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%.     

微污染水源中溶解性有机氮组成规律及其水处理特性

以上海市黄浦江和青草沙长江原水为对象,研究了两大水源水中溶解性有机氮(DON)的含量变化、分子组成特征及其在常规净水工艺中的去除效果,并对DON与常规水处理指标间的相关性进行了分析.结果表明:两种原水以DOC、DON和UV254表征的有机物含量均以小分子量(<5kDa)和亲水性有机物为主;微污染黄浦江原水中同时存在外源性及内源性污染,而青草沙长江原水中内源性污染占主导地位;饮用水常规净水处理工艺对黄浦江原水中DON的去除率为40%,优于长江原水DON的去除率16.7%;黄浦江和长江原水DON浓度与DOC和UV254相关性良好,其相关系数分别为0.59,0.52和0.74,0.51;鉴于常规处理对DON去除效果有限,而DON是导致强三致特性含氮消毒副产物(N-DBPs)的总前体物,因此水厂应通过强化常规、深度处理等手段改善DON在净水工艺中的去除效果.     

微污染水源中溶解性有机氮组成规律及其水处理特性

以上海市黄浦江和青草沙长江原水为对象,研究了两大水源水中溶解性有机氮(DON)的含量变化、分子组成特征及其在常规净水工艺中的去除效果,并对DON与常规水处理指标间的相关性进行了分析.结果表明:两种原水以DOC、DON和UV254表征的有机物含量均以小分子量(5kDa)和亲水性有机物为主;微污染黄浦江原水中同时存在外源性及内源性污染,而青草沙长江原水中内源性污染占主导地位;饮用水常规净水处理工艺对黄浦江原水中DON的去除率为40%,优于长江原水DON的去除率16.7%;黄浦江和长江原水DON浓度与DOC和UV254相关性良好,其相关系数分别为0.59,0.52和0.74,0.51;鉴于常规处理对DON去除效果有限,而DON是导致强三致特性含氮消毒副产物(N-DBPs)的总前体物,因此水厂应通过强化常规、深度处理等手段改善DON在净水工艺中的去除效果.     

用于地下水回灌的再生水预处理工艺研究

将再生水回灌到地下含水层前,需对再生水进行预处理,以防止污染地下水.本研究比较了5种不同的再生水深度处理技术(超滤、臭氧、磁性离子交换树脂(MIEX)及超滤和臭氧、MIEX和臭氧两套组合工艺)对城镇二级出水的净化效果,并通过分析5种工艺对含水层净化效果的影响,评价其作为回灌预处理的可行性.针对再生水中的有机污染物溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)及比吸光度(specific ultraviolet absorbance,SUVA),MIEX(投加量为5 mL.L-1)能够去除20%的DOC和10%的SUVA;UF对DOC的去除率低于10%,对SUVA无显著去除效果,单独UF和MIEX预处理对后续含水层对再生水DOC的去除无促进作用;与此不同,臭氧[投加量(O3/DOC)为0.6 mg.mg-1]及其组合工艺对二级出水SUVA的去除率达60%～79%,能显著提高再生水的可生化性,强化土壤对回灌水中有机物的去除效果,使最终出水的DOC降低至1～2mg.L-1.针对再生水中的N素,MIEX(5 mL.L-1)能去除再生水中25%的NO3--N,臭氧能去除再生水中72%的NH4+-N.土壤处理能有效地去除NH4+-N,使出水浓度均在0.5 mg.L-1以下,但对NO3--N无显著去除效果.综合对比分析,在再生水回灌的预处理工艺中,需重点考察预处理对再生水中有机物和NO3--N的去除效果.臭氧和MIEX的组合工艺,能显著提高二级出水的可生化性,并去除部分溶解性有机物及NO3--N,与后续土壤处理具有较好的互补性,较适合用作地下回灌前处理工艺.     

