基于三维荧光光谱-平行因子分析法的工业园区污水溶解性有机物溯源与归趋

本研究以某工业园区内的污水处理厂为研究对象,使用紫外-可见光谱和三维荧光光谱对11个进水管道和水处理各工艺段的水样进行检测,结合平行因子分析法探究了污水厂水体中主要污染物的来源和类别,最后对水质参数和各组分进行了相关性分析。紫外-可见光谱、三维荧光光谱结合平行因子分析结果表明,污水主要有5种荧光组分,其中C1,C2,C3均属于腐殖酸类物质;C4属于蛋白质类,近似于色氨酸类物质;C5属于新发现的组分。相关性分析结果表明, C3的荧光强度可以大致判断污水的芳香度, C2的荧光强度推断污水中的NH₃-N浓度,三维荧光光谱数据可以对水质参数评价进行补充。本研究可为发展高效低成本的污水厂尾水深度处理技术提供参考。     

基于三维荧光光谱-平行因子分析及紫外-可见吸收光谱对制药污水不同处理工艺单元溶解性有机物特征分析

利用三维荧光光谱-平行因子分析法和紫外-可见吸收光谱2种技术方法对某制药园区污水处理厂处理过程中污水溶解性有机物种类、分子量、腐殖化程度等进行表征,同时对解析出的溶解性有机物组分和水质指标进行相关性分析。三维荧光光谱-平行因子分析法解析出5类大分子溶解性有机物,组分C1是制药污水中特征污染物,组分C2和C3属于类腐殖质物质,组分C4和C5为类蛋白质物质。紫外-可见吸收光谱表明,处理过程中溶解性有机物分子量逐渐降低,腐殖化程度呈现先上升后下降的趋势。相关性分析表明,组分C4和SUVA₂₅₄数值可以快速推断污水处理过程中氮含量变化情况,组分C2和C3可以推断污水溶解性有机碳变化情况。本研究技术方法和结果可以为监测污水处理厂运行情况和日后改进污水处理工艺提供支持。     

三维荧光区域积分评估城市污水中溶解性有机物去除

以三维荧光技术为手段,结合荧光区域积分和聚类分析,考察某城市污水厂污水处理过程中溶解性有机物的去除状况。研究结果表明,采用三维荧光区域积分可以表征城市污水中易降解、可降解和难降解有机物相对含量的变化趋势,能够有效识别污水中溶解性有机物的指纹特征。城市污水中类蛋白等易降解物质含量约占总荧光物质的50%,在污水厂曝气池缺氧段,易降解基质被大量去除。曝气池顺水流方向约225 m处,溶解性有机物的去除已基本完成。三维荧光光谱中区域II和III的积分标准体积与TOC的皮尔森相关指数分别为0.964和0.970。和其他荧光指数相比,这2个区域的积分标准体积与TOC的相关度更高。     

改良型AO法组合工艺中有机物的三维荧光分析

采用三维荧光(EEM)光谱技术,对上海竹园第二污水处理厂改良型AO法组合工艺运行过程中的各种溶解性有机物(DOM)进行分析,并对比研究传统好氧活性污泥法曝气池出水和A/O脱氮工艺硝化池出水DOM的EEM光谱的迁移变化特性.结果表明,各种DOM中主要的荧光物质有类蛋白质(荧光峰A和B)及类腐殖质(荧光峰C),经改良型AO法组合工艺处理后,荧光峰的强度降低了14％～60％,同时类蛋白质和腐殖质的结构也发生了变化;腐殖酸溯源表明DOM中的腐殖酸以微生物代谢产生的带有荧光基团的腐殖酸类为主.     

