臭氧/混凝预处理工艺降低膜污染的研究

采用臭氧和混凝工艺分别处理黄浦江原水后进行MF膜过滤试验,考察2种预处理工艺对有机物的作用,进而考察其对MF膜过滤特性的影响.结果表明,2种预处理工艺都存在一个使膜污染下降率达到最大的最佳投药量.2种预处理工艺中,混凝降低膜污染的效果要好于臭氧,这主要与2种预处理工艺所去除的有机物性质有关.黄浦江水中有机物相对分子质量主要集中在3×103～5×103范围内,膜化学清洗液的分析表明造成膜污染的有机物相对分子质量主要集中在4.5×103附近,臭氧对相对分子质量在3×103附近的有机物去除效果较好,而混凝主要去除5×103附近的较大相对分子质量的有机物,因而混凝对这部分污染膜物质的去除效果要好于臭氧,从而有效降低了膜污染.     

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.     

臭氧-粉末炭联用作为预处理缓解膜污染的效果与机制

研究臭氧、粉末炭以及它们的组合作为超滤膜的预处理,控制膜污染以及去除有机物的效果和机制.结果表明,臭氧主要氧化强疏组分的大分子有机物,将其转化为中分子和亲水性的小分子.臭氧可有效控制膜污染,表明大分子的疏水有机物是主要的污染因素.粉末炭可吸附小分子有机物,也可缓解膜污染,说明小分子有机物也对膜污染有所贡献.臭氧与粉末炭的组合不仅有效控制膜污染,还可强化有机物的去除,它们之间存在协同作用.     

三种氧化剂预处理有机物、氨氮和锰复合原水的比较研究

针对中国水源水污染严重,多呈复合污染的问题,因此,对常用的氧化剂氧化复合污染的原水进行了研究。主要包括三种水处理药剂臭氧、高锰酸钾和氯对有机物、氨氮和锰的处理效能及抗污染负荷的研究,并进一步从安全性进行了比较。研究结果表明,高锰酸钾可以部分去除水中消毒副产物前驱物,适合复合污染水体;若利用臭氧预氧化,更适用尤以有机物污染严重的水质;预氯化将导致水中消毒副产物生成量增加。     

不同组分的有机物对膜过滤通量下降的影响

采用DAX-8、XAD-4、IRA-958型树脂将自来水中有机物分离成强疏水性、弱疏水性、极性亲水性、中性亲水性有机物,以聚偏氟乙烯、聚醚砜、醋酸纤维3种材质的膜对各组分水样进行膜过滤试验,研究不同组分的有机物对膜过滤通量的影响.结果表明,过滤原水时,PES膜、PVDF膜和CA膜的通量分别比初始通量下降了67%、 59%和19%,表明疏水性越强的膜,越容易造成污染.就各种组分对通量的影响而言,过滤中性亲水性组分的通量下降为初始通量的41%～75%,而弱疏水性组分为6%～33%,表明中性亲水性组分对膜过滤通量的影响最大.3种膜中,CA膜对中性亲水性组分的截留率最高,达14.69%,但通量下降程度却最小,说明膜通量下降的程度并不与有机物截留总量正相关.对膜污染机制进行探讨后发现,对于截留分子量较大的超滤或微滤膜,相对分子质量>3×10⁴的中性亲水性组分通过堵塞膜孔内部,从而造成严重的膜污染;而对于截留分子量较小的超滤膜,中性亲水性组分由于无法进入膜孔,主要在膜表面形成滤饼层,从而对膜通量的影响较小.     

