臭氧预氧化对藻细胞及胞外分泌物消毒副产物生成势的影响

以处于对数生长期后期的悦目颤藻为研究对象,研究了藻细胞及胞外分泌物对氯化消毒副产物生成势(DBPFP)的贡献,以及臭氧预氧化对DBPFP的影响规律,即不同臭氧投量及预氧化时间对DBPFP的影响,并探讨臭氧预氧化控制消毒副产物生成势的原因.研究表明,藻细胞和胞外分泌物的三卤甲烷类副产物都主要是氯仿和一溴二氯甲烷,卤乙酸类副产物都主要是二氯乙酸和三氯乙酸.颤藻细胞和其EOM本身及经臭氧预氧化混凝后形成卤乙酸的能力基本都高于形成三卤甲烷的能力,在实际含藻水的处理中,应该更加重视对卤乙酸的控制.臭氧预氧化可以降低胞外分泌物形成氯化消毒副产物(DBP)的能力,且随着反应时间延长,DBPFP降低越多.在本试验条件下,0.975 mg/L臭氧预氧化10min后混凝,可比单纯混凝降低胞外分泌物DBPFP 31%,其中HAAFP降低52.6%,而THMFP却升高12.5%,可见臭氧预氧化控制胞外分泌物DBPFP主要原因是其可以很好地控制卤乙酸生成势.同时臭氧预氧化会使含藻细胞水样的DBPFP大幅度升高,且随着氧化时间延长,各种氯化消毒副产物生成势几乎呈线性增加.在实际水处理中,应在去除藻细胞之后再进行臭氧氧化以控制DBPFP.     

臭氧催化氧化控制溴酸盐生成效能与机理

比较了单独臭氧氧化和金属氧化物存在下臭氧催化氧化过程中溴酸盐的生成规律,探讨了催化剂投量、溴离子浓度、水的pH值、反应温度等对臭氧催化氧化控制溴酸盐生成的影响规律及在催化剂存在下控制溴酸盐生成的机理.结果表明,催化剂投量从0 mg/L增加到250 mg/L,能减少溴酸盐生成量85.1%;当溴离子浓度为0.5、1.0、2.0 mg/L时,臭氧催化氧化分别能减少溴酸盐生成量69.2%、83.5%和15.2%,溴离子浓度变化对催化作用的影响无明显规律;pH值升高会降低催化作用的效果;反应温度在5～25℃之间时,臭氧催化氧化能降低43%～59%的溴酸根生成量(溴离子浓度1.5 mg/L),反应温度变化不影响催化效果.催化剂通过抑制臭氧对次溴酸的氧化减少了溴酸根的生成量.催化剂表面的某些基团与硫酸根络合会削弱臭氧催化氧化控制溴酸根生成的能力,因此,利用催化剂控制溴酸盐的机理与催化剂表面性质密切相关.     

化学预氧化对苏氨酸生成三氯乙醛的影响

以具有最大比三氯乙醛生成潜能(SCHFP)的苏氨酸为研究对象,分析了次氯酸钠(NaClO)、二氧化氯(ClO_2)、高锰酸钾(KMnO_4)、过氧化氢(H_2O_2)、臭氧(O_3)和臭氧过氧化氢(O_3/H_2O_2)等预氧化剂对三氯乙醛(CH)生成的影响,以确定合适的预氧化剂及其适宜投加量,为CH的控制提供指导.结果表明,能够有效去除一天CH生成量(CH1d)的预氧化方式依次为H_2O_2、ClO_2、KMnO_4和NaClO,适宜投加量分别为3、0.5、0.6和0.5mg·L-1,对CH1d相应的去除率分别为61.54%、47.63%、29.77%和10.94%;能够有效去除CH生成潜能(CHFP)的预氧化方式依次为KMnO_4、NaClO、H_2O_2和ClO_2,适宜投加量分别为0.6、0.5、3和0.5mg·L~(-1),对CHFP相应的去除率分别为41.01%、33.38%、8.36%和2.40%;O_3和O_3/H_2O_2预氧化能够使CH1d和CHFP增加,不适用于对CH的控制.     

