臭氧氧化二级出水有机物可生化性研究

通过臭氧氧化北京3个典型城市污水处理厂二级出水,考察臭氧对二级出水有机物可生化性的提高作用.采用批量试验方法,通过调整臭氧投加时间控制臭氧投加浓度为2、4、6、8、10 mg/L.结果表明,UV254与比紫外消光度SUVA(UV254/DOC)随臭氧投加量而降低,臭氧投加量为6 mg/L时,UV254与SUVA分别降低54.4%与56.6%以上;BOD5/COD、BDOC与BDOC/DOC分别提高30%、360%与360%以上,表明适当的臭氧投加量可提高二级出水难降解有机物的可生化性;三维荧光指纹光谱分析臭氧氧化前后二级出水中有机物的变化规律,表明该污水处理厂二级出水的荧光有机物主要为芳香族蛋白类物质和腐殖质类物质,臭氧可显著去除该类有机物.     

改性活性炭纤维活化过硫酸盐深度处理焦化废水及降解吡啶

采用NaOH改性活性炭纤维(ACF)活化过硫酸盐(PMS)深度处理焦化废水及降解吡啶.考察了NaOH-ACF投加量、PMS浓度、初始pH值对焦化废水生化出水中化学需氧量(COD)、色度去除效果及吡啶降解效果的影响.结果表明,NaOH-ACF/PMS体系可以有效去除焦化废水中的有机物和色度,并完全降解吡啶.材料表征结果表明,NaOH-ACF具有丰富的表面官能团,吸附和催化性能良好.NaOH-ACF投加量为2.0g/L、PMS浓度为6.0mmol/L、初始pH值为7.0、温度为25℃,反应120min,焦化废水生化出水中COD和色度的去除率分别达85.7%和93.8%,吡啶初始浓度为10mg/L,降解率为100%.发光细菌毒性实验表明,在最佳反应条件下NaOH-ACF/PM体系深度处理焦化废水可以有效脱毒.自由基鉴定实验证实,NaOH-ACF/PMS体系中同时存在硫酸根自由基(SO₄^-·)和羟基自由基(·OH).气相色谱-质谱联用(GC-MS)分析显示,焦化废水生化出水中的大分子、复杂有机物在体系中完全矿化或者转化为小分子物质,吡啶通过羟基化和去...     

金属-硅核壳结构诱导强化nZVI@SiO2/PDS体系降解地下水氯苯

采用溶胶-凝胶法以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,制备以纳米零价铁(nZVI)为核,SiO₂为壳层的nZVI@SiO₂核壳复合材料,通过SEM、TEM、XRD和BET对材料进行表征,并对nZVI@SiO₂活化过硫酸盐(PDS)去除氯苯(MCB)性能进行研究.结果表明,nZVI@SiO₂-1材料为均匀的核壳结构;比表面积达到了212.67 m²·g^-1,壳层厚度为7 nm左右,Fe含量达到了38.92%.在MCB初始浓度为20 mg·L^-1、温度(20±2)℃、nZVI@SiO₂-1投加量为0.5 g·L^-1、PDS投加量为3 mmol·L^-1条件下MCB去除率为83.81%.低浓度HA和Cl^-对nZVI@SiO₂-1/PDS体系去除MCB呈促进作用.而HCO₃     

过硫酸盐活化方式对水厂二级出水中有机物和抗生素抗性基因的去除效能与机制

分别采用纳米零价铁(nZVI)和超声(US)技术对过硫酸盐(PS)进行活化,探究PS、nZVI/PS和US/PS 3种预氧化工艺对城市污水厂二级出水中不同类型抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes, ARGs)和溶解性有机物(dissolved organic matter, DOC)的去除效能与机制。结果表明:最佳PS和nZVI投加量为4,2 mmol/L,US最佳功率为40 kHz,经过PS、nZVI/PS和US/PS预氧化反应后,二级出水中ARGs(tetA、tetC、sulⅠ、sulⅡ),intⅠ1及16S rRNA的浓度分别为104.38~106.82,104.02~105.97,104.02~106.98 copies/mL;在最佳反应条件下DOC去除率分别为11.2%、17.2%和15.3%;其中,nZVI/PS对ARGs和DOC的去除效果最好。3种预氧化过程中均有OH·和SO₄-·参与反应,相较于PS和US/PS,nZVI/PS预氧化过程中产生的SO₄-·和OH·含量最多,且SO₄-·在反应体系中的浓度最高。因此,nZVI/PS预氧化方式可作为后续处理二级出水中ARGs和DOC的有效去除方法。     

