中DOM的分子量分布及深度处理去除特性

DOM是自来水厂消毒副产物的主要前驱物质,其分子量分布亦是表征水质特性的重要手段。在各个季节不同水质条件下,采用凝胶渗透色谱仪(GPC)对重庆主城区嘉陵江上下游两个水厂的原水,及深度处理各个处理阶段出水中的溶解性有机物(DOM)分子量分布进行了测定。结果发现原水中分子量分布主要集中在1 316~1 643道尔顿和480~577道尔顿两个较窄区域。在臭氧-活性炭深度处理和超滤膜过滤系统两种深度处理工艺流程中,各个处理阶段出水中分子量的分布几无变化,一直处于稳定分布状态。相比常规处理工艺,臭氧-活性炭深度处理工艺较大提高了原水中高锰酸盐指数和DOM的去除率;深度膜处理工艺对DOM的去除率的提高则相对有限,主要还是依赖混凝沉淀和砂滤池去除原水中DOM。     

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.     

生物活性炭投加量对垃圾渗滤液处理效果的影响

试验对比了不同生物活性炭(biological activated carbon,BAC)投加量对垃圾渗滤液去除COD效果的影响.每升活性污泥中活性炭投加量为0、100、300 g的反应器处理垃圾渗滤液100个周期平均COD去除率分别为12.9%、19.6%、27.7%,表明BAC可以去除部分难降解有机物,并且COD去除率与投加量呈正相关关系.曝气8 h反应器中二氧化碳(CO2)产生量依次为109、193、306 mg,表明生物分解量也与投加量呈正相关关系.分析认为COD去除率与投加量的正相关关系是由于吸附与生物再生的共同作用导致,生物再生是BAC能够生物分解难降解有机物的根本原因.     

间歇式气水联合反冲洗生物炭池的试验研究

为合理控制生物炭池的反冲洗过程,改善其整体运行性能,试验以反冲洗出水浊度、反冲洗前后有机物的去除率和炭池的生物量、生物活性的变化等为评价指标,比较分析3种不同的气水联合反冲洗方式对生物炭池运行效果的影响.结果表明,间歇式气水联合反冲洗更适合于生物炭池,反冲洗后生物活性明显升高,比反冲洗前增加了62.5%;而气+水的反冲洗方式和气水混合+水冲的反冲洗方式的生物活性增加率为55.6%、38.5%.间歇式反冲洗308h后,反应器能恢复运行性能,UV254去除率达60.0%.反冲洗出水的类富里酸荧光峰很弱,而以低激发波长类色氨酸(峰S)和高激发波长类色氨酸(峰T)为主,这来源于被冲刷下来的微生物残片.三维荧光光谱也表明,间歇式气水联合反冲洗容易将微生物残片冲刷干净.     

生物活性炭降解2,4-二氯酚的特性

以普通活性污泥法和石英载体生物膜法为对照,研究生物活性炭对2,4-二氯酚(2,4-DCP)的吸附特征和生物吸附动力学,探讨生物活性炭去除2,4-DCP的作用机制.结果表明:使用粉末活性炭吸附2,4-DCP可行且具有较强的抗冲击负荷能力,生物活性炭比活性污泥法、石英生物膜法的降解速率快,抗冲击负荷能力强,适合长期高浓度运行使用.且在生物活性炭系统中,除了活性炭吸附和生物降解作用外,活性炭对2,4-DCP还有氧化降解作用.     

生物活性炭纤维处理微污染源水

在生物活性炭的基础上,以活性炭纤维替代颗粒活性炭,研制了生物活性炭纤维(BACF)新型吸附材料,用于处理水中有机污染物。用扫描电镜观察了微生物在ACF上的固定情况,以水处理常用指标CODMn、UV254及,GC-MS图谱分析考察BACF对于微污染源水的处理效果。研究结果显示BACF技术作为一种新颖的水的深度处理工艺,结合了吸附与生物降解的双重效能,可以有效提高对源水的净化效果,提高出水水质,同时也可以扩大水源水的取水范围,是一项先进的水处理技术。     

生物活性炭处理废水中有机物的研究探讨

生物活性炭(BAC)是一种处理有机废水的有效方法。现以BAC处理废水中的酚和甲醇为例,综述BAC处理废水中有机物的机理和影响因素。并通过生物活性炭吸附降解四氯乙烯(PCE)的综合模型得到BAC作用与吸附和生物降解的关系。最后简单介绍了BAC中活性炭与微生物的选择。     