控制消毒副产物及前体物的优化工艺组合

为实现对消毒副产物的控制,比较了新开发的顺序氯化消毒工艺与传统氯消毒工艺在常规工艺、常规+深度处理工艺、预氧化+常规+深度处理工艺中对消毒副产物及其前体物的去除特性.与传统的氯消毒相比,顺序氯化消毒工艺可以有效减少消毒副产物的生成量,THMs减少35.8%～77·0%,HAAs减少36·6%～54·8%;而且消毒进水水质越差,短时游离氯后转氯胺的消毒工艺就越有优势.对最简单的传统工艺进行顺序氯化消毒产生THMs和HAAs为18·51μg/L和19·25μg/L,低于采用最复杂工艺:预臭氧氧化+常规+臭氧-活性炭工艺进行传统氯消毒的副产物生成量(THMs19·40μg/L,HAAs24·70μg/L).对消毒副产物前体物去除和副产物控制有明显效果的前处理工艺是臭氧-活性炭工艺和预臭氧氧化.建议采用传统工艺的水厂改造时优先考虑顺序氯化消毒工艺和臭氧-活性炭工艺.     

组合工艺控制有机物和消毒副产物的研究

利用MBBR预处理、常规处理及臭氧活性炭深度处理组合工艺I型和预臭氧氧化、常规处理及生物活性炭深度处理组合工艺II型,对郑州段黄河水进行有机物和消毒副产物去除效果的研究,结果表明:在臭氧投加量均为1mg/L的条件下,两种组合工艺对高锰酸盐指数、UV254和三卤甲烷生成势TFMP都有良好的去除效果,能提供安全的优质饮用水。     

再生水中有机物的臭氧氧化研究

以某城市污水处理厂深度处理的反硝化生物滤池出水为原水,研究了臭氧氧化对再生水中有机物的去除效果及臭氧氧化后醛类的生成规律.结果表明,臭氧能有效降解水中有机物,臭氧投加量为8 mg·L~(-1)时,DOC、UV254、色度的去除率分别为9.5%、45.6%和80.2%.三维荧光光谱荧光峰各区的荧光强度均随臭氧投加量的增加而降低,臭氧投加量为4 mg·L~(-1)时,再生水中的微生物代谢产物和腐殖质类物质的去除率分别为65.8%和63.2%.臭氧氧化产生的醛类副产物中甲醛和乙醛是主要的组成部分,当O3/DOC(质量浓度比)=1.1时,除丙烯醛外,其他几种醛类的浓度均达到最大值;臭氧氧化能够降低后续氯消毒过程中三卤甲烷类消毒副产物的生成浓度,对三卤甲烷生成潜能(THMFP)的去除率为17%.     

预臭氧与后臭氧-生物活性炭联用工艺研究

利用静态批量和动态连续试验初步研究了预臭氧及预臭氧与后臭氧-BAC组合工艺对南方某含溴离子水库水的处理效果和相应的处理条件.静态实验结果表明,预臭氧反应量在0.5～1.0mg/L范围内,在有效去除消毒副产物(DBPFP,主要包括THMFP和HAAFP)的同时,臭氧副产物溴酸可以控制在10μg/L以下,而继续增加臭氧反应量则会导致DBPFP的增加.当水中溴离子浓度达到96μg/L时,使用臭氧必须采取溴酸控制措施.连续动态实验结果表明,预臭氧与臭氧-生物活性炭组合工艺对于2μm以上颗粒物、COD_Mn、TOC等的去除均有明显的效果,可以进一步抑制DBPs的形成.     

