臭氧技术及其在水处理中的应用

近年来，由于氯消毒副产物，微污染物，难降解或有毒有机废水的治理缺乏有效的方法，以及臭氧发生设备性能的提高，臭氧技术已在饮用水和废水处理中重新受到关注且得到了新发展。臭氧技术已由最初经碱催化的直接氧化发展发展形成催化，多相催化氧化；在水处理方面，由原来的单独使用发展形成与其它方法联合作用，臭氧处理单元自身也有很大的发展。     

臭氧高级氧化技术在废水处理中的应用

综述了近年来迅速发展的臭氧高级氧化技术，包括臭氧氧化技术、臭氧／过氧化氢、臭氧／紫外辐射、臭氧与活性炭协同作用等技术，介绍了各种高级氧化技术的基本原理及在废水处理中的应用，并对其特点进行了评述。     

城市污水再生利用中的消毒问题研究

从保障再生水微生物安全的角度,考察了北方某污水处理厂污水处理工艺、混凝沉淀过滤工艺以及臭氧消毒对大肠杆菌和总细菌的去除效果。结果表明,污水处理厂进水中大肠杆菌数和细菌总数分别为105～109个/L和109～1011个/L,经过厌氧-缺氧-好氧组合工艺处理后两者分别降为103～106个/L和106～109个/L,再经后续混凝沉淀过滤工艺（混凝剂PAC投加量：15 mg/L Al₂O₃）处理,再生水中大肠杆菌和细菌总数仍分别高达102～105个/L和105～108个/L。对上述再生水进行臭氧消毒批量实验,在臭氧反应量为12 mg/L的条件下实现了对大肠杆菌的完全灭活,此时臭氧消毒运行费用为0.13元／m³左右。     

臭氧在柱式反应器中的强化传质过程

结合理论分析,提出了影响臭氧在水中传质效率的三大因素：表观气速μobs、初始气泡直径d、液位高H。通过实验设计,以臭氧氧化柱式反应器中气泡的行为为研究对象,以废水COD去除率及臭氧利用率为指标,考察了这三大因素对臭氧传质效率的影响,且探讨了体系中引入搅拌对强化臭氧传质的贡献。结果表明,适当地提高表观气速μobs、初始气泡直径d及液位高H都可强化气液传质、提高废水处理效果,而对于传质控制型反应效果更为显著。在低、中表观气速下,搅拌能促使气泡均匀分散,从而提高气液传质效率;而在高表观气速下,搅拌作用的强化能力是有限的。通过对搅拌作用下反应器内流体热视图分析可知,反应器内中心气泡密度、尺寸均高于近壁面位置。n=100 r·min-1时,反应器内气泡直径小且分布均匀;n=200 r·min-1时,反应器内气泡破碎严重,搅拌杆有气穴生成;n=500 r·min-1时,反应器中心出现明显旋流与气液分层现象。     

臭氧在污泥减量技术中的应用

大量的剩余污泥已成为国内外污水处理行业亟待解决的问题,因此各种物理、化学和生物方法被应用到污泥处理中,臭氧以其独特的性质从一开始应用就备受青睐.详细地说明了臭氧在污泥减量技术中应用的背景及原理,重点介绍了臭氧对污泥性质的影响,并分别从臭氧氧化技术与传统活性污泥法组合、与AO工艺组合、与膜生物反应器(MBR)组合、与磷回收工艺组合、与SBR工艺组合等角度分析了臭氧在污泥减量技术中的应用与现状、目前存在的问题及未来的发展方向.     