基于响应曲面法的环境因素对生活污水三维荧光光谱的影响

采用响应曲面法（RSM）研究温度（10~35℃）、pH（3~11）、稀释倍数（1~10）及交互作用对生活污水溶解性有机物（DOM）三维荧光光谱特性的影响规律。研究表明：生活污水DOM主要含有类色氨酸蛋白质、类酪氨酸蛋白质和类富里酸荧光峰;响应曲面分析表明,温度、pH、稀释倍数其交互作用对于类色氨酸蛋白质荧光强度的影响强弱顺序为：稀释倍数 > pH > 温度、pH-稀释倍数 > 温度-pH > 温度-稀释倍数,其中温度-pH和温度-稀释倍数对其荧光强度的影响为拮抗作用,pH-稀释倍数为协同作用;对于类酪氨酸蛋白质,单因素影响顺序为：pH > 稀释倍数 > 温度,其他情况与类色氨酸蛋白质相似;对于类富里酸,温度、pH、稀释倍数及其交互作用对其影响规律与对类色氨酸蛋白质的相似,但交互作用类型与类色氨酸蛋白质情况相反。     

生物强化组合工艺处理河水的三维荧光及生物多样性分析

通过对受污染地表水进行生物滤池-臭氧预氧化-生物活性炭滤池工艺处理,考察生物强化条件下该项工艺对河水中主要污染物的净化效果,并采用EEM光谱技术进行了溶解性有机物变化和去除规律分析,利用PCR-DGGE技术进行各单元中微生物多样性对比分析。结果表明,生物强化组合工艺系统出水水质主要指标已达到/接近地表水环境质量标准(GB 3838-2002)Ⅳ类限值,生物强化滤池填料中微生物多样性指数和物种数均高于其他工艺单元。受污染河水DOM中主要的荧光物质有类芳香族蛋白质(荧光峰A、B和E)及类腐殖酸(荧光峰C)及类富里酸(荧光峰D),其中,A峰、B峰与E峰的中心位置分别位于225/340 nm、275/336 nm和225/298 nm,各特征荧光峰强度发生明显改变表明,污水中溶解性有机物的含量随系统处理过程而变化。     

氯消毒对城市污水中DOM的三维荧光特性影响

在城市污水二级出水氯消毒过程中,通过对溶解性有机物(DOM)的三维荧光光谱(3DEEM)分析及反应过程中三卤甲烷(THMs)生成量的连续测定,分析各类荧光物质随加氯反应时间的变化规律,探讨其与THMs生成量之间的关系,以此来推测THMs的主要前驱物质。结果表明,加氯后0～6 h内,各反应时间点三维荧光光谱图的等高线的密集程度较原二级出水明显降低,荧光峰的荧光强度减少40%～70%,说明DOM与氯发生反应,芳香构造化程度及不饱程度降低,从而失去荧光特性。其中,简单芳香族蛋白质(酪氨酸类)、腐殖酸类及富里酸类物质在加氯前后荧光强度变化较大,是生成THMs的主要前驱物质。THMs的生成量随反应时间的增加呈现明显的上升趋势,15 min内各类荧光特性有机物的荧光强度减少约50%左右,同时生成了50.17%的THMs。     

高效净化黑臭水体微生物菌剂的研究

使用微生物菌剂是黑臭水体治理的常用手段,对于高效菌剂的研究具有重要意义.当前对于菌剂的研究主要集中于土著菌剂及工程菌剂两大类型.选取本实验室自主研发的土著菌剂A及市场购买的工程菌剂B为两类菌剂代表,通过实验比较两种菌剂对黑臭水体的净化效率,并通过高通量测序分析比较经两种菌剂分别净化后黑臭水体微生物群落结构的差异,从微生...     