融雪期城市河流中溶解性有机物的时空分布特征

以沈阳市新开河为研究对象,考察了河水中溶解性有机物(DOM)含量的月份变化,以及融雪期河水中DOM含量和特性的时空变化规律.利用XAD树脂将DOM分为5个部分:疏水性有机酸(HPO-A),疏水性中性有机物(HPO-N),过渡亲水性有机酸(TPI-A),过渡亲水性中性有机物(TPI-N)和亲水性有机物(HPI).结果表明,融雪期河水中的溶解性有机碳(DOC)浓度较高,HPO-N和TPI-N是融雪期河水中的主要DOM组分,并且DOM中的荧光物质主要为类芳香族蛋白质荧光物质和类腐植酸荧光物质.融雪期水体中的DOC、波长254nm处的紫外吸光度(UV-254)和三卤甲烷生成势(THMFP)呈先降低然后波动最后升高的变化趋势.特征紫外吸光度(SUVA)和三卤甲烷生成活性(STHMFP)与以上三者的变化规律相反.融雪期河水中的DOC受污水排放影响大,有排污口处的DOC含量明显大于其他区域.污水排放也使受纳水体中UV-254对THMFP的指示作用减弱.     

UV/H2 O2法对印染废水生化出水中不同种类有机物的去除效果

采用UV/H2O2高级氧化法对印染废水生化出水的处理进行研究,探讨了不同反应时间、H2O2投加量、反应初始pH值等因素对UV254,ADMI7.6、DOC和COD去除效果的影响.结果表明,以UV254、ADMI7.6、DOC和COD的去除率为筛选依据,确定出最佳参数组合为:反应初始pH值为原水pH 7.4～8.1,H2O2投加量为4.5 mmol.L-1,紫外光照射时间为50 min,在最佳处理条件下,UV254、ADMI7.6、DOC和COD的去除率分别达到77%、94%、40%和69%.通过XAD-8/XAD-4吸附树脂联用技术将印染废水生化出水中溶解性有机物分为疏水酸、非酸疏水物质、弱疏水物质及亲水物质4类有机物,研究了UV/H2O2氧化工艺对生化出水中各种有机物及色度的去除效果.实验结果表明,对于该印染废水的生化出水,疏水性物质是引起色度的主要物质,所占比例以ADMI7.6表征时为92%,其中以非酸疏水物质的贡献最大,达到53%.UV/H2O2高级氧化法处理此水样中的弱疏水性有机物、疏水酸和非酸疏水物质均有较好的处理效果,对亲水性有机物的处理效果较差.实验表明,相对分子质量>10 000的大分子有机物对DOC和ADMI7.6的去除贡献较大,对UV254的去除贡献接近一半.     

不同氧化剂降低膜污染效果的研究

采用不同的氧化剂预处理黄浦江原水后进行微滤膜(MF)膜过滤试验,考察预氧化对有机物的去除作用,及其对MF膜过滤特性的影响.结果表明,3种不同氧化剂对有机物的去除效果存在较大差别.臭氧投量在0.5~3.0mg/L范围内,臭氧对DOC和UV254的去除率最高分别为10%和71%;而氯和高锰酸钾对有机物的去除效果则较差.臭氧可将大分子有机物转变成小分子有机物,将大部分疏水性有机物氧化成亲水性有机物.这种有机物组成结构的改变对膜过滤特性产生影响,明显降低了膜污染,膜污染下降率最高可达到22.7%.氯和高锰酸钾的氧化性相对较弱,仅能去除少部分疏水性有机物,对膜污染有较小减缓作用,膜污染下降率最高分别为9%和8.5%.     