微污染原水预臭氧化-强化混凝处理及其安全性

以强化混凝和臭氧氧化技术为核心建立了中试水处理设备,采用有机物表观分子量分级、树脂分级等手段表征了原水有机物及其THMFP特征;通过实验室试验和中试运行对预臭氧和强化混凝技术应用中有机物去除效果、消毒副产物THM的产生和消除进行了研究;研究了臭氧应用中可能形成的相关副产物甲醛、溴酸盐等对饮用水安全性影响的问题.结果表明:预臭氧-强化混凝处理效果较好,采用适当浓度的臭氧(如1.0mg·L-1)进行预氧化,可以有效提高有机物去除率,从常规混凝滤后水的33.7%提高到48%,有机物浓度降到1.385mg·L-1;THMFP总体去除效果从常规处理的131μg·L-1降至53μg·L-1;未出现甲醛、溴酸盐超标的问题,对余铝没有显著影响,安全性较高;但是,AOC含量比常规混凝和强化常规混凝升高,可能增进微生物的繁殖和对管网等的腐蚀,需要进一步控制.     

亚硫酸氢根活化高锰酸根氧化富里酸对消毒副产物生成势的影响

考察了高锰酸钾/亚硫酸氢钠(PM/BS)氧化体系对天然有机物(NOM)组分富里酸(FA)的结构变化及消毒副产物(DBPs)生成势的影响.通过紫外-可见光谱、总有机碳(TOC)、三维荧光光谱对FA结构变化进行了表征.结果发现,经PM/BS预氧化之后,PM的光谱特征峰及FA的荧光强度峰均消失.三氯甲烷(TCM)及二氯乙腈(DCAN)分别是FA生成的主要的含碳及含氮类DBPs.在PM单独氧化中,TCM与DCAN的浓度随PM投加量的增大都呈现先略微上升后下降的趋势;而在PM/BS体系中,随着PM/BS投加量的增大,TCM的浓度呈现先降低后升高的趋势,而DCAN的浓度则显著上升.反应pH也显著影响FA的DBPs生成势,在PM体系中,除TCM和DCAN外其他DBPs(1,1-二氯丙酮(1,1-DCP)、1,1,1-三氯丙酮(1,1,1-TCP)、三氯乙腈(TCAN)、三氯硝基甲烷(TCNM))浓度总体随pH的增大而下降.在PM/BS体系中,随着pH的升高,C-DBPs及N-DBPs总浓度总体呈现先降低后升高再降低的趋势,pH 7.5时达到最大值.在pH 7.5时,无预氧化的条件下生成的TCM浓度约为100.7μg·L~(-1),DCAN浓度约为7.5μg·L~(-1);在PM预氧化条件下二者浓度分别为127.5μg·L~(-1)和9.7μg·L~(-1);而在PM/BS预氧化条件下生成的TCM高达217.1μg·L~(-1),DCAN为9.3μg·L~(-1).PM/BS氧化工艺在加速降解微量有机物的同时,亦将改变NOM结构,进而有可能提升NOM的DBPs生成势,在实际工程应用中应予以关注.     

高锰酸钾预氧化对大肠杆菌DBPsFP的去除

以大肠杆菌为试验对象,采用高锰酸钾（KMnO₄）预氧化法,研究了不同的高锰酸钾浓度、氯化时间、pH值、预氧化时间及反应温度在氯化消毒过程中对大肠杆菌消毒副产物生成潜能（DBPsFP）的去除影响.研究表明：随着KMnO₄浓度的增加,二氯乙腈（DCAN）、三氯乙腈（TCAN）、1,1,1-三氯丙酮（1,1,1-TCP）及三氯乙醛（CH）浓度先降低,后升高,1,1-二氯丙酮（1,1-DCP）浓度先升高,后降低;三氯甲烷（TCM）浓度逐渐降低.在KMnO₄浓度2mg/L时,DCAN、TCAN、1,1,1-TCP浓度降至最低,对大肠杆菌DBPsFP的氧化去除效果最好;延长氯化时间,TCAN,1,1-DCP浓度逐渐升高,而DCAN,CH和1,1,1-TCP浓度先升高后降低.TCM浓度先升高后趋于稳定;pH值由5升高到9时,1,1,1-TCP、TCAN浓度不断地降低;DCAN浓度先降低,再升高;而1,1-DCP、CH浓度先升高,再降低;延长预氧化时间,TCAN、DCAN、TCM的浓度逐渐降低;1,1-DCP、1,1,1-TCP的浓度先升高,再降低;CH的浓度先升高,之后趋于稳定;随着反应温度的升高,1,1-DCP、DCAN的浓度逐渐升高;1,1,1-TCP浓度则逐渐降低;TCAN、TCM的浓度先升高再降低,而CH浓度则先降低再升高.综上,在KMnO₄浓度2mg/L,氯化时间48h,碱性条件（pH > 8）,预氧化时间30min时最有利于大肠杆菌DBPsFP的去除.     