光催化臭氧氧化法在废水处理中的研究进展

光催化臭氧氧化法作为一种有效的废水处理技术,对难降解的有机废水,具有良好的降解功效。文中分析了UV/O3/Fe2＋、UV/O3/Fe3＋和UV/O3/H2O2体系的反应机理,介绍了光催化臭氧氧化法在废水处理中的应用情况,指出了光催化臭氧氧化法存在的问题和展望。     

三氯异氰尿酸在窖水中的余氯衰减规律及消毒效果

为保持集雨窖水水质,提高饮用水安全性,采用向窖水中投加三氯异氰尿酸(trichloroisocyanuric acid,TCCA)的消毒方法,检测主体水的余氯衰减规律和微生物的变化情况,重点研究了消毒剂投加量、温度及pH等因素的影响。实验结果表明：余氯衰减过程符合一级动力学模型;随初始氯投加量的增大,水中余氯衰减量增大,余氯衰减系数减小且与初始投加量的倒数成线性正相关;随水中有机物等反应物浓度的降低,余氯衰减量减少,余氯衰减系数减小;随温度的升高,余氯衰减量增大,衰减系数增大;随pH的增大,余氯衰减量减少,衰减系数减小;水中菌落总数的灭活率随消毒剂投加量的增加而增大。当消毒剂浓度为1.5~2.5 mg·L⁻¹时,在60 min内可完成对菌落总数99.0%的灭活;当消毒剂浓度大于2.5 mg·L⁻¹时,在30 min内可完成对菌落总数99.9%的灭活。在pH为6~9时,pH越小,消毒效果越好;在10～30 ℃时,温度越高,消毒效果越好;水中氨氮存在时,氯胺的生成会减弱短期消毒效果。与传统氯制消毒剂相比,TCCA在窖水消毒方面有较好的应用前景。     

水质对紫外消毒在两种典型再生水中应用的影响

以大肠杆菌为对象,研究了再生水水质变化对紫外消毒效果和光复活的影响。结果表明,紫外对大肠杆菌有很强的灭活作用,在紫外剂量为4mJ／cm^2时,大肠杆菌的灭活率达到了4．41个对数级。腐殖酸、铁和2种再生水水体中其他溶解性物质会影响光吸收和紫外透射率,但对紫外消毒动力学无影响。在颗粒物浓度为0～200mg／L的范围内,外源高岭土和活性污泥等颗粒物的投加对紫外消毒效果影响较小,而再生水水样W1中原有的2．61／1：g／L的颗粒物则会极大地影响消毒效果,使UV对细菌的灭活出现明显的拖尾现象。腐殖酸会增强紫外损伤大肠杆菌的光复活能力,但2种再生水中细菌的光复活能力相对磷酸盐缓冲溶液（PBS）中减弱,减弱程度在不同水样中有所不同。     

挥发性溴代消毒副产物在不同水处理工艺过程中的变化

对中国沿海某市2个自来水厂的常规和深度水处理工艺过程中挥发性溴代消毒副产物的变化规律进行了研究。在选取的7种挥发性溴代消毒副产物中,只有一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷、二溴甲烷和三溴甲烷这4种被检出,除二溴甲烷只在深度水处理工艺过程中被检出外,其余3种化合物在2种不同水处理工艺过程中均有检出。一溴二氯甲烷和二溴一氯甲烷在常规和深度水处理工艺过程中的部分工艺段出水中的检出浓度超过了GB 5749-2006中规定的限值（饮用水中一溴二氯甲烷和二溴一氯甲烷的的浓度限值分别为60 μg·L-1和100 μg·L-1）,应被给予足够的重视。挥发性溴代消毒副产物在常规水处理工艺过程中的检出浓度随水处理工艺流程而逐渐升高,而在深度水处理工艺过程中检出的挥发性溴代消毒副产物（除二溴甲烷外）浓度变化则表现为随水处理工艺流程先轻微降低后大幅升高的趋势。与常规水处理工艺相比,挥发性溴代消毒副产物在深度水处理工艺过程中的检出浓度明显低于其在常规水处理工艺过程中对应工艺段出水中的检出浓度,但对于在常规和深度水处理工艺过程中均被检出的3种挥发性溴代消毒副产物来说,它们的最大值均出现在加氯后出厂水中。     

新型材料碳纤维在水处理应用中的研究进展

随着水环境污染问题的日趋严重,污水治理问题备受关注。碳纤维材料因其具有较大的比表面积和良好的生物亲和性,易于微生物附着,利于吸附、生物脱氮除磷的进行,从而去除水中氮磷等污染物,在水处理中具有应用前景。系统介绍了碳纤维材料的发展历程及其在工业等领域的应用,对碳纤维材料高强度、耐高温、耐腐蚀等特性进行了总结,重点介绍了碳纤维材料在饮用水、工业废水及富营养化水体等水处理中的应用,同时结合目前的研究现状,分析了将来研究的开展方向及趋势。     