微污染水源水中有机物的分布特征及微滤膜对其的影响作用

本试验是在微污染水源水中有机物分布调查的基础上,采用聚偏氟乙烯(PVDF)微滤膜(MF)过滤微污染地表水,考察微滤膜对天然水中有机物的影响作用.试验结果表明,黄浦江微污染水源水中的有机物分子质量主要集中在3~5 k Da和0.2 k Da附近,且疏水性有机物和亲水性有机物所占的比例相当.有机物季节性分布特征明显,冬季溶解性有机碳(DOC)的值偏高,而UV254和比紫外吸光度值(SUVA)则在夏季偏高.黄浦江原水经微滤膜过滤后,有机物构成发生明显变化,膜出水中的亲水性有机物的比例增加,而疏水性有机物的比例降低,DOC和UV254的平均去除率分别为17.73%和15.75%.黄浦江原水及经0.45μm滤膜过滤以去除悬浮物的黄浦江原水分别进行微滤膜过滤,膜比通量的对比发现,在较短时间内两者的膜比通量下降都很明显,而后膜比通量都趋于平缓,变化趋势及结果基本一致,可见,黄浦江水中造成膜通量下降的物质并不是悬浮物,而是溶解性的有机物质.     

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。     

臭氧预氧化-堆肥去除污染土壤中菲实验研究

分别将菲的丙酮溶液喷洒入未被污染的表层红壤和次表层红壤制成含菲的模拟土样,通过监测堆体温度、有机物含量、菲的残留率和种子发芽指数试验研究了臭氧预氧化-堆肥法去除污染土壤中菲的可行性.结果表明,臭氧预氧化-堆肥是一种有效去除土壤中菲污染的方法,污染土壤经处理后减弱了菲污染对植物的毒害作用,且加入的有机物经堆制腐熟后促进了植物的萌发.臭氧预氧化能够加快后续堆肥处理的启动过程并可使堆料中菲的残留率进一步降低,而土壤中有机质含量显著影响臭氧氧化的效率.臭氧处理100min时,有机质含量分别为7.73%和3.64%的表层土壤和次表层土壤中菲的去除率分别达到52.1%和76.4%.堆肥31d,经臭氧预氧化的表层土壤和次表层土壤菲的残留率分别为1.1%和0.9%,而未经臭氧预氧化样品的菲的残留率分别为15.0%和14.5%.各堆制样品种子发芽指数均可达到130%以上.     

不同相对分子质量的有机物对膜通量的影响

采用截留分子量分别为10、30kDa的聚醚砜膜和100kDa的聚偏氟乙烯膜对原水进行分级处理,并采用截留分子量分别为150kDa的聚偏氟乙烯膜和0.1μm的醋酸纤维素膜对出水进行膜过滤试验,研究不同相对分子质量的有机物对膜通量的影响.结果表明,虽然相对分子质量>30kDa的大分子有机物仅为总有机物的15%,但它分别引起微滤膜的通量下降86%和超滤膜通量下降54%.混凝处理可以去除相对分子质量>100kDa的有机物,这部分有机物导致通量下降40%以上.因此,尽管混凝处理仅去除10%的有机物,但改善通量的效果显著.粉末活性炭可以去除相对分子量<30kDa的小分子有机物,这部分有机物对通量下降的贡献程度甚低.因此,尽管粉末活性炭去除76%的有机物,但改善通量的效果甚微.预处理改善通量的效果并不取决于去除有机物的多少,而是取决于所去除的有机物对通量的影响大小.     