污水厂二级出水中难凝聚有机物的臭氧化特性

以城市污水处理厂二级出水为原水,研究臭氧化处理对水中难凝聚有机物的去除效果.结果表明单独混凝对水中有机物的去除率较低,混凝过程中未被去除的有机物属于难凝聚有机物,加入臭氧进行氧化,随着臭氧投加量的增加,二级出水色度和UV254去除率逐渐增大,而DOC去除率变化较小.当臭氧投加量(以O3/DOC计)增加至1.5 mg·mg-1时,色度、UV254和DOC的去除率分别为45%、34%和20%,说明臭氧易于与不饱和结构有机物反应,而直接氧化的矿化能力较弱.为进一步明确二级出水有机物种类和含量的变化,测定了混凝和不同臭氧投加量下有机物的相对分子质量和三维荧光光谱.结果表明混凝对有机物含量的影响很小,而臭氧能够优先氧化分解难凝聚有机物中的大分子物质,明显减弱腐殖质类物质的荧光峰强度,但不改变荧光峰位置.同时采用光电子能谱分析有机物结构的变化规律,结果表明混凝能够去除含羧基类官能团有机物,而臭氧则易于与含苯环类难凝聚有机物反应,随着臭氧投加量的增大,脂肪类饱和有机物含量有所升高.     

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。     

超滤工艺净化微污染原水的试验研究

采用混凝沉淀-超滤工艺对微污染原水进行试验,对组合工艺的除污染特性进行了研究。结果表明,组合工艺对浊度、颗粒物和藻类的去除效果非常好。出水浊度稳定在0.1NTU以下,水中粒径>2μm的颗粒数约19个/mL,藻类平均数量约为2.2×104个/L。在去除有机物方面,组合工艺对高锰酸盐指数、UV254和DOC的去除率分别为38.0%、15.2%和32.6%,其中对高锰酸盐指数的去除效果较为突出,出水高锰酸盐指数浓度为2.69~2.87mg/L。组合工艺去除的有机物是分子量大于3KD的大分子有机物,对小分子有机物去除效果不明显。其中,混凝沉淀主要去除了水中的疏水性有机物和亲水荷电有机物,超滤膜去除的有机物则以亲水中性有机物为主。在工艺运行期间,超滤膜的跨膜压差增加了约12.3%,跨膜压差的升高主要由被超滤膜吸附的小分子有机物产生。     

MIEX~预处理对水源水中藻源DON的去除效能及机理

利用小试试验研究了磁性离子交换树脂预处理(MIEX~)对高藻水源水中的溶解性有机氮(DON)的去除效能,并通过分子量分布测定、双向电泳等手段初步分析了其作用机理.结果表明,MIEX~预处理对DON具有较好地去除效果,并可有效强化混凝工艺的处理效能.投加量为15m L/L时,MIEX~预处理可提升DON去除率20%;以铜绿微囊藻为主要种属的高藻水源水中藻类蛋白种类不低于230种,且大多数处于酸性端,分子量区间主要分布于15~40Ku、65~75Ku,处于MIEX~预处理可去除的分子量区间,从而具有较好的去除效果.综上所述,MIEX~预处理可以作为强化去除高藻水源水中DON的一种方法.     

Prediction of DOM removal of low specific UV absorbance surface waters using HPSEC combined with peak fitting

High performance size exclusion chromatography (HPSEC) is used in water quality research primarily to determine the molecular weight distribution of the dissolved organic matter (DOM), but by applying peak fitting to the chromatogram, this technique can also be used as a tool to model and predict DOM removal. Six low specific UV absorbance (SUVA) source waters were treated using coagulation with alum and both the source and treated water samples were analysed using HPSEC. By comparing the molecular weight profiles of the source and treated waters, it was established that several DOM components were not effectively removed by alum coagulation even after high dosage alum treatment. A peak-fitting technique was applied based on the concept of linking the character (molecular weight profile) of the recalcitrant organics in the treated water with those of the source water. This was then applied to predict DOM treatability by determining the areas of the peaks which were assigned to removable organics from the source water molecular weight profile after peak fitting, and this technique quantified the removable and non-removable organics. The prediction was compared with the actual dissolved organic carbon (DOC) removal determined from jar testing and showed good agreement, with variance between 2% and 10%. This confirmed that this prediction approach, which was originally developed for high SUVA waters, can also be applied successfully to predict DOC removal in low SUVA waters.     

