化学预氧化耦合生物锰氧化对水中有机物的去除

在饮用水处理过程中,高锰酸钾与铁锰氧化物预氧化作为化学预氧化的典型工艺,能有效去除饮用水中有机物的污染,并控制消毒副产物(DBPs)的产生.但研究发现,这两种预氧化都会生成具有遗传毒性效应的Mn2+.为解决该问题,研究构想在化学预氧化后耦合生物锰氧化技术,通过生物作用将Mn2+转化为具有较强氧化吸附能力的生物锰氧化物,从而对水质进一步净化.在以天然有机物酪氨酸(Tyr)和人工合成有机物2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮-5-磺酸(BP-4)为基质的模拟污染源水中,试验结果验证了上述构想.高锰酸钾或铁锰氧化物预氧化能够去除Tyr,但无法去除BP-4,并会产生Mn2+;在以锰氧化细菌Pseudomonas sp.QJX-1构建的生物体系中,Pseudomonas sp.QJX-1能利用Tyr进行生长并产生锰氧化,生成的生物锰氧化物能有效去除BP-4;在最优试验条件下,特定强度的高锰酸钾预氧化耦合生物锰氧化试验中Tyr、BP-4及Mn2+去除率分别为100%、50%和98.9%.     

高锰酸钾氧化水中乙硫醇的动力学研究

研究了高锰酸钾氧化水中乙硫醇的动力学规律,并考察了高锰酸钾在原水混凝条件下对原水中乙硫醇的去除效果.结果表明,高锰酸钾对乙硫醇的氧化去除效果非常明显,去除率可达到90%以上;高锰酸钾对乙硫醇的氧化过程符合二级反应动力学模型;在高锰酸钾过量的情况下,氧化反应的伪一级动力学常数k'=0.025·[KMnO4]-0.008,再根据所用初始高锰酸钾浓度,得到了二级反应的动力学常数k=0.025 L(min·mg).高锰酸钾在原水混凝条件下对乙硫醇的去除效果劣于纯水条件下的去除效果,在水中其它有机物与高锰酸钾反应条件下高锰酸钾浓度变化的拟合结果与实际情况存在偏差,是产生差异的主要原因.     

臭氧预氧化对藻细胞及胞外分泌物消毒副产物生成势的影响

以处于对数生长期后期的悦目颤藻为研究对象,研究了藻细胞及胞外分泌物对氯化消毒副产物生成势(DBPFP)的贡献,以及臭氧预氧化对DBPFP的影响规律,即不同臭氧投量及预氧化时间对DBPFP的影响,并探讨臭氧预氧化控制消毒副产物生成势的原因.研究表明,藻细胞和胞外分泌物的三卤甲烷类副产物都主要是氯仿和一溴二氯甲烷,卤乙酸类副产物都主要是二氯乙酸和三氯乙酸.颤藻细胞和其EOM本身及经臭氧预氧化混凝后形成卤乙酸的能力基本都高于形成三卤甲烷的能力,在实际含藻水的处理中,应该更加重视对卤乙酸的控制.臭氧预氧化可以降低胞外分泌物形成氯化消毒副产物(DBP)的能力,且随着反应时间延长,DBPFP降低越多.在本试验条件下,0.975 mg/L臭氧预氧化10min后混凝,可比单纯混凝降低胞外分泌物DBPFP 31%,其中HAAFP降低52.6%,而THMFP却升高12.5%,可见臭氧预氧化控制胞外分泌物DBPFP主要原因是其可以很好地控制卤乙酸生成势.同时臭氧预氧化会使含藻细胞水样的DBPFP大幅度升高,且随着氧化时间延长,各种氯化消毒副产物生成势几乎呈线性增加.在实际水处理中,应在去除藻细胞之后再进行臭氧氧化以控制DBPFP.     

高锰酸钾预氧化控制氯/氯胺消毒的卤乙酸生成量

结合南方某市典型受污染水源,研究了高锰酸钾预氧化对后继氯或氯胺消毒工艺中卤乙酸(HAAs)生成量和生成形态的影响.研究结果表明,氯胺消毒比自由氯消毒可降低HAAs生成量60%～80%左右;通过一致性生成条件试验比较表明,高锰酸钾的最佳投量范围是0.5mg·L-1～1.5 mg·L-1,在高锰酸钾为1.0mg·L-1的条件下,后续氯消毒工艺的HAAs生成量降低了30.9%;而后续氯胺消毒工艺的HAAs生成量则降低了25.3%;高锰酸钾预氧化对DCAA生成量的影响相对较大;高锰酸钾预氧化可降低氯/氯胺消毒工艺的HAAs生成量.     