黄河原水中消毒副产物前体物的组成特征及其化学预氧化处理效果对比

以取自河南省郑州市石佛原水厂的黄河原水为研究对象,系统研究了原水中消毒副产物(DBPs)前体物的组成规律,对比分析了3种预氧化剂(高锰酸钾、自由氯和二氧化氯)对原水中DBPs生成潜能的消减规律.试验结果表明:原水中DBPs的前体物均以小分子有机物和疏水性组分(52.51%)为主;分子量小于1 k Da有机物组分是生成含氮消毒副产物(N-DBPs)和三卤甲烷(THMs)的主要前体物;疏水性有机物是生成THMs的主要前体物,亲水性有机物是生成N-DBPs的主要前体物.经Cl2预氧化后,直接生成的DBPs随着自由氯投加量的增加而增加,Cl O2和KMn O4预氧化直接增加DBPs产生量.经3种预氧化剂氧化后,原水中三卤甲烷生成潜能(THMFP)均呈现一定的下降,其降低量依次为Cl O2Cl2KMn O4;然而3种预氧化剂都不能有效的减少含氮消毒副产物生成潜能(N-DBPFP),Cl O2预氧化和Cl2预氧化可增加N-DBPs生成潜能,尤其在较高投加量下,Cl2预氧化将大大增加N-DBPs生成潜能.为有效消减总DBPs生成潜能,水厂可优先采用KMn O4或Cl O2作为预氧化剂处理引黄水库或沉砂池水.     

高藻期控制消毒副产物及其前体物的优化工艺组合

为实现在控制藻类的同时减少副产物生成量,比较了预氧化＋常规工艺、预氧化＋常规＋深度处理2类共7种组合工艺对消毒副产物及其前体物的去除特性.试验结果表明,藻类是重要的前体物,在本试验原水中,藻类贡献了20%左右的卤乙酸和三卤甲烷前体物.气浮工艺是高藻期除藻的核心工艺,同时也可以去除一部分消毒副产物前体物.臭氧、高锰酸钾也有很好的杀藻效果和前体物去除效果.采用臭氧或高锰酸钾预氧化＋常规＋臭氧-活性炭工艺的组合对消毒副产物及其前体物的去除效果最佳.顺序氯化工艺比游离氯消毒减少卤乙酸生成量42.0%～45.9%,减少三卤甲烷生成量22.5%～71.4%.     

Ru/AC催化臭氧氧化难生物降解有机物

研究了臭氧单独氧化和Ru/AC催化臭氧氧化DMP、酚类物质和消毒副产物前体物.结果表明,Ru/AC能显著提高臭氧氧化中有机物的矿化效果.在DMP降解中,反应100 min后TOC的去除率由单独臭氧氧化的28.84%提高到66.13%.在23种酚类物质降解中,反应60min后TOC的去除率由单独臭氧的9.57%~56.08%提高到41.81%~82.32%.相对于单独臭氧,Ru/AC催化臭氧氧化更能有效地降低水源水中消毒副产物的生成势,以卤乙酸生成势的降低最为明显,100 min后卤乙酸生成势由144.02μg/L降到58.50μg/L,低于美国环保局规定的限制浓度60μg/L.而使用单独臭氧处理并不能使卤乙酸生成势降到符合美国EPA的规定.比较了BAC、O3+BAC、O3/AC+BAC以及Ru/AC+O3+BAC工艺处理水源水的效果,TOC平均去除率分别为3.80%、20.14%、27.45%和48.30%;COD平均去除率分别为4.37%、27.22%、39.91%和50.00%;UV254去除率分别为8.16%、62.24%、67.03%和84.95%.Ru/AC+O3+BAC工艺相比其他工艺,更能有效地...     