游泳池循环水抑藻方法研究

本研究采用氯化混凝技术 ,有效地抑制了游泳池水中藻类生长。经此技术处理后的游泳池水清澈透明 ,达到卫生部颁布的《游泳场所卫生标准》的要求 ,既节约水资源 ,又避免污染环境 ,具有广阔的应用前景。     

臭氧对再生水中指示病原微生物的灭活特性

以臭氧投加量(TOD)为臭氧消耗剂量评价指标,研究了北京市某实际再生水中臭氧对大肠杆菌及枯草芽孢的灭活特性,以及消毒过程中臭氧对溶解性有机碳(DOC)、色度、UV254、荧光强度的去除效果。在此基础之上,分析了色度与指示病原微生物灭活特性之间的相关性。结果表明,臭氧对大肠杆菌及枯草芽孢的灭活特性与余臭氧浓度有关。当水中无法检测到余臭氧时,随着TOD的增加,大肠杆菌灭活率增加的速率较慢,TOD增加 3 mg/L,灭活率增加了1.5 log。枯草芽孢则无显著灭活。当水中余臭氧浓度大于0时,大肠杆菌灭活率增加的速率快速提升,TOD增加 3 mg/L,灭活率增加了3 log。枯草芽孢灭活率也随TOD的增加而显著增加。消毒过程中,DOC无显著变化,而臭氧对色度、UV254、三维荧光强度的去除效果显著。当色度随TOD的增加而趋于稳定时,水中余臭氧浓度开始显著上升,预示着指示病原微生物开始进入高效灭活阶段。同时,进水色度越大,指示病原微生物进入高效灭活阶段所需的TOD越大。     

水体中酮硝基麝香的臭氧氧化降解研究

采用臭氧氧化水体中的酮硝基麝香,考察pH、H2O2等因素对降解程度的影响,结果表明提高初始pH能加快酮硝基麝香的氧化降解,当pH为12时,反应时间1 h,酮硝基麝香几乎完全去除,浓度为2 mol/L和5 mol/L的H2O2存在有利于O3分解生成·OH自由基,使得酮硝基麝香的氧化降解速率加快,当H2O2浓度超过5 mol/L,H2O2会成为·OH的清除剂,降低·OH利用率;无论O3单独作用和O3/H2O2协同作用,酮硝基麝香降解符合准一级动力学规律;酮硝基麝香氧化降解产物包括甲酸、二乙酸和硝酸根等,其中硝基从苯环上脱落降低了硝基麝香对环境的风险.     

炼油厂含油冷却水处理回用技术研究

开展了O3 氧化和强碱性阴离子交换组合工艺用于炼油厂含油冷却水回用处理的实验研究。结果表明 ,O3 氧化过程中的最佳pH值约为 10 .5 ,O3 氧化的除油效率为 86 .7% (紫外法测定 ) ,去除 1mg石油类约需消耗 5 .7mgO3 ,O3 氧化后产物以乙酸和丙酸等挥发性脂肪酸为主。离子交换处理后油的含量达到未检出的水平。研究结果表明 ,O3 氧化和离子交换组合处理技术能使炼油厂含油冷却水达到回用水水质标准。     

炭砂滤池对农村饮用水中浊度及细菌的去除效果

粗滤-炭砂过滤是简单实用的农村水处理工艺。通过中试装置,检测了滤池对浊度、细菌总数和大肠杆菌的去除效果,研究了炭砂滤池出水安全性。结果表明：炭砂滤池能进一步降低粗滤池出水浊度,并将其控制在0.7~2.2 NTU;砂层作为保证出水浊度的屏障,其浊度去除率在炭层基础上可再增加11.1%;炭砂滤池对大肠杆菌的平均去除率随着滤速的降低而增大,且该差异主要是由炭层贡献的;当滤速为5 m·h⁻¹时,炭砂滤池对大肠杆菌平均对数去除率为0.79;但滤池运行过程中会产生微生物泄露的现象,对细菌总数基本无去除作用。因此,为保障出水的微生物安全性,炭砂滤工艺后须增加行之有效的消毒工艺。     