台特玛湖流域水体溶解性有机质的光谱特征与来源解析

为探究台特玛湖水体水质超标原因,结合流域自然条件,以水中溶解性有机质(DOM)为研究对象,分析DOM的光谱特征和来源,通过平行因子分析(PARAFAC)和荧光区域积分分析(FRI)对台特玛湖流域水体DOM进行定性与定量分析。结果表明：PARAFAC识别出台特玛湖流域DOM中 4种主要荧光组分,分别为腐殖酸、类色氨酸、类酪氨酸(B峰和D峰),水体DOM主要组分为色氨酸类蛋白质和酪氨酸类蛋白质,占总体比例为66.57%,说明DOM来源主要以内源输入为主,腐殖化程度低;台特玛湖流域水体水质超标主要是因为尾闾湖的封闭性、面积大、高蒸发量且为浅水湖泊,导致个别水质指标不断富集;水体DOM各组分与TN和COD呈显著正相关,氟化物与矿化度之间呈显著正相关。本研究为台特玛湖水质超标提出的原因分析及建议措施可为台特玛湖流域水环境保护提供依据。     

基于三维荧光光谱特征峰的水体有机污染物综合指标检测

对来源不同一的32个水样进行三维荧光光谱的测定,并用5种典型有机物的荧光特征峰A(腐殖酸类)、C(腐殖酸类)、B(络氨酸类)、T1(色氨酸类)、T2(色氨酸类)进行了单一和组合式建模,发现对于来源不同一的水体的总有机含碳量(TOC)、化学耗氧量(COD)的检测采用这种提取特征峰建模的效果并不理想.该研究说明,依据典型特...     

工业园区污水厂处理过程中溶解性有机物的三维荧光特征分析

随着工业园区的不断发展,工业园区污水处理越来越引起人们关注。污水中溶解性有机物(dissolved organic matter, DOM)的组分特征对污水处理效果有显著影响。因此,通过三维荧光光谱(excitation-emission-matrix spectra, 3D-EEMs)结合平行因子(parallel factor, PARAFAC)分析,考察了江西5家工业园区污水厂的DOM组分沿程变化特征及其来源特征。结果表明：工业园区污水厂进水COD/DOC在3.74~8.05,进水中有机物芳香化程度比一般城市污水厂的进水高;各工业园区污水厂处理过程中全部水样的荧光物质均呈现类蛋白质>类腐殖质、腐殖化程度较低的特征,DOM来源主要受到生物源的影响;污水厂对类色氨酸芳香蛋白和类腐殖质有机物的削减效果相对较好(21%~43%),对类SMP有机物的削减效果较弱(0%~3%);类色氨酸芳香蛋白(Ex/Em=235 nm/335 nm;Ex/Em=235 nm/340 nm)和类SMP物质(Ex/Em=285 nm/315 nm;Ex/Em=290 nm/320 nm)为江西五家工业园区污水厂出水中持续存在的DOM。本研究结果可为进一步了解工业园区污水厂的DOM沿程变化特征提供科学参考。     

Fenton试剂对富营养化湖水黑臭的氧化降解作用

通过室内实验,研究Fenton试剂对富营养化水体黑臭物质氧化降解作用。实验结果表明,在黑臭的富营养化水中投加Fenton试剂20 min后,水体臭味明显降低,90 min后水体臭味全部消除;水体浊度、色度有显著改善,水体浊度、色度去除率分别达73.73%和93.11%,显著高于对照组的53.4%和22%;水体溶解氧量显著提高;水体的pH值保持在7左右。鱼类毒理实验结果表明,最佳剂量的Fenton试剂对实验鱼类无急性毒性作用。     

黑臭底泥土著微生物促生对磷的影响

土著微生物促生是一项低成本高效率的河湖黑臭底泥原位修复技术,然而向底泥中投加药剂可能会影响上覆水水质。为探讨该技术对水环境的不利影响,实验研究了城市湖泊黑臭底泥修复过程中上覆水中磷浓度和底泥中磷含量及形态的变化。结果表明,在投药深度为泥面以下15 cm,微生物营养剂（BE）和生物解毒剂（MT）的投加量分别低于60mL/m3和70 mL/m3的条件下,上覆水总磷（TP）浓度低于地表水环境质量Ⅲ类（湖库类）标准值。投加微生物促生剂（BE和MT）导致上覆水磷含量升高,并促进了上覆水中藻类的增长。复配投加硝酸钙能减少上覆水中磷含量及藻类生物量,从而抑制微生物促生剂对上覆水磷浓度的影响。另外,投加微生物促生剂及硝酸钙到底泥中后,底泥磷含量以及磷形态组成的变化均不明显。     