高锰酸钾预氧化对藻活性和胞内外有机物的影响

以实验室纯培养的铜绿微囊藻为研究对象,针对不同生长期藻的特性,采用高锰酸钾预氧化剂,研究投加量对铜绿微囊藻胞内、外有机物DOC浓度的影响;高锰酸钾氧化后铜绿微囊藻细胞及其活性的变化;预氧化对以聚合氯化铝(PAC)作为混凝剂的混凝工艺去除不同生长期铜绿微囊藻的影响.结果表明.低浓度的高锰酸钾对藻细胞光合作用有一定的抑制作用,高浓度(≥10mg/L)的高锰酸钾预氧化会使藻细胞失活并释放大量胞内有机物.当高锰酸钾投加量为2mg/L时,投加30mg/L PAC,第9d、21d、28d、36d培养期的藻去除率分别为81%、99%、58%、35%;在不同高锰酸钾投加量下,第21d(对数期)的藻液,采用高锰酸钾预氧化强化混凝除藻效果最好,其原因可能与不同生长期胞外有机物(EOM)浓度及组分不同有关.藻处于衰亡前期和衰亡后期EOM含量显著增大,过高浓度的EOM影响了氧化剂的氧化效率,使得预氧化效果不明显.稳定期和对数期藻液中EOM含量较低,此时氧化剂与藻细胞接触,易刺激藻细胞分泌物质,而一定浓度的EOM可以起到助凝的作用,使得预氧化后强化混凝效果良好.高锰酸钾还原产物是水合Mn O2,会促进混凝并可以附着在藻细胞表面提高藻细胞沉降性.     

Pre-oxidation enhanced cyanobacteria removal in drinking water treatment: A review

Cyanobacterial bloom has many adverse effects on source water quality and drinking water production. The traditional water treatment process can hardly achieve satisfactory removal of algae cells. This review examines the impact of pre-oxidation on the removal of cyanobacteria by solid-liquid separation processes. It was reported that the introduction of chemical oxidants such as chlorine, potassium permanganate, and ozone in algae-laden water pretreatment could improve algae removal by the subsequent solid-liquid separation processes. However, over dosed oxidants can result in more serious water quality risks due to significant algae cell lysis and undesirable intracellular organic matter release. It was suggested that moderate pre-oxidation may enhance the removal of cyanobacteria without damaging algae cells. In this article, effects of moderate pretreatment on the solid-liquid separation processes (sedimentation, dissolved air flotation, and membrane filtration) are reviewed.     

原水中有机物特性对纳滤膜污染的影响

通过XDLVO理论分析了赣江原水中亲疏水性有机污染物对纳滤(NF)膜的污染状况,对选取的不同分子量区间(<100 kDa、<50 kDa、<3 kDa)的6种亲、疏水性有机物及NF膜的界面自由能进行定量分析,分析了膜污染性能,并通过纳滤试验验证通量衰减与界面自由能的对应关系。结果表明：6种不同分子量的亲/疏水性有机污染物对膜造成污染严重程度与XDLVO理论分析结果相符。不同分子量的有机污染物对NF膜污染程度由大到小顺序为小于100 kDa(疏水性)>小于50 kDa(疏水性)>小于3 kDa(疏水性)>小于3 kDa(亲水性)>小于50 kDa(亲水性)>小于100 kDa(亲水性)。分子量<100 kDa的疏水性有机物与膜之间排斥作用最小,污染最为严重。膜表面的污染物主要是多糖、蛋白质和苯环烯烃类,且在过滤初期有机物堵塞膜孔,膜比通量下降速度较快,而在过滤后期滤饼层形成,膜比通量下降速度减缓。     

高锰酸盐复合药剂预氧化缓解超滤膜藻类污染的中试研究

通过中试试验考察了高锰酸盐复合药剂(PPC)预氧化强化混凝/沉淀/超滤的组合工艺的除藻效能以及PPC预氧化对藻类引起的膜污染的缓解作用,并对其机理进行了探讨.试验结果表明,投加0.6mg·L-1PPC能使预处理阶段对藻类的平均去除率提高约28%.组合工艺处理高藻水时,PPC预氧化通过强化预处理,降低膜表面的污染负荷,对藻源污染物引起可逆和不可逆污染均具有一定的缓解作用.化学清洗试验结果表明,碱洗对超滤膜TMP恢复效果远远强于酸洗,因而有机物是超滤膜处理高藻水时的主要污染物质.     