东北地区臭氧预氧化对常规净水工艺效果分析

为检验臭氧预氧化在北方地区的效果,结合东北地区某微污染水源做出了分析和探索,发现臭氧氧化对净水处理效果良好。并全面阐述了微污染水源采用臭氧预氧化技术后带来的效果,可用于脱色除臭、控制氯化消毒副产物、去除藻类和藻毒素、助凝和助滤、初步去除或转化污染物,为相关的工程设计奠定了基础。     

高锰酸钾预氧化对剑水蚤DBPsFP的去除特征研究

以剑水蚤为试验对象,研究在不同条件下,高锰酸钾预氧化对剑水蚤代谢产物在氯化消毒过程中消毒副产物前体物的去除特征.研究表明:随高锰酸钾投加量的增加,水合氯醛(CH)、1,1,1-三氯丙酮(1,1,1-TCP)、三氯甲烷(TCM)总体呈上升趋势,二氯乙酸(DCAA)逐渐减少,而三氯硝基甲(TCNM)、1,1-二氯丙酮(1,1-DCP)、二氯乙腈(DCAN)和三氯乙酸(TCAA)先上升后下降,在本试验高锰酸钾投量范围内,高锰酸钾浓度为5mg/L时 CH、TCNM、DCAN、TCAN、DCAA、TCAA和1,1-DCP的去除效果最佳,去除率最高可达72.2%;延长预氧化时间,DCAN、DCAA、TCAA浓度逐渐降低,TCM、CH浓度逐渐升高,TCNM、TCAN、1,1,1-TCP浓度先升高后降低,而1,1-DCP浓度先迅速下降后逐渐升高,预氧化时间宜控制在20min;pH<7可有效抑制TCM的生成.pH=7时TCAA达到最小值,而1,1-DCP含量最高,pH>7有助于1,1-DCP的减少,CH、DCAA、DCAN、TCAN、TCNM和1,1,1-TCP随pH的增加而减少.在pH=9时生成量均最小, 最高去除率为80%;最佳温度为30℃,随着温度的升高,DCAA、TCAA和TCM浓度有所增加,1,1-DCP、DCAN和1,1,1-TCP生成量减少,在20℃时,CH的浓度最小,而TCAN的浓度最大.     

臭氧-活性炭对某市饮用水中消毒副产物和生物稳定性控制的研究

为了研究臭氧-活性炭工艺对某市饮用水中消毒副产物和生物稳定性的影响,在原有工艺的基础上,于反应池前增加了预臭氧氧化工艺,分两级投加臭氧,同时将臭氧尾气回收,以增加水体中臭氧的吸收率以及混凝、反应、沉淀的效果。系统稳定运行6个月,出水浊度为0．2NTU左右,出水色度为2～3度,CODM。出水浓度为0．6mg／L,平均去除率为88％,氨氮经折点加氯后可降至0．2mg／L以下,均达到饮用水标准。对于试验水质条件下,臭氧化与活性炭吸附联合作用能够有效地去除水中AOC和氯化消毒副产物前质。     

臭氧预氧化强化混凝对二级出水中DON作用机制探讨

城市污水厂出水越来越多被中水回用或排入河流间接地作为下游水源水,其中所包含的溶解性有机氮(dissolved organic nitrogen,DON)被认为是含氮消毒副产物(nitrogenous disinfection by-products,N-DBPs)的前体物,受到国内外学者的高度关注.为探讨臭氧预氧化强化混凝对二级出水中DON作用机制,不仅分析了不同相对分子量和亲疏水性DON组分变化,而且还考察氯化消毒副产物(disinfection by-products,DBPs)生成潜势;最后结合三维荧光(3DEEM)分析技术,对强化混凝前后DON组成、化学结构特征进行研究.结果表明,臭氧预氧化可以显著提高混凝对DON、DOC和UV254去除效果,其中DON最大去除率提高到3.7倍;pH对臭氧预氧化强化混凝有着重要的影响.随着pH值的增加,DON、DOC和UV254去除率呈下降趋势;Ca~(2+)是臭氧预氧化提高混凝效果的关键因素.随着臭氧浓度增加到8 mg·L~(-1)时,ζ电位由-33 m V上升到-8 m V,Ca~(2+)浓度则从116 mg·L~(-1)下降到89 mg·L~(-1).ζ电位和溶解性Ca~(2+)浓度的线性关系(R~2=0.97)可以表明,只有当Ca~(2+)浓度较高时臭氧预氧化才能显著地提高混凝效果;臭氧预氧化强化混凝处理后,相对大分子量(20×103)和疏水性DON所占比例显著下降,相对小分子量(6×103)和亲水性DON所占比例增加.DBPs的生成潜势总和明显降低,由120.1μg·L~(-1)下降到65.2μg·L~(-1);最后,经3DEEM光谱分析可知,在臭氧预氧化强化混凝过程中DON浓度和DBPs生成潜势变化与3DEEM光谱中3个主要荧光峰有关,分别代表色氨酸类蛋白质、芳香族类蛋白质和富里酸类物质.     