Cu2+强化UV活化过氧乙酸降解水中的双氯芬酸

研究了Cu²⁺强化UV活化过氧乙酸（Cu²⁺/UV/PAA）对水中双氯芬酸（DCF）的降解,考察了pH值、PAA投加量、Cu²⁺投加量、无机阴离子（Cl^-、SO₄^2-、NO₃^-和CO₃^2-）和溶解有机物（DOM）对DCF去除的影响;探讨了DCF在该体系中的降解产物和转化机理.结果表明：UV和Cu²⁺都能活化PAA产生活性自由基促进DCF降解.DCF在Cu²⁺/UV/PAA中的降解遵循准一级动力学,其降解可能归因于直接光解、HO^·氧化和CH₃COO^·、CH₃COOO^·等其它自由基氧化.在pH=3~11范围内,DCF降解的最佳pH=8.5.DCF的降解效率随着PAA投加量的增大而逐渐增高,过量的PAA能与DCF竞争HO^·.Cu²⁺用量的提高也能促进DCF的去除,但是过量的Cu²⁺可生成Cu（OH）₂导致其催化能力下降.由于NO₃^-在UV照射下可以产生HO^·,其对DCF降解有促进作用,且NO₃^-浓度越高,促进作用越明显.不同浓度的Cl^-、SO₄^2-、CO₃^2-和DOM对DCF降解影响较小.在Cu²⁺/UV/PAA降解DCF的过程中,共检测出13种降解产物.根据这些降解产物,提出了DCF可能的转化机理,包括8种不同的反应路径.     

Cu2+强化UV活化过氧乙酸降解水中的双氯芬酸

研究了Cu²⁺强化UV活化过氧乙酸（Cu²⁺/UV/PAA）对水中双氯芬酸（DCF）的降解,考察了pH值、PAA投加量、Cu²⁺投加量、无机阴离子（Cl^-、SO₄^2-、NO₃^-和CO₃^2-）和溶解有机物（DOM）对DCF去除的影响;探讨了DCF在该体系中的降解产物和转化机理.结果表明：UV和Cu²⁺都能活化PAA产生活性自由基促进DCF降解.DCF在Cu²⁺/UV/PAA中的降解遵循准一级动力学,其降解可能归因于直接光解、HO^·氧化和CH₃COO^·、CH₃COOO^·等其它自由基氧化.在pH=3~11范围内,DCF降解的最佳pH=8.5.DCF的降解效率随着PAA投加量的增大而逐渐增高,过量的PAA能与DCF竞争HO^·.Cu²⁺用量的提高也能促进DCF的去除,但是过量的Cu²⁺可生成Cu（OH）₂导致其催化能力下降.由于NO₃^-在UV照射下可以产生HO^·,其对DCF降解有促进作用,且NO₃^-浓度越高,促进作用越明显.不同浓度的Cl^-、SO₄^2-、CO₃^2-和DOM对DCF降解影响较小.在Cu²⁺/UV/PAA降解DCF的过程中,共检测出13种降解产物.根据这些降解产物,提出了DCF可能的转化机理,包括8种不同的反应路径.     

