纳滤膜对脂肪族及杂环有机物的截留特性

分别选用NF90、NF270和NF-型号的纳滤膜测定了20种脂肪族及杂环有机物的截留率®,并分析了纳滤膜截留效果的影响因素.结果表明,脂肪族及杂环有机物的R受到分子结构和膜特性的影响:对于同分异构体,分枝结构越多,R越高;环状有机物与分子量相近的直链有机物相比,R明显偏高;孔径越小的纳滤膜R越高.利用遗传算法(GA)结合偏最小二乘回归(PLS)和人工神经网络法(ANN)建立了脂肪族及杂环物质的R与其结构的定量关系模型,2种方法建立的模型相关系数可分别达到0.8809和0.9944,通过2种模型进一步分析了R的影响规律,并对几种物质的R进行了有效的预测.从预测结果来看,GA-ANN模型的预测精度要好于GA-PLS模型.     

臭氧氧化深度处理二级处理出水的研究

以某城市污水处理厂二级处理出水为原水,研究了臭氧氧化深度处理对水中残留有机物以及病原微生物的降解和去除效果.结果表明,臭氧投加量达到6mg/L时,DOC、UV254、色度的去除率分别为15.49%、36.36%、73.61%,环境激素类痕量有机物邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)的去除率分别为37.29%和14.6%,三维荧光光谱荧光峰的各区域有机物质平均去除率在80%以上,DBP出水浓度为2.64mg/L,DEHP出水浓度为1.4mg/L,满足《城市污水再生利用地下水回灌水质》(GB/T 19772-2005)的标准.臭氧投加量达到10mg/L时,出水中指示性微生物粪大肠菌群仍接近103CFU/L,5mg/L有效氯消毒后出水粪大肠菌群仍接近10CFU/L,6mg/L臭氧与5mg/L有效氯组合消毒出水的粪大肠菌群下降至3CFU/L,满足《城市污水再生利用景观环境用水水质》(GB/T 18921-2002)的标准.三卤甲烷(THMs)的生成量随着有效氯投加量的增加而增加,臭氧与氯组合消毒过程与氯单独消毒过程相比,THMs生成量减少了78.08%.     

脂肪族及杂环分子结构和纳滤膜特性对截留率的影响规律

选择20种脂肪族及杂环化合物作为模型污染物,分别测定了三种不同纳滤膜对脂肪族及杂环化合物的截留率.结果表明,脂肪族及杂环化合物的截留率受到分子的分枝结构、环状结构、酸性和膜特性的影响:对于同分异构体,分枝结构愈多,截留率愈高;环状有机物与分子量相近的直链有机物相比,截留率明显偏高;脂肪酸的截留率高于绝大多数醇类、醚类和酮类等不离解的化合物;孔径小、荷电量大的纳滤膜截留率更高.通过基于遗传算法结合偏最小二乘回归法(GA-PLS)建立了纳滤膜对脂肪族及杂环化合物截留率的定量构效关系模型,通过分析回归方程,可以看出膜与脂肪族及杂环化合物之间的电性作用并不是影响截留率的主要因素,而分子形状和大小对截留率的影响很显著.     

MBR出水氯、紫外、臭氧单独与组合消毒

采用氯、紫外和臭氧单独与2种组合工艺对MBR工艺中试出水进行了消毒实验,研究了不同消毒方式对指示性微生物的去除效果以及消毒副产物三卤甲烷(THMs)生成量随有效氯投加量的变化。结果表明,组合工艺消毒效果明显优于单独消毒效果,紫外剂量为25 mJ/cm2与有效氯投加量为3 mg/L的紫外与氯组合、臭氧投加量为6 mg/L与有效氯投加量为4 mg/L的臭氧与氯组合2种工艺消毒后出水中的总大肠菌群指标均满足《污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T 18920-2002)的要求。THMs生成量随着有效氯投加量的增加而增加。相对紫外与氯组合消毒,臭氧与氯组合消毒可以大幅度降低THMs生成量,有效氯投加量为4 mg/L时,THMs生成浓度为14.11μg/L,比氯单独消毒过程降低了37.19%。     

酚类分子结构和纳滤膜特性对截留率的影响规律

选择21种酚类化合物作为模型污染物,分别测定了三种不同纳滤膜对酚类化合物的截留率.结果表明,酚类化合物截留率受到取代基位置、种类和膜特性的影响.对NF270膜和NF膜而言,截留率从大到小的次序为邻位>间位>对位,而NF90膜的截留率为邻位>对位;供电子取代基有增大截留率的趋势,吸电子取代基有减小截留率的趋势;孔径小、荷电量大的纳滤膜截留率更大.通过基于遗传算法的偏最小二乘回归法(GA-PLS),建立了纳滤膜对酚类化合物截留率的定量构效关系模型,通过分析回归方程,可以看出酚类化合物的pKa值对截留率影响最大,影响较大的还有偶极矩等参数.     

反硝化滤池的数值模拟与模型校正

建立了反硝化滤池中试系统,在滤速8m/h,进水C/N分别为4和5两种工况条件下运行,考察其反硝化处理效果,结果表明在进水C/N=5条件下,出水TN浓度由14.52mg/L下降为7.14mg/L.应用BioWin软件,构建了反硝化滤池中试系统的模型,基于滤速8m/h,进水C/N=5条件下的运行数据,应用常规灵敏度分析法(Si,j)和均方根灵敏度分析法( ),对BioWin软件中的412个参数进行了灵敏度分析,结果表明,对反硝化滤池中试系统模拟结果影响最为显著的两类参数为:与甲基营养菌有关的计量学参数及与生物膜有关的参数.根据灵敏度分析结果,选取5个灵敏度最高的参数,通过调整参数值对所构建的反硝化滤池模型进行了校正,应用于滤速8m/h,进水C/N=5条件下的运行模拟取得了较好的效果.最后应用校正模型对滤速8m/h,进水C/N=4条件下的运行结果进行模拟,结果表明模拟值与实测值同样能够较好地吻合.由此得出结论,本研究所构建的反硝化滤池中试系统模型及基于灵敏度分析的模型校正方法是有效的,可用于实际反硝化滤池工艺的模拟.