高锰酸钾预氧化强化混凝去除螺旋鱼腥藻的研究

以水华优势藻螺旋鱼腥藻为对象,研究不同高锰酸钾浓度氧化下,藻光合作用能力,藻液中Mn浓度,胞外有机物三维荧光和分子量分布的变化.研究发现高锰酸钾氧化作用主要在1 h内完成,1 h后藻液中残余Mn的含量达到1.23%~5.98%.藻光合能力随着高锰酸钾浓度上升而下降,随着高锰酸钾浓度升高,藻细胞分泌更多胞外有机物,同时藻细胞受到破坏,生成消毒副产物的前驱物腐殖酸.高锰酸钾预氧化1 h后进行混凝实验发现,藻的去除率显著升高,比直接混凝增加33.99%~36.35%.     

高藻期控制消毒副产物及其前体物的优化工艺组合

为实现在控制藻类的同时减少副产物生成量,比较了预氧化＋常规工艺、预氧化＋常规＋深度处理2类共7种组合工艺对消毒副产物及其前体物的去除特性.试验结果表明,藻类是重要的前体物,在本试验原水中,藻类贡献了20%左右的卤乙酸和三卤甲烷前体物.气浮工艺是高藻期除藻的核心工艺,同时也可以去除一部分消毒副产物前体物.臭氧、高锰酸钾也有很好的杀藻效果和前体物去除效果.采用臭氧或高锰酸钾预氧化＋常规＋臭氧-活性炭工艺的组合对消毒副产物及其前体物的去除效果最佳.顺序氯化工艺比游离氯消毒减少卤乙酸生成量42.0%～45.9%,减少三卤甲烷生成量22.5%～71.4%.     

焦化废水尾水O3氧化消除消毒副产物生成潜能的影响分析

焦化废水经生化处理后的尾水中含有多种溶解性有机物(DOM),可能成为消毒副产物的前体物,进而影响受纳水体下游给水厂的水质安全.因此,对焦化废水外排水(尾水)的消毒副产物生成潜能进行了分析,以实际焦化废水厂尾水为基质,采用气相色谱(GC)考察了O3氧化深度处理前后卤乙腈和三卤甲烷的生成潜能,并结合分子质量分布法和三维荧光光谱法分析了O3氧化处理尾水过程中前体物的转化规律.GC结果表明,焦化废水尾水各个分子质量范围的卤乙腈和三卤甲烷生成潜能分别达到1950.5～3965.1μg.L-1和1498.2～2571.2μg.L-1,表明工业废水排放之前需要考虑其对水体消毒副产物生成潜能的贡献.O3氧化作用可以实现尾水中消毒副产物前体物的削减,相同反应时间的条件下O3浓度越高其削减越有效.溶解性有机碳(DOC)及在254nm波长下的吸光度值(UV254)分析结果表明,O3氧化能部分矿化尾水中的有机物,并优先分解不饱和芳香性有机组分.分子质量和荧光光谱分析结果表明,O3氧化优先矿化小分子组分(<1kDa),并将尾水中大分子有机物分解为小分子(<1kDa),对活泼基团进行预氧化,从而实现氯消毒副产物生成潜能的削减.     

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.     

高锰酸钾氧化水中沙拉沙星的动力学研究

选用高锰酸钾为氧化剂从动力学的角度研究高锰酸钾初始浓度,pH值和温度对沙拉沙星氧化反应速率的影响,并比较高锰酸钾氧化其他氟喹诺酮类药物（恩诺沙星,氧氟沙星,环丙沙星,诺氟沙星）的动力学参数,旨在为沙拉沙星污染治理提供科学依据和建议.研究得出：氧化过程符合二级反应动力学规律,随着高锰酸钾浓度和环境温度的升高,反应速率增加;相对于中性条件和碱性条件[K=30~47L/（mol·min）],酸性条件（pH=4~5）下其反应速率[K=66~91.28L/（mol·min）]要明显更快.高锰酸钾氧化沙拉沙星的动力学参数与环丙沙星的类似,在相关研究中可以适当参考环丙沙星的处理参数.     