污水厂二级出水中难凝聚有机物的臭氧化特性

以城市污水处理厂二级出水为原水,研究臭氧化处理对水中难凝聚有机物的去除效果.结果表明单独混凝对水中有机物的去除率较低,混凝过程中未被去除的有机物属于难凝聚有机物,加入臭氧进行氧化,随着臭氧投加量的增加,二级出水色度和UV254去除率逐渐增大,而DOC去除率变化较小.当臭氧投加量(以O3/DOC计)增加至1.5 mg·mg-1时,色度、UV254和DOC的去除率分别为45%、34%和20%,说明臭氧易于与不饱和结构有机物反应,而直接氧化的矿化能力较弱.为进一步明确二级出水有机物种类和含量的变化,测定了混凝和不同臭氧投加量下有机物的相对分子质量和三维荧光光谱.结果表明混凝对有机物含量的影响很小,而臭氧能够优先氧化分解难凝聚有机物中的大分子物质,明显减弱腐殖质类物质的荧光峰强度,但不改变荧光峰位置.同时采用光电子能谱分析有机物结构的变化规律,结果表明混凝能够去除含羧基类官能团有机物,而臭氧则易于与含苯环类难凝聚有机物反应,随着臭氧投加量的增大,脂肪类饱和有机物含量有所升高.     

自然光和UV辐照下二级出水DOM及毒性的变化

为了探明自然光和紫外光（UV）对二级处理出水中溶解性有机物（DOM）及其毒性效应的削减特性，研究了在自然光和UV两种不同光源的辐照条件下，二级处理出水中DOM的光谱特性、遗传毒性和植物毒性变化，阐明了毒性效应变化的成因.结果表明：相比于自然光照，UV辐照可以明显降低二级处理出水的UV₂₅₄，并达到21%矿化.自然光和UV均可降低二级处理出水中有色溶解性有机物（CDOM），但去除的组分有所差异.同时，自然光照与UV辐照均可降低二级处理出水的遗传毒性，其削减率分别达到92%和61%.遗传毒性的变化与CDOM荧光强度变化有显著相关性.UV辐照可降低二级处理出水的植物毒性，削减率达到81%，而自然光照对二级处理出水植物毒性的削减率仅为19%，削减效果较差.利用UPLC-MS检测二级出水中的除草剂，发现植物毒性削减的差异主要是由于自然光照下二级处理出水中的阿特拉津降解缓慢，表观降解速率常数为0.0033h^-1；但是UV辐照下二级处理出水中的阿特拉津可快速降解，其表观速率常数为0.2225h^-1.这为污水厂排放水毒性效应控制及生态安全保障提供了一定的依据.     

纳米核壳Co@NC催化剂活化过氧乙酸降解磺胺甲噁唑

过氧乙酸[PAA,CH₃C(O)OOH]作为一种新兴的氧化剂,在处理污水中难降解有机污染物中受到了越来越多的关注.通过蚀刻方法制备出纳米核壳Co@NC催化剂,并将其用于活化PAA降解污水中磺胺甲■唑(SMX).结果表明,当控制催化剂投加量为0.02 g·L^-1、PAA浓度为0.12mmol·L^-1和SMX浓度为10μmol·L^-1时,反应5 min时SMX的去除率即可达到98%,且降解SMX的速率常数为0.80 min^-1.SMX降解效率随催化剂添加量和PAA浓度提高而显著增加.结果发现核壳Co@NC/PAA体系在近中性条件下(pH为6.0～8.0)可获得最佳的SMX降解效果,酸性或碱性条件均不利于SMX去除.HCO^-₃和腐殖酸对该催化体系存在显著抑制,而Cl^-抑制作用较弱.此外,通过自由基淬灭实验和电子顺磁共振(EPR)研究发现,乙酰氧自由基(CH₃CO₂·)和乙酰过...     

紫外催化过硫酸盐深度处理垃圾焚烧厂渗滤液

为研究垃圾焚烧厂渗滤液生化出水的处理特性,对比了单独紫外(UV)体系、单独过硫酸盐(PS)体系以及紫外/过硫酸盐(UV/PS)体系深度处理垃圾渗滤液效果,发现UV/PS体系对渗滤液中有机污染物的去除效果较另外两体系的效果优异,因此采用UV/PS体系处理典型难降解有机物腐殖酸并考察体系的处理效能.在初始腐殖酸浓度为200...     