臭氧对饮用水管网中溶解性有机物的影响

利用生物膜环状反应器模拟配水管网系统,将水厂砂滤池出水经过臭氧氧化后投加氯然后进入该模拟管网,另外把水厂砂滤池出水加氯后通入另一模拟管网作为对照实验。通过对两管网出水余氯、总铁、浊度、溶解性有机物(DOC)、以及消毒副产物三卤甲烷(THMs)、卤乙酸(HAAs)生成情况的测定,研究了饮用水臭氧处理对管网出水水质的影响。单因素方差分析结果表明,两管网出水的余氯、总铁、浊度以及THMs、HAAs含量相差不大,但DOC在臭氧氯管网中消耗较多。同时通过高效凝胶色谱(HPSEC), 红外光谱(FTIR)和三维荧光光谱(EEM)表征了不同管网进出水DOC变化,结果表明,臭氧氧化后的管网出水中溶解性有机物荧光光谱中三区富里酸和五区腐植酸荧光峰值(ФⅢ+Ⅴ,n)减小较多,管网出水消毒副产物稍有增加。     

基于微滤技术供水厂的臭氧预氧化前置工艺中臭氧投加量的优化

通过臭氧预氧化降解水体中溶解性有机物(DOM)对DOM的氧化效果以及微滤(MF)膜污染的缓和效应进行了研究,并分析了臭氧氧化过程中光谱参数变化的规律,进而提出一种通过多目标优化模型确定最佳臭氧投加量的方法。结果表明,臭氧预氧化技术能够将中等分子质量的芳香类DOM转化为低分子质量的有机化合物,对应的UV₂₅₄去除率最高可达90.34%,从而显著改变了MF进水的光谱特性。此外,臭氧预氧化还显著缓解了DOM造成的膜污染,膜污染指数(FI)最多可降低51.49%。根据上述结果可建立多目标优化模型,并用于确定臭氧预氧化-膜过滤工艺最佳臭氧投加量。根据层次分析法,对SUVA₂₅₄、FI和臭氧利用率3个客观指标分配不同的权重,以满足不同饮用水厂的需求。此外,模型分析中可用光谱斜率作为SUVA₂₅₄的替代参数,特别是S_275~295 (R²=0.979 7),用UV₂₅₄作为FI的替代参数(R²=0.879 9),进而简化模型系数的获取。以上研究结果可为水厂在实际应用中优化臭氧投加量、综合提高水处理效果、缓解膜污染并降低运行成本提供参考。     

臭氧-氯联合灭活饮用水中枯草芽孢杆菌芽孢的研究

以枯草芽孢杆菌芽孢为模型微生物,研究了实际水体中单独氯消毒、单独臭氧消毒和臭氧-自由氯联合作用的灭菌效果.结果表明,枯草芽孢杆菌芽孢对单独氯消毒的抗性很大,6 mg/L氯作用240 min后灭活率仅为0.84个对数级;臭氧对枯草芽孢杆菌芽孢有较好的灭活效果,臭氧作用5 min,对其有4.68个对数级的灭活率.与单独氯消...     

Simultaneous E. coli inactivation and NOM degradation in river water via photo-Fenton process at natural pH in solar CPC reactor. A new way for enhancing solar disinfection of natural water

Bacteria inactivation and natural organic matter oxidation in river water was simultaneously conducted via photo-Fenton reaction at “natural” pH (6.5) containing 0.6 mg L⁻¹ of Fe³⁺ and 10 mg L⁻¹ of H₂O₂. The experiments were carried out by using a solar compound parabolic collector on river water previously filtered by a slow sand filtration system and voluntarily spiked with Escherichia coli. Fifty five percent of 5.3 mg L⁻¹ of dissolved organic carbon was mineralized whereas total disinfection was observed without re-growth after 24 h in the dark.