臭氧对化工园区废水厂二级出水的选择性氧化

以化工园区废水厂二级出水作为实验废水,采用臭氧氧化工艺对其进行处理,采用分子量分级、亲疏水性分离和傅里叶红外等手段对臭氧氧化前后水质进行了系统分析。结果表明,在进水COD为126 mg/L,臭氧氧化60 min的条件下,COD和UV254的去除率分别为37.9%和55%;臭氧氧化对水中疏水性物质去除效率高于亲水性物质,部分疏水性物质氧化成亲水性小分子有机物。臭氧氧化可以改变废水中有机物的分子结构,使水中分子量小于1×103k Da的有机物比例从56.3%提高至71.2%,分子量大于1×105k Da的有机物比例由原来的24.2%下降至9.6%。红外光谱分析表明,臭氧氧化具有一定的选择性,可显著去除水中含不饱和键、酚类、醇类等有机物,但对饱和烷烃基本无降解效果。     

臭氧氧化对二级出水有机物(EfOM)特性机制的影响

开展了臭氧氧化对二级出水有机物(effluent organic matter,Ef OM)的去除效能研究,并进一步采用超滤分离、三维荧光光谱等方法,系统研究了不同臭氧投加量下,Ef OM的分子量分布、亲疏水特性以及荧光特性的变化规律。结果表明,臭氧化去除Ef OM的效果有限,但能够有效分解二级出水中具有强烈紫外吸收的有机物。此外,臭氧能优先氧化分解二级出水中大分子有机物,有效提高二级出水的可生化性。臭氧氧化过程中,分子质量(molecular weight,MW)100 k Da的有机物组分被完全氧化分解,10 k DaMW100 k Da和1 k DaMW10 k D的有机物组分含量总体呈下降趋势,而MW1k Da的有机物组分随臭氧投加时间的延长含量不断上升。臭氧化后,Ef OM中疏水组分减少,亲水组分升高;酸性组分减少。随着臭氧投量的增加,蛋白质与腐殖酸类物质的荧光吸收强度迅速下降。     

O_3-BAC工艺臭氧优化和有机物分子质量分布研究

为了确定3种工艺:混凝-沉淀-砂滤-后臭氧-生物活性炭滤池(工艺Ⅰ)、预臭氧-混凝-沉淀-砂滤-生物活性炭滤池(工艺Ⅱ)和预臭氧-混凝-沉淀-砂滤-后臭氧-生物活性炭滤池(工艺Ⅲ)中臭氧的最优投加量和投加方式,采用动态实验进行了不同工况下有机物的去除效果研究,并从臭氧利用率的角度对3种工艺进行比较。同时,为了明晰工艺Ⅲ中各个单元对有机物的去除机制,研究了各处理阶段的有机物分子质量分布情况。结果表明,工艺Ⅲ在最佳工况下出水水质最优,但单位臭氧利用率较低,单位臭氧去除CODMn、TOC分别为0.92 mg/L和0.55 mg/L。该工艺中预臭氧可显著降低有机物分子质量水平,混凝沉淀砂滤主要去除分子质量3 k Da的有机物,后臭氧则将大分子有机物进一步氧化为分子质量3k Da的有机物,后者通过生物活性炭滤池得到有效地去除。因此,通过臭氧和生物活性炭的联用,能够有效去除有机物,是一种适宜的饮用水深度处理工艺。     

造纸中段废水的混凝-臭氧氧化深度处理研究

就混凝-臭氧氧化组合工艺对造纸中段废水生物处理出水的净化效果进行了研究.结果表明,Ca(OH)2对废水色度、TOC、COD和254 nm的紫外吸收值(UV254)的去除效果均优于聚合氯化铝/聚丙烯酰胺(PAC/PAM);Ca(OH)2-O3组合工艺的处理效果也优于PAC/PAM-O3工艺.当Ca(OH)2投加量为1 g/L、臭氧投加量为50 mg/L时,废水色度降低至10倍以下,COD小于150 mg/L.经Ca(OH)2混凝处理后,相对分子量在0.5～1.0 ku和10.0 ku以上的有机物显著减少;进一步臭氧氧化处理后,除0.5 ～1.0 ku范围的有机物大幅度增加外,其余分子量有机物显著减少.由于对色度贡献很大的大分子量物质的去除,废水的色度显著下降直至无色.     