纳米零价铁基生物炭活化过硫酸盐降解土霉素

采用纳米零价铁基生物炭(nZVI-BC)耦合过二硫酸钠(PDS)或过硫酸氢钾(PMS)构建吸附-高级氧化复合体系开展水中土霉素(OTC)的高效降解。考察了在不同PDS/PMS浓度、nZVI-BC投量、OTC浓度及初始pH条件下OTC的去除规律,并对体系中活性物种进行探究。结果表明:在0.20 mmol/L PDS/PMS,0.01 g nZVI-BC,50 mg/L OTC,原始pH为5.0±0.1条件下,OTC去除率可达到80%以上;SO₄-·在nZVI-BC/PDS体系中对OTC降解占有绝对主导地位(贡献度为57.00%),nZVI-BC/PMS体系则主要依靠SO₄-·、O₂-·和1O₂。     

含Br-废水高级氧化过程AOX生成特性研究

在焦化废水中投加Br^-模拟含Br^-难降解废水,研究UV/H₂O₂和UV/PDS两种高级氧化工艺在实现TOC优化去除条件下可吸附有机卤素（Adsorbable Organic Halogens,AOX）的生成特性.通过响应曲面法优化反应条件,实现废水中TOC高效去除,但Br^-浓度从50 mg·L^-1增至150mg·L^-1时,UV/H₂O₂和UV/PDS出水AOX浓度分别从0.56 mg·L^-1和0.65 mg·L^-1升高至1.44 mg·L^-1和1.63 mg·L^-1,远高于进水AOX浓度(0.08mg·L^-1);对活性卤代成分（RHS）稳态浓度的模拟结果表明UV/PDS中RHS浓度总体高于UV/H₂O₂,是造成二者出水AOX浓度区别的重要原...     

UV/O3-Na2S2O8处理活性炭再生冷凝废水效能及机理

过热蒸汽法再生活性炭的过程中会产生大量含难降解有机物的冷凝废水,为去除冷凝废水中难降解COD,提高可生化性,采用紫外/臭氧活化过硫酸盐（UV/O₃-Na₂S₂O₈）氧化体系对活性炭再生冷凝废水进行处理,考察了O₃投加量、初始pH和Na₂S₂O₈投加量等因素对有机物处理效能的影响,并采用红外光谱、紫外-可见光谱和三维荧光等表征手段探究了冷凝废水处理过程中的变化机理。结果表明:当O₃投加量为30 mg/L,pH值为9.0,Na₂S₂O₈投加量为0.4 g/L时,在120 min内对冷凝废水的COD去除率达到82.1%,色度（CN）去除率达到86.3%。冷凝废水可生化性得到提高,BOD₅/COD值由0.17提升至0.46。由冷凝废水溶解性有机物（DOM）的表征可知,DOM中的腐殖质和发色基团被持续氧化,芳构化程度降低,色氨酸类有机物得到有效去除。结论表明,UV/O₃-Na₂S₂O₈氧化体系可有效去除冷凝废水中的难降解有机物。     

响应面法优化纳米铁活化过二硫酸盐降解17β-雌二醇

17β-雌二醇(E2)作为典型的内分泌干扰物(EDCs)普遍存在于废水和地表水中，可引起潜在水环境风险。利用绿色合成纳米铁(Fe NPs)活化过二硫酸盐(PDS)去除E2，并采用响应面优化法探究最佳的实验条件。实验结果表明：响应面二次多项式模型显著，失拟项不显著，模型合理且拟合性较好。当E2初始浓度3 mg·L^-1时，Fe NPs投加量0.09 g·L^-1、氧化剂PDS浓度6 mmol·L^-1、体系pH为3、反应温度30℃的条件下E2去除率达到99.3%；电子顺磁共振(EPR)技术和淬灭实验表明SO₄^·-和^·OH是体系中主要的自由基；Fe NPs循环使用4次时体系对E2的降解效率仍达到90.0%，表明绿色合成Fe NPs是一种有效的类芬顿催化剂。     