高锰酸钾预氧化对剑水蚤DBPsFP的去除特征研究

以剑水蚤为试验对象,研究在不同条件下,高锰酸钾预氧化对剑水蚤代谢产物在氯化消毒过程中消毒副产物前体物的去除特征.研究表明:随高锰酸钾投加量的增加,水合氯醛(CH)、1,1,1-三氯丙酮(1,1,1-TCP)、三氯甲烷(TCM)总体呈上升趋势,二氯乙酸(DCAA)逐渐减少,而三氯硝基甲(TCNM)、1,1-二氯丙酮(1,1-DCP)、二氯乙腈(DCAN)和三氯乙酸(TCAA)先上升后下降,在本试验高锰酸钾投量范围内,高锰酸钾浓度为5mg/L时 CH、TCNM、DCAN、TCAN、DCAA、TCAA和1,1-DCP的去除效果最佳,去除率最高可达72.2%;延长预氧化时间,DCAN、DCAA、TCAA浓度逐渐降低,TCM、CH浓度逐渐升高,TCNM、TCAN、1,1,1-TCP浓度先升高后降低,而1,1-DCP浓度先迅速下降后逐渐升高,预氧化时间宜控制在20min;pH<7可有效抑制TCM的生成.pH=7时TCAA达到最小值,而1,1-DCP含量最高,pH>7有助于1,1-DCP的减少,CH、DCAA、DCAN、TCAN、TCNM和1,1,1-TCP随pH的增加而减少.在pH=9时生成量均最小, 最高去除率为80%;最佳温度为30℃,随着温度的升高,DCAA、TCAA和TCM浓度有所增加,1,1-DCP、DCAN和1,1,1-TCP生成量减少,在20℃时,CH的浓度最小,而TCAN的浓度最大.     

徐庄煤矿生活污水深度处理的实验研究

通过实验研究确定了"化学氧化-混凝沉淀-过滤"作为徐庄煤矿生活污水深度处理工艺的设计参数.先进行混凝实验,研究了混凝药剂的选择、投加量和混凝反应时间对生活污水处理效果的影响.再对进水单独投加高锰酸钾进行化学氧化实验.最后对高锰酸钾和混凝荆配合投加的处理效果进行了实验.结果表明:本工艺适合煤矿生活污水的深度处理,CODMn和浊度的去除率可达70%和50%以上.     

Oxidation of As（Ⅲ） by potassium permanganate

The oxidation of As（Ⅲ） with potassium permanganate was studied under conditions including pH, initial As（Ⅲ） concentration and dosage of Mn（Ⅶ）. The results have shown that potassium permanganate was an effective agent for oxidation of As（Ⅲ） in a wide pH range. The pH value of tested water was not a significant factor affecting the oxidation of As（Ⅲ） by Mn（Ⅲ）. Although theoretical redox analyses suggest that Mn（Ⅶ） should have better performance in oxidization of As（Ⅲ） within lower pH ranges, the experimental results show that the oxidation efficiencies of As（Ⅲ） under basic and acidic conditions were similar, which may be due to the adsorption of As（Ⅲ） on the Mn（OH）2 and MnO2 resulting from the oxidation of As（Ⅲ）.     

Oxidation of As(Ⅲ) by potassium permanganate

The oxidation of As(Ⅲ) with potassium permanganate was studied under conditions including pH, initial As(Ⅲ) concentration and dosage of Mn(Ⅶ). The results have shown that potassium permanganate was an effective agent for oxidizing of As(Ⅲ) in a wide pH range. The pH value of tested water was not a significant factor affecting the oxidation of As(Ⅲ) by Mn(Ⅶ). Although theoretical redox analyses suggest that Mn(Ⅶ) should have better performance in oxidization of As(Ⅲ) within lower pH ranges, the experimental results show that the oxidation efficiencies of As(Ⅲ) under basic and acidic conditions were similar, which may be due to the adsorption of As(Ⅲ) on the Mn(OH)2 and MnO2 resulting from the oxidation of As(Ⅲ).     