高藻水臭氧预氧化过程有机物转化及消毒副产物生成势

研究了高藻水预氧化处理过程中,不同臭氧氧化程度及不同pH值条件下,藻类有机物释放与转化规律以及氯化消毒副产物(DBPs)的生成特性.结果表明,臭氧投加量为28.92 mg·L-1时藻去除率达36%.随着臭氧投加量的增加,藻的去除率进一步增加,类腐殖酸先增加后持续减少,溶解性微生物代谢产物、类富里酸和类芳香蛋白物质持续减少;低投加量的臭氧对二氯乙腈(DCAN)、三氯乙腈(TCAN)生成势有明显的控制作用,但会增加三氯硝基甲烷(TCNM)以及1,1,1-三氯丙酮(1,1,1-TCP)前体物,随臭氧投加量增大,DBPs生成势显著增大.酸性条件下臭氧对藻的去除效果最好,UV254以及总有机碳(DOC)均随pH的增大有所上升,但变化较小;臭氧氧化可降解溶解性微生物代谢产物,降解效果受pH影响较小,类腐殖酸有机物随pH值增大而减少;DCAN、TCAN生成势随pH增大有所降低,TCNM生成势在pH=10条件下最高,1,1,1-TCP生成势在pH=7条件下最高.     

臭氧生物活性炭工艺运行中产生溴酸盐的可能性分析

为合理评估应用臭氧生物活性炭工艺中溴酸盐的生成情况,提出既能保证出水水质又能降低溴酸盐超标风险的方案.进行了小试与中试试验,系统地从原水水质和工艺参数两个方面入手,研究水质因素、初始溴离子浓度和臭氧氧化条件等对溴酸盐生成的影响,同时分析生物活性炭对溴酸盐的去除能力.结果表明:高初始溴离子浓度水平和臭氧接触程度(Ct值)促使更多BrOx-生成.在相同Ct值条件下,升高臭氧投加浓度可使溴酸盐生成量增高200%左右.以长江南京段江心洲夹江下游原水进行臭氧生物活性炭深度处理不会产生溴酸盐超标风险.生物活性炭(BAC)对于溴酸盐去除效果并不明显.运用臭氧生物活性炭工艺进行深度处理时,工艺中应着重注意控制溴酸盐在臭氧化过程中的生成而非依靠后续生物活性炭将其去除.     

含溴水源水臭氧处理时溴酸盐的产生与控制

针对南方某含溴水库水(溴离子浓度15～38μg·L-1),利用连续运行实验装置研究了臭氧氧化时溴酸盐的产生条件,同时初步考察了后续生物活性炭(BAC)对溴酸盐的去除效果.研究结果表明,单独采用预臭氧方式时,在臭氧消耗量控制为2.0mg·L-1以内的条件下,溴酸离子浓度低于6 μg·L-1;而采用预臭氧与后臭氧联合处理时,在总臭氧消耗量为2.0mg·L-1的条件下,出现了溴酸离子超标(10μg·L-1)情况.长期运行结果表明,尽管新炭对溴酸离子没有去除效果,但系统连续运行3个月后,BAC上的微生物对溴酸盐具有一定的去除能力.