阶式生物接触氧化对富营养化太湖水源水中溶解有机物的去除性能研究

构建阶式生物接触氧化反应器处理富营养化太湖水源水,对其净水效能进行研究。结果表明,在优化工况条件下,阶式生物氧化反应器的三阶对太湖水源水中DOC的累积去除率分别为34．4％、40．2％和47．5％,对BDOC的总去除率为68．4％,除生物降解外,填料拦截、生物吸附絮凝等物理、化学作用对去除原水中的DOC仍有重要作用。DOC分子量分级表明,太湖源水中含量最大的是分子量〈500Da的DOC,含量最小的是分子量在5k～500Da间的DOC。阶式生物接触氧化反应器对分子量〈500 Da的DOC的去除率在60％以上,而出水中5k～500 Da区间的DOC含量相比原水增加近1倍。     

温度对臭氧氧化再生水的影响

以再生水厂进水、混凝沉淀出水和微滤出水作为实验对象,对比研究了温度对臭氧氧化效果的影响。结果表明,对于3种不同水质的再生水而言,臭氧对色度、UV_(254)和UV_(410)的去除存在最佳温度。在臭氧投加量为5 mg·L~(-1)及停留时间为20 min的条件下,原水水质越好,臭氧氧化处理的最佳温度越低,并且臭氧灭菌效果越好。24℃以下时臭氧再生水的灭菌率均为100%。随水温升高,臭氧灭菌效果稍有减弱,但都高于98%。     

活性炭催化臭氧氧化深度处理工艺对酵母发酵废水中有机物的去除特性分析

酵母发酵废水经过厌氧膨胀颗粒污泥床(EGSB)-好氧膜生物反应器(MBR)组合工艺处理后,仍含有较高浓度的COD,不能满足排放要求。以发酵废水处理过程中MBR处理单元的出水为研究对象,选择活性炭催化臭氧氧化作为其深度处理工艺,以活性炭吸附和单独臭氧氧化工艺作为对比,重点考察了活性炭催化臭氧氧化深度处理工艺对发酵废水中有机物的去除效能,并借助红外光谱、三维荧光光谱和气相色谱-质谱联用等方法,详细分析了发酵废水深度处理过程中有机物的变化规律。研究结果表明,活性炭催化臭氧氧化深度处理工艺对发酵废水中的芳香族化合物、具有共轭双键的有机物及色度具有良好的去除效果;并且对废水中酸类、醇类和醛类等有机物有较好的降解、转化和去除效果。此外,活性炭催化臭氧氧化工艺还可以使以烷烃、卤代烃、醇类、酯类和酮类为主的大分子有机物的含量大幅度减少。     

臭氧强化BAF工艺处理微污染窖水

采用臭氧-BAF组合工艺处理西北地区微污染窖水,使用比紫外吸收值(SUVA)、有机物分子量分布和三维荧光光谱等指标分析了臭氧预氧化对微污染窖水有机物特性的影响,研究了组合工艺对不同污染物的去除效果。结果表明:原水经臭氧预氧化后类腐殖质、类色氨酸物质含量分别下降65%、18%;水中小分子有机物含量增加,进水可生化性提高;经臭氧预氧化后BAF反应器出水类色氨酸物质含量低于未经臭氧预氧化的BAF反应器出水,臭氧预氧化起到了强化后续生物处理的作用。反应器出水CODMn、NH_3-N浓度分别为2.97 mg·L~(-1)、0.12 mg·L~(-1),满足生活饮用水卫生标准的要求;TOC、UV254和TN去除率分别为55%、53%和45%,水中污染物质得到有效去除。     

高级氧化工艺处理煤化工浓盐水

浓盐水处理是一项世界性难题,采用高级氧化工艺能有效去除废水中难降解有机物,从而提高其可处理性。分别采用臭氧氧化、O3/H2O2、GAC/O3和GAC/O3/H2O2等工艺处理煤化工浓盐水,研究了工艺参数对COD去除的影响,探索了有机物去除机理。研究表明,煤化工浓盐水中易被臭氧氧化的有机物大约占55%。增加臭氧投加量和气体流速能提高有机物去除效率。酸性条件下的COD去除率要高于碱性条件下。臭氧氧化、O3/H2O2、GAC/O3和GAC/O3/H2O2工艺中·OH稳定浓度分为4.1、37.7、5.9和41.3×10-14mol/L。O3与H2O2之间存在明显协同作用,GAC与O3协同产生·OH的作用不明显,但GAC对氧化过程中生成的生物抑制物具有较好的吸附去除作用。GAC、O3和H2O2三者之间的协同作用有助于去除煤化工浓盐水中难降解有机物、提高出水可生化性和降低出水水质毒性。     