混凝和活性炭吸附去除微污染水源水中DON的研究

溶解性有机氮(dissolved organic nitrogen,DON)作为饮用水中新兴氮消毒副产物(nitrogenous disinfection by-products,N-DBPs)的前体物逐渐受到国内外学者的关注.为探讨混凝和活性炭吸附对微污染水源水中DON的去除机制,首先测定原水中DON、溶解性有机炭(dissolved organic carbon,DOC)、NH4+-N、UV254、pH和溶解氧(dissolved oxygen,DO)等指标和DON、DOC分子量分布;接着通过混凝和活性炭吸附试验来考察原水中DON、DOC和UV254变化,并应用三维荧光光谱对原水中DON变化进行表征.结果表明,微污染水源水中DON、DOC和UV254分别为1.28 mg.L-1、8.56 mg.L-1和0.16 cm-1,DOC与DON比值(DOC/DON)为6.69 mg.mg-1,SUVA为1.87 m-1.(mg.L-1)-1;小分子量(<6 000)DON占较高比例约为68%,大分子量(>20 000)DON占的比例为22%;当混凝剂投加量为10 mg.L-1,DON的去除率大约为20%,DOC和UV254去除率约26%、70%;当活性炭投加量为1.0 g,DON、DOC和UV254的去除率大约为60%、35%、100%;混凝和活性炭吸附组合试验时,对DON、DOC的去除率大约为82%和64%;三维荧光光谱证实,原水中DON变化与3个主要峰有关,分别代表物质为色氨酸类蛋白质、芳香族类蛋白质和富里酸类物质.     

Dissolved organic matter removal using magnetic anion exchange resin treatment on biological effluent of textile dyeing wastewater

This study investigated the removal of dissolved organic matter（DOM） from real dyeing bio-treatment effluents（DBEs） with the use of a novel magnetic anion exchange resin（NDMP）.DOMs in two typical DBEs were fractionized using DAX-8/XAD-4 resin and ultrafiltration membranes. The hydrophilic fractions and the low molecular weight（MW）（〈3 kDa） DOM fractions constituted a major portion（〉50%） of DOMs for the two effluents. The hydrophilic and low MW fractions of both effluents were the greatest contributors of specific UV254absorbance（SUVA254）,and the SUVA254 of DOM fractions decreased with hydrophobicity and MW. Two DBEs exhibited acute and chronic biotoxicities. Both acute and chronic toxicities of DOM fractions increased linearly with the increase of SUVA254 value. Kinetics of dissolved organic carbon（DOC） removal via NDMP treatment was performed by comparing it with that of particle active carbon（PAC）. Results indicated that the removal of DOC from DBEs via NDMP was 60%,whereas DOC removals by PAC were lower than 15%. Acidic organics could be significantly removed with the use of NDMP. DOM with large MW in DBE could be removed significantly by using the same means. Removal efficiency of NDMP for DOM decreased with the decrease of MW. Compared with PAC,NDMP could significantly reduce the acute and chronic bio-toxicities of DBEs. NaCl/NaOH mixture regenerants,with selected concentrations of 10% NaCl（m/m）/1%NaOH（m/m）,could improve desorption efficiency.     

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。     

强化混凝去除黄浦江水有机物的试验研究

强化混凝去除有机物的效果与水源的分子量分布特性有着密切的关系.由于黄浦江水中低分子量的溶解性有机物占多数,因此,强化混凝处理有机物效果有限.对于＜1k分子量区间的有机物.增加混凝剂投量可有效去除紫外吸光值(UV254),但去除溶解性有机碳(DOC)的效果很差.尽管增加混凝剂投量和降低pH都能有效地去除有机物,但决定强化混凝效果的主要因素是pH,去除黄浦江水有机物的最佳pH范围为6～5.     

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.