微污染水源水中毒害有机物的控制措施及最新研究进展

目前中国饮用水有机物污染日益加重,其危害性也逐渐被人们所重视,随着科学发展,许多水处理方法不断开发。文中阐述了控制微污染水源水中毒害有机物的主要措施：强化混凝、吸附、臭氧/生物活性炭联用、化学氧化、离子交换、膜技术等,不同的处理工艺对不同有机物的去除能力不同,某些工艺本身亦存在着问题,如膜技术存在着膜污染问题等,目前的研究是将多个工艺组合起来,形成联合工艺,从而达到多种污染物同时去除的目的,获得较好的水质。     

预氧化与水处理工艺协同去除剑水蚤

利用不同水处理工艺中试系统,研究在液氯、氯胺、高锰酸盐复合药剂和O_3这4种预氧化剂不同投量下,去除剑水蚤的方法以及4种预氧化药剂对原水中剑水蚤的实际灭活效果,并分析各工艺单元的除蚤机制.结果表明,预氧化阶段,液氯灭活率(25%)比氯胺(21%)、O_3(9%)和高锰酸盐复合药剂(8%)都高;但滤后去除率发生变化,由高至低为氯胺(90%)>液氯(88%)>O_3(83%)>高锰酸盐复合药剂(80%),采用氯胺与水处理工艺协同可达到100%去除效果.最高的预氧化灭活率并没有取得100%的去除效果,剑水蚤的去除取决于预氧化剂与澄清水处理工艺的合理配合,剑水蚤个体尺寸和预氧化后的生命活性也对去除效果有影响.其中过滤单元除蚤效率最高,单独去除率不低于50%;气浮池的除蚤性能受水蚤个体大小和活性影响.     

基于2D-COS分析的难凝聚有机物臭氧化特性研究

基于二维相关光谱分析,对污水厂二级出水难凝聚有机物的臭氧化特性进行了研究.结果表明,混凝很难去除污水厂二级出水中的溶解性有机物,污水厂二级出水溶解性有机物大部分属于难凝聚有机物,以腐殖酸类物质为主.臭氧氧化可以降低二级出水混凝后上清液的色度及UV₂₅₄,去除率分别可达到70%和40%以上,但是对难凝聚有机物的去除率较低,去除率在10%以下,只是与难凝聚有机物进行了反应,改变其性质.同时,臭氧可以降低二级出水中难凝聚有机物的荧光强度,其中腐殖酸类物质的荧光强度降低较为明显.基于不同臭氧投加量下难凝聚有机物的同步荧光分析,可以得到二级出水难凝聚有机物的二维相关光谱,结果表明,腐殖酸类物质对臭氧氧化最为敏感,腐殖酸类物质与富里酸类物质相比会优先和臭氧反应.     

高锰酸盐复合剂强化混凝对水中天然有机物的去除机制研究

利用流动电流、絮凝脉动颗粒检测技术、分子量分布及XAD树脂分类技术对高锰酸盐复合剂强化混凝去除水中天然有机物的机制进行了研究.结果表明,高锰酸盐复合剂提高了硫酸铝的混凝效果,投加0.75 mg/L高锰酸盐复合剂后,较单独投加硫酸铝对天然有机物的去除率可提高13个百分点.流动电流(SC)检测结果表明,高锰酸盐复合剂使有机物表面所带的负电性减弱,稳定性降低.如单独投加60 mg/L硫酸铝时SC值为55.2,而投加0.50、 0.75和1.0 mg/L的高锰酸盐复合剂预氧化处理后,SC值分别升高至61.4、 69.6和87.0.投加高锰酸盐复合剂后,絮凝指数增加,表明高锰酸盐复合剂及反应过程中生成的新生态水合二氧化锰对混凝起到了强化作用.分子质量分布及XAD树脂分类结果表明,高锰酸盐复合剂提高了混凝过程对小分子质量和亲水性有机物的去除能力,如硫酸铝混凝后亲水性有机物的含量为1.90 mg/L,而投加高锰酸盐复合剂后,可使其含量降至1.32 mg/L.