PAC/AC吸附对超滤膜去除再生水中有机物影响

研究了粉状活性炭(PAC)和活性焦(AC)吸附对超滤膜(UF)去除再生水中有机物的效能及其对膜污染的影响。结果表明,PAC和AC吸附预处理可有效改善超滤膜出水水质,投量为40 mg/L时,PAC和AC单独吸附对DOC去除率分别为40.2%和32.6%,超滤出水DOC去除率则由直接膜滤时的21.4%提高至47.2%。UF对大于10 k Da的大分子有机物有较好的截留能力,PAC较AC对中小分子有机物的吸附效果更好。三维荧光(3D-EEM)分析显示,原水中溶解性微生物代谢产物和腐殖质类有机物所占比重较大;直接UF对溶解性微生物代谢产物的去除能力较好,投加PAC和AC促进了紫外腐殖酸和类腐殖酸类有机物去除,紫外腐殖酸EEM峰值分别下降51.7%和48.8%,类腐殖酸EEM峰值下降63.0%和59.9%。投加PAC和AC并经0.45μm膜预过滤可提高超滤膜通量,其在过滤周期内的下降率由直接膜滤时的27.6%分别降至23.5%和24.4%。AC较PAC更为经济,AC-UF可替代PAC-UF作为经济可行的再生水深度净化工艺。     

应用自动识别和定量系统评价两种污水再生工艺对微量有机污染物的去除效果

采用气质联用分析,并结合自动识别与定量系统(AIQS-DB)考察2种再生水厂采用的深度处理工艺对微量有机污染物的去除效果。结果表明,以污水为原水的膜生物反应器(MBR)+臭氧氧化+生物活性炭滤池(BAC)工艺用于再生水生产,MBR工艺对有机污染物的去除起主要作用;城市污水厂二级出水为原水的混凝沉降+浸没式超滤(SMF)/连续微滤(CMF)+部分反渗透(RO)+臭氧氧化工艺用于再生水生产,其SMF和CMF工艺段的膜截留作用均可有效消减有机污染物含量,SMF的效果优于CMF;2种工艺中采用的臭氧技术都能进一步加强部分物质的去除效果。气质联用结合AIQS-DB可用于再生水中污染物的筛查和不同污水再生工艺对微污染物消减效果的评价。     

再生水中内分泌干扰物质的存在及处理现状

随着污水回用大力开展,人们与再生水的接触机会增加,必须保障再生水的水质安全.资料调研发现,作为再生水水源的污水处理厂出水中含有多种内分泌干扰物质,活性炭吸附、超滤、高级氧化技术及膜技术可有效去除再生水中的内分泌干扰物质,但鉴于经济和管理上的困难,目前仍不能全面推广.中国常用的澄清(混凝沉淀)/过滤工艺不能有效去除污水处理厂二级出水中的内分泌十扰物质,这对接触人群的健康产生潜在威胁,对生物种群也有一定的影响.生物处理方法未来有可能成为去除内分泌干扰物质很有前途的方法.     

土壤-纳滤系统处理再生水补充地下水的研究

为充分保障再生水回灌地下时的水质安全、提供高质量地下水资源,在土壤处理系统中嵌入纳滤技术强化对再生水的处理效果,并初步探讨土壤系统作为前处理对纳滤膜污染的控制机理.结果表明,未采用臭氧氧化预处理前,土壤处理对再生水DOC和UV254的平均去除率分别为22%和20%.臭氧氧化对UV254的平均去除率为51%,并将土壤对D...     

城市污水厂二级处理出水深度处理组合工艺研究

为了研究臭氧-曝气生物滤池二级处理出水深度处理组合工艺的处理效果,采用臭氧-曝气生物滤池(biological aerated filter, BAF)组合工艺对城市污水处理厂二级生化处理出水进行深度处理。结果表明,组合工艺对造成水中色度的主要物质腐植酸和富里酸类有机物和嗅味物质中的二甲基三硫和二甲基异莰醇(MIB)能够进行有效去除。臭氧氧化能够显著提高后续BAF单元对COD_Mn的去除。在进水COD_Mn6~8 mg/L、色度为25~30度、浊度约为8 NTU的条件下,当臭氧投加量为5~6 mg/L、BAF的水力停留时间为1~1.5 h时,出水COD_Mn< 5 mg/L、色度<5度、浊度<1 NTU,出水水质可满足生产工艺对回用水的水质要求。     

印染废水生化出水中各类有机物在小型活性炭床吸附过程中的去除效果

采用连续流活性炭炭床处理印染废水生化出水,通过XAD-8/XAD-4吸附树脂将印染废水生化出水中的溶解性有机物分为4类:疏水酸、非酸疏水物质、弱疏水物质和亲水物质,采用超滤膜法测定水样的分子量分布,对印染废水生化出水中不同种类以及不同分子量大小的有机物在煤质炭、椰壳炭2种活性炭动态实验处理过程中的去除特性进行研究。实验结果表明,2种活性炭对该水样中的有机物均有明显的去除效果,其中以煤质炭的处理效果较优。煤质炭吸附疏水性和亲水性有机物均有明显的处理效果,对非酸疏水物质和弱疏水有机物的吸附效果较差。煤质炭对分子量<10 k的小分子有机物的吸附效果对实验结果的贡献较大。     