污水处理对黑水/灰水中溶解性有机物紫外光谱及荧光光谱特性的影响

为了考察黑水/灰水中溶解性有机物(DOM)光谱特征在污水处理过程中的变化规律以及生物处理前后黑水/灰水中DOM特性上的异同,对污水处理过程中黑水/灰水DOM的紫外光谱及荧光光谱特征进行了测定分析。结果表明,黑水原水中DOM的含量远高于灰水,且含有较多难降解有机物。生物处理可实现对黑水与灰水中易降解DOM的有效去除,MBR系统中的膜分离过程也可以起到截留溶解性有机物的作用。经MBR处理后,同黑水出水相比,灰水出水中的DOM含量更低,且主要为饱和有机物,苯环C骨架的聚合程度较高,THMs生成活性更低。生物处理过程可有效去除黑水/灰水中蛋白质类物质与易降解腐殖质类物质。生物处理后,黑水与灰水的蛋白峰均消失,黑水出水类腐殖酸峰F荧光强度高于灰水出水。与黑水出水相比,灰水出水更适用作再生水加以回收利用。     

南水北调中线清河溶解性有机物的光降解行为

溶解性有机物(dissolved organic matter, DOM)在水环境中普遍存在,其光降解行为与种类和来源密切相关。近年来,南水北调中线工程沿线中DOM含量过高问题逐渐引起了人们对饮用水水源水质的关注。利用三维荧光光谱与紫外可见吸收光谱表征了清河段DOM在水(Water DOM, W-DOM)、底泥(sediment-derived DOM, S-DOM)、藻胞内(intracellular DOM, I-DOM)和胞外(extracellular DOM, E-DOM)这4种典型来源中的光学性质和光降解行为。结果表明,W-DOM的主要来源是藻类代谢产生的E-DOM;S-DOM的主要形成原因是藻细胞破裂释放I-DOM。DOM的光漂白主要发生在紫外区,且UV-B波段的光漂白效率大于UV-A波段。W-DOM、S-DOM和E-DOM中有色DOM(chromophoric DOM, CDOM)的降解率基本相同,为40%~50%;I-DOM中CDOM降解率相对较低,约为25%。光照可以将W-DOM、S-DOM和E-DOM中复杂的大分子物质分解成结构简单的小分子物质。CDOM中类腐殖质的光降解率比类蛋白质更高,W-DOM、S-DOM和E-DOM中CDOM与类腐殖质的光降解速率在相同时间下基本保持一致;S-DOM和E-DOM中CDOM与类蛋白质的光降解速率在相同时间下基本保持一致。以上结果反映了太阳辐射对水环境中DOM的转化和去除机理,为河流水质保护提供了理论依据。     

乌梁素海沉积物孔隙水中溶解有机质的荧光及紫外光谱研究

运用紫外可见光吸收光谱与荧光光谱研究乌梁素海沉积物孔隙水中溶解有机质的来源、结构及腐殖化程度。r_(A,C)、HIX、SUVA₂₈₀和SUVA₂₅₄等被用于表征DOM的腐殖化程度和芳香构化程度及结构,f_450/500用于指示DOM的来源。研究结果表明：腐殖化程度最高的点为湖泊东部的W4样点,腐殖化程度最低的为总排干影响区域的W1样点。E_253/203表明湖泊入口处沉积物孔隙水中有机质主要为不可取代的芳香环结构。荧光指数f_450/500为1.57～1.82之间。总体而言,f_450/500的值更接近于1.6,处于2个端源中间,说明乌梁素海DOM中的腐殖质主要来源于陆源输入。相关分析的结果表明, DOM的不同来源对其腐殖化程度产生影响。随着腐殖化值的增大,DOM的来源由生物源向陆源过渡。