污泥生物炭活化过硫酸盐介导产单线态氧降解罗丹明B

以污水厂填埋污泥为原料,在不同热解温度下制备了污泥生物炭(SBC),发现SBC能够高效活化过一硫酸盐(PMS),促进罗丹明B(RhB)降解,且900℃下制备的SBC降解RhB的速率常数(0.071 min^-1)分别为300和600℃下制备的SBC的7.1和4.7倍.SBC/PMS体系中RhB的降解速率随着PMS剂量(0.2～0.8 mmol·L^-1)的增加逐渐增加,达到0.8 mmol·L^-1后,继续增加投加剂量(1.6～3.2 mmol·L^-1)降解速率变化不明显;随着工作pH的提高(1～13),SBC/PMS体系中RhB的降解速率逐渐降低.光谱学分析显示,热解温度的升高会使官能团减少,提高SBC本身与PMS和RhB的电子传递速率,促进RhB高效降解.淬灭实验结果显示,SBC/PMS/RhB体系中产生的主要活性氧物种为¹O₂,其浓度约为1.5×10^-10mol·L^-1.本研究有望揭示SBC活化PMS处理难降解有...     

改性陶瓷膜催化PMS氧化的二级出水处理特性

以高效去除污水厂二级出水中溶解性有机物为目的,设计了两种由碳基催化剂(N-C、Fe/N-C)制成的高效渗透无损催化陶瓷膜(N-C-CM、Fe/N-C-CM),建立了复合催化膜原位活化过氧单硫酸盐(PMS)过滤体系,探明了复合催化膜的最佳反应条件.结果表明,在催化剂负载量为0.15g,PMS投加量为15mmol/L,pH值为9的条件下,相较PMS直接氧化结合原始陶瓷膜(VCM)过滤与N-C-CM原位活化PMS过滤体系,Fe/N-C-CM原位活化PMS过滤体系对二级出水中TOC、色度和UV₂₅₄去除率最高,分别为62.83%、81.42%、56.62%,出水浑浊度为0.00NTU.通过对比有无PMS时3种陶瓷膜在相同条件下过滤二级出水后的膜比通量、膜污染阻力分布与反冲洗后的膜通量恢复率,进一步证实了Fe/N-C-CM原位活化PMS过滤体系能减少膜表面污染物聚集,从而有效缓解膜污染.通过EPR进一步证实Fe/N-C-CM原位活化PMS过滤体系较PMS直接氧化结合VCM过滤与N-C-CM原位活化PMS过滤体系产生更多的SO₄^-?...     

膜-生物反应器处理微污染水源水的运行特性

考察了悬浮生长型MBR和3种附着生长型MBR处理人工模拟微污染水源水时的运行特性.结果表明,4种MBR对氨氮的去除率均可达到85%～90%.投加块状填料和粉末活性炭(PAC)的MBR对有机污染物去除率较高;投加沸石粉的MBR和悬浮生长型MBR有机物去除效果较前两者低.当水力停留时间(HRT)为2～4h时,HRT对MBR有机物和氨氮的去除效果影响很小.PAC投加量及其饱和程度会影响PAC-MBR系统对有机物特别是UV₂₅₄的去除率.当PAC投加量提高到1000mg/L以上时,PAC饱和前UV254的去除率可较块状填料-MBR提高约25%; PAC饱和后,两系统对有机物的去除效果相差不大.对于连续运行中膜的过滤性能,投加PAC和块状填料的MBR与悬浮生长型MBR相差不大,而沸石粉-MBR最低.改变PAC投加量对PAC-MBR中膜过滤性能的影响不大.     