玉裂废水粘度对二氧化锰臭氧催化氧化处理特性的影响

通过FT-IR和GC—MS检测分析,表明了压裂废水中有机物主要以苯环结构为主的芳香类化合物和其他杂环化合物,苯环及杂环上的主要官能团包括酮、酯、羧酸、醛、酚、氨基等。同时,压裂废水中的粘度为常规水粘度的2～3倍。针对压裂废水高粘度和高COD污染水质特征,实验研究了压裂废水二氧化锰臭氧催化氧化处理特性以及粘度对处理效果的影响,研究结果表明,在粘度较高（2．2×10-3 Pa·s）压裂废水中,投加的化学药剂很难扩散,羟基自由基·OH的利用效率较低,处理效果较差。通过投加过硫酸钾（5g／L）降粘后,可在很大程度上提高二氧化锰臭氧催化氧化的处理效果。通过对压裂废水中有机物分子量分布、FT-IR分析以及GC—MS分析可知,二氧化锰臭氧催化氧化处理压裂废水是通过激发羟基自由基,破坏水中有机物极性和有机物化学构造,将复杂长链有机物转变为简单有机物,其出水COD可达到国家污水综合排放标准中的二级排放标准。     

臭氧对超滤膜处理钱塘江水中有机物的影响研究

钱塘江水经臭氧化后过超滤膜,考察臭氧对超滤膜过滤地表水中有机物的作用,进而考察其对膜过滤特性的影响。结果表明,钱塘江水中的有机物以小分子、亲水组分为主;臭氧接触时间为20.0min时,膜出水中DOC和UV254的总去除率分别达到39.3%、73.1%;随着臭氧接触时间的增加,膜出水DOC中分子量3ku的有机物所占比例下降,分子量3ku的有机物所占比例几乎不变或稍有升高,膜出水UV_(254)中不同分子量有机物的比例变化与DOC相反;总体看来,投加臭氧使膜出水中强疏水组分的比例下降,弱疏水及亲水组分的比例则有增加趋势。臭氧化可有效缓解膜污染,臭氧接触时间为5.0min时膜污染下降率最大,为75.4%。     

紫外波长对UV/Cl2高级氧化去除水中有机物的影响

为明确紫外波长对UV/Cl_2高级氧化体系的影响,使用中心波长分别为267、275和286 nm的发光二极管LED作为光源,探究Cl_2光解动力学、UV/Cl_2体系自由基生成、对模式化合物溶液以及天然水、再生水TOC的去除。结果表明:在中性或酸性体系中,267 nm最接近HClO最大吸收波长237 nm,吸光度和量子产率均较大,羟基自由基产生水平较高,有机物去除效果较好;在碱性体系中,286 nm最接近ClO~-最大吸收波长292 nm,尽管量子产率较小,但吸光度很大,有机物去除效果较好;由于水杨酸在292 nm附近有较强的竞争吸收,使用UV_(286)去除水杨酸效果被削弱。应用UV/Cl_2技术选择波长时需要考虑吸光度、量子产率、竞争吸收等因素;对于弱碱性天然水或再生水,采用波长为292 nm的紫外光一般可获得较优处理效果。     

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。     

压裂废水粘度对二氧化锰臭氧催化氧化处理特性的影响

通过FT-IR和GC-MS检测分析,表明了压裂废水中有机物主要以苯环结构为主的芳香类化合物和其他杂环化合物,苯环及杂环上的主要官能团包括酮、酯、羧酸、醛、酚、氨基等。同时,压裂废水中的粘度为常规水粘度的2~3倍。针对压裂废水高粘度和高COD污染水质特征,实验研究了压裂废水二氧化锰臭氧催化氧化处理特性以及粘度对处理效果的影响,研究结果表明,在粘度较高(2.2×10^-3Pa·s)压裂废水中,投加的化学药剂很难扩散,羟基自由基·OH的利用效率较低,处理效果较差。通过投加过硫酸钾(5 g/L)降粘后,可在很大程度上提高二氧化锰臭氧催化氧化的处理效果。通过对压裂废水中有机物分子量分布、FT-IR分析以及GC-MS分析可知,二氧化锰臭氧催化氧化处理压裂废水是通过激发羟基自由基,破坏水中有机物极性和有机物化学构造,将复杂长链有机物转变为简单有机物,其出水COD可达到国家污水综合排放标准中的二级排放标准。