生物活性炭纤维载体的筛选及总磷和锌的去除

研究了四种活性炭纤维(J-10,J-12,A-10,A-20)的比表面积情况、微孔结构及在挂膜后生物活性指数的变化情况。最大的比表面积A-20达到了1760m2/g,J-12为1225m2/g;四种活性炭纤维挂膜的生物活性指数分别达到了3.8、4.9、2.6、2.7mg/L,最佳的活性炭纤维载体材料为J-12。通过电镜扫描图观察了微生物在活性炭纤维(ACF)上的生长情况,发现不同时期微生物生长的状态、数量及物种是不同的,中期生物形态丰富,微生物种类繁多。将生物活性炭纤维法应用于原水中总磷和锌离子的去除,同生物活性炭法(BAC)的去除效果进行了比较,结果表明:在同样的实验条件下生物活性炭纤维的去除效果最佳,对总磷和锌的最佳去除率分别达到了72%和69%,使原水中总磷含量由《地表水质环境质量标准》中的Ⅲ类标准提高到Ⅱ类标准,使原水中锌的含量符合《渔业水质标准》;后期基本稳定在65%～70%和60%～70%之间;远远优于生物活性炭法。     

Comparison of different combined treatment processes to address the source water with high concentration of natural organic matter during snowmelt period

The source water in one forest region of the Northeast China had very high natural organic matter (NOM) concentration and heavy color during snowmelt period. The efficiency of five combined treatment processes was compared to address the high concentration of NOM and the mechanisms were also analyzed. Conventional treatment can hardly remove dissolved organic carbon (DOC) in the source water. KMnO₄ pre-oxidization could improve the DOC removal to 22.0%. Post activated carbon adsorption improved the DOC removal of conventional treatment to 28.8%. The non-sufficient NOM removal could be attributed to the dominance of large molecular weight organic matters in raw water, which cannot be adsorbed by the micropore upon activated carbon. O₃ + activated carbon treatment are another available technology for eliminating the color and UV₂₅₄ in water. However, its performance of DOC removal was only 36.4%, which could not satisfy the requirement for organicmatter. The limited ozone dosage is not sufficient to mineralize the high concentration of NOM. Magnetic ion-exchange resin combined with conventional treatment could remove 96.2% of color, 96.0% of UV₂₅₄ and 87.1% of DOC, enabling effluents to meet the drinking water quality standard. The high removal efficiency could be explained by the negative charge on the surface of NOM which benefits the static adsorption of NOM on the anion exchange resin. The results indicated that magnetic ion-exchange resin combined with conventional treatment is the best available technology to remove high concentration of NOM.     

Comparison of different combined treatment processes to address the source water with high concentration of natural organic matter during snowmelt period

The source water in one forest region of the Northeast China had very high natural organic matter(NOM) concentration and heavy color during snowmelt period. The efficiency of five combined treatment processes was compared to address the high concentration of NOM and the mechanisms were also analyzed. Conventional treatment can hardly remove dissolved organic carbon(DOC) in the source water. KMn O4pre-oxidization could improve the DOC removal to 22.0%. Post activated carbon adsorption improved the DOC removal of conventional treatment to 28.8%. The non-sufficient NOM removal could be attributed to the dominance of large molecular weight organic matters in raw water, which cannot be adsorbed by the micropore upon activated carbon. O3+ activated carbon treatment are another available technology for eliminating the color and UV254 in water. However, its performance of DOC removal was only 36.4%, which could not satisfy the requirement for organic matter. The limited ozone dosage is not sufficient to mineralize the high concentration of NOM. Magnetic ion-exchange resin combined with conventional treatment could remove 96.2%of color, 96.0% of UV254 and 87.1% of DOC, enabling effluents to meet the drinking water quality standard. The high removal efficiency could be explained by the negative charge on the surface of NOM which benefits the static adsorption of NOM on the anion exchange resin. The results indicated that magnetic ion-exchange resin combined with conventional treatment is the best available technology to remove high concentration of NOM.     

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.     

生物活性炭工艺深度处理丹江口水库水的中试

活性炭过滤是饮用水深度处理的重要工艺,其中滤速、炭层高度、温度和炭龄是影响活性炭滤池运行效果的关键因素. 以丹江口水库水为处理对象,以混凝-沉淀-砂滤出水作为炭滤池进水,以高锰酸盐指数和UV₂₅₄去除率为评价指标,考察2011年4月—2013年5月取自北京某水厂的新炭、1年炭、3年炭和5年炭(2011年5月时炭龄)对水中有机物的去除效果. 结果表明,随着滤速的增大,有机物去除率降低;活性炭炭柱滤速为8 m/h时,高锰酸盐指数和UV₂₅₄去除率分别为41.9%和41.2%,能够获得较好的处理效果. UV₂₅₄去除率随总炭层高度的增大而增大. 随着炭层高度的增加,单位高度活性炭滤料对UV₂₅₄的去除率降低.夏季高温期,1年炭对高锰酸盐指数和UV₂₅₄的去除率分别为44.2%~57.4%和38.5%~53.1%,高于其在冬季低温期的去除率(38.9%~51.1%和31.7%~45.5%). 活性炭在使用初期,主要依靠吸附作用去除有机物;随着使用年限的增长,活性炭的生物载体作用日益明显,生物作用占主导地位,炭龄对有机物去除效果的影响变小,不同炭龄活性炭的处理效果差异不大,可适当延长活性炭的使用年限,降低处理成本.