紫外活化过硫酸盐降解二苯甲酮-4的动力学影响及降解机理与风险评价

活化PS（过硫酸盐）氧化工艺对于降解水中新兴微污染物具有潜在应用价值.为研究活化PS体系对BPs（二苯甲酮类）有机防晒剂的降解性能,以BP4（二苯甲酮-4）为研究对象,采用UV/PS（紫外活化过硫酸盐）工艺降解BP4,比较单一UV、单一PS和UV/PS 3种工艺对BP4的去除效果,考察各因素对UV/PS工艺去除BP4动力学的影响,同时探究BP4降解机理并进行风险评价.结果表明:BP4降解过程符合准一级反应动力学模型;最佳PS投加量为1.0 mmol/L,反应30 min后BP4去除率可达94%,增加PS投加量或降低初始c（BP4）均可促进BP4降解,无机阴离子（HCO₃-和Cl-）对BP4降解均有抑制作用,酸性条件有利于BP4降解;基于HPLC-MS/MS鉴定出8种中间产物,并提出降解路径,费氏弧菌毒性试验和ECOSAR v1.10软件预测表明,UV/PS工艺降解BP4过程中生成的中间产物比母物质毒性更高.研究显示,UV/PS工艺可有效去除BP4,但其中间产物可能会造成潜在的生态风险,后续需进一步深入研究.      

UV/H2 O2法对印染废水生化出水中不同种类有机物的去除效果

采用UV/H2O2高级氧化法对印染废水生化出水的处理进行研究,探讨了不同反应时间、H2O2投加量、反应初始pH值等因素对UV254,ADMI7.6、DOC和COD去除效果的影响.结果表明,以UV254、ADMI7.6、DOC和COD的去除率为筛选依据,确定出最佳参数组合为:反应初始pH值为原水pH 7.4～8.1,H2O2投加量为4.5 mmol.L-1,紫外光照射时间为50 min,在最佳处理条件下,UV254、ADMI7.6、DOC和COD的去除率分别达到77%、94%、40%和69%.通过XAD-8/XAD-4吸附树脂联用技术将印染废水生化出水中溶解性有机物分为疏水酸、非酸疏水物质、弱疏水物质及亲水物质4类有机物,研究了UV/H2O2氧化工艺对生化出水中各种有机物及色度的去除效果.实验结果表明,对于该印染废水的生化出水,疏水性物质是引起色度的主要物质,所占比例以ADMI7.6表征时为92%,其中以非酸疏水物质的贡献最大,达到53%.UV/H2O2高级氧化法处理此水样中的弱疏水性有机物、疏水酸和非酸疏水物质均有较好的处理效果,对亲水性有机物的处理效果较差.实验表明,相对分子质量>10 000的大分子有机物对DOC和ADMI7.6的去除贡献较大,对UV254的去除贡献接近一半.     

含氯离子苯酚废水高级氧化过程AOX生成研究

难降解工业废水中普遍存在的高浓度Cl-影响废水的高级氧化深度处理效果,并产生有害有机氯代副产物。以苯酚为目标污染物,研究了Cl-存在下UV/PDS和UV/H₂O₂ 2种高级氧化技术处理苯酚过程中可吸附有机卤素(adsorbable organic halogens,AOX)的生成规律。结果表明:实验条件下(1000,10000 mg/L Cl-),UV/PDS对苯酚的矿化效果优于UV/H₂O₂,但UV/PDS出水中AOX浓度约为UV/H₂O₂的10倍;UV/H₂O₂体系在强酸性条件(pH=3)下更容易生成AOX,而UV/PDS体系的AOX生成量受溶液初始pH的影响并不显著;通过对4种氯自由基稳态浓度的模拟计算发现:随着Cl-浓度从1000 mg/L升高至10000 mg/L,氯自由基总浓度在UV/H₂O₂和UV/PDS中升高了1~2个数量级,且UV/PDS体系中氯自由基浓度显著高于UV/H₂O₂,这可能是导致不同条件高级氧化出水中AOX浓度显著不同的原因;同样地,处理含酚实际废水时,UV/PDS体系生成更多AOX,且废水中有机物组成及其结构对AOX生成的影响高于废水TOC浓度的影响。