Application of permanganate in the oxidation of micropollutants: a mini review

As a green oxidant, permanganate has received considerable attention for the removal of micropollutants in drinking water treatment. To provide a better understanding of the oxidation of organic micropollutants with permanganate, the oxidation kinetics of 32 micropollutants were compiled. The pollutants include algal toxins, endocrine disrupting chemicals (EDCs), and pharmaceuticals. The oxidation kinetics of micropollutants by permanganate were found to be first order with respect to both contaminant and permanganate concentrations from which second-order rate constants (k″) were obtained. Permanganate oxidized the heterocyclic aromatics with vinyl moiety (i.e., microcystins, carbamazepine, and dichlorvos) by the addition of double bonds. For the polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) with alkyl groups, permanganate attacked the benzylic C-H through abstraction of hydrogen. The mechanism for the oxidation of phenolic EDCs by permanganate was a single electron transfer and aromatic ring cleavage. The presence of background matrices could enhance the oxidation of some phenolic EDCs by permanganate, including phenol, chlorinated phenols, bisphenol A, and trichlosan. The toxicity of dichlorvos solution increased after permanganate oxidation, and the estrogenic activity of bisphnol A/estrone increased significantly at the beginning of permanganate oxidation. Therefore, the toxicity of degradation products or intermediates should be determined in the permanganate oxidation processes to better evaluate the applicability of permanganate. The influence of background ions on the permanganate oxidation process is far from clear and should be elucidated in the future studies to better predict the performance of permanganate oxidation of micropollutants. Moreover, methods should be employed to catalyze the permanganate oxidation process to achieve better removal of micropollutants.     

应用高锰酸钾降低水中三氯甲烷的研究

应用高锰酸钾降低水中三氯甲烷的研究顾平张凤娥邢国平（天津大学土木工程系，天津３０００７２）关键词饮用水；高锰酸钾；三氯甲烷；氯化．氯化是目前饮用水处理普遍采用的工艺，它用于氧化有机物、助凝及消毒，具有其它工艺无法替代的特点．但是氯化处理可能产生三氯...     

氧化剂与新型絮凝剂协同去除酸性大红的研究

选取浓度为25mg/L的酸性大红-GR溶液为模拟染料废水,采用氧化-絮凝耦合工艺,探索了氧化剂种类、絮凝剂种类、废水pH值、氧化剂和絮凝剂投加量对氧化-絮凝耦合处理酸性大红染料的影响,确定最佳处理条件为:酸性大红溶液初始pH值不变,高锰酸钾和PTSS的投加量分别为为20mg/L和10mg/L(以钛离子计),脱色率和COD去除率均最大,分别为96.3%、56.5%。通过FTIR光谱扫描、絮体的显微形貌观察、酸性大红和新型絮凝剂聚硅硫酸钛(PTSS)的表面电动电位随pH值的变化的测定,分析了氧化-絮凝耦合法的反应历程:高锰酸钾破坏酸性大红的发色基团后,自身被还原成新生态二氧化锰胶体;二氧化锰胶体吸附酸性大红及其氧化产物,并被无机高分子絮凝剂PTSS通过电中和及架桥网捕等作用卷裹成絮体。     

高锰酸钾与接触氧化协同除锰及硬度对除锰效果的影响

针对日益严重的地表水锰污染，本实验采用高锰酸钾与接触氧化的方法协同除锰；通过调配进水中Ca²⁺、Mg²⁺含量模拟我国不同地区硬度差异显著的地表水，探究水体硬度对锰的去除效果的影响.结果表明：Mn²⁺被高锰酸钾氧化并形成"锰质活性滤膜"，可在停药后实现稳定有效除锰.成熟滤池的除锰效果会显著受到硬度的影响，进水硬度在40、200、400 mg·L^-1及700 mg·L^-1（CaCO₃计）时，接触氧化滤池分别在48、56、64 d及72 d实现稳定除锰，而4根滤柱对Mn²⁺去除的极限浓度分别为1.8、1.7、1.2 mg·L^-1及0.7 mg·L^-1.     

锰在水库中的分布,对饮用水质的影响及去除对策

水库中的锰主要分布在库区底层水中，锰超标给饮用水质和供水设施带来不利影响。通过泄洪可以大大降低水库中的锰含量。常规的水处理工艺，经预氯化，并投加石灰水，至少能将原水中的锰由０．７８ｍｇ／ｌ降至０．１０ｍｇ／ｌ的限值内，另外，烧杯实验证实了高锰酸钾氧化对降低原水锰含量非常有效。