污染原水净水工艺的研究

通过动态模拟方法,对污染原水的净水工艺进行现场研究。探讨了常规处理工艺和臭氧活性炭工艺的合理工艺参数及各种影响因素;并对臭氧活性炭工艺的推广应用,作了技术经济分析。     

臭氧—生物活性炭净水工艺研究

采用活性炭物理化学吸附、臭氧化学氧化、生物氧化降解及臭氧灭菌消毒4种技术合为一体的工艺,对自来水进行深度处理,并据此研制净水器。结果表明,本工艺流程合理,结构紧凑,管理方便,并能高效地去除常规水处理工艺不能去除的水中溶解性有机物及致突变物,获得安全、优质的饮用水。     

粉末活性炭在净水处理中的应用

粉末活性炭的实用功效良多,在面对日益严重的污水境况、趋向严格的处理要求和水质标准,凭借着其不断改进的工艺加工和工艺处理以及本身的优点,在净水处理中渐渐发挥着不可替代作用,在生态的环境下越来越成为净水处理的优良首选。     

活性炭净水器净水效率的研究

本文按国定“生活饮用水水质标准”中的水质指标,考核活性炭净水器的出水水质。同时,以耗氧量、溶解性有机碳、毛细色谱峰图总面积及Ames致突变试验4项指标,检查其净水效率;并以不同类型的活性炭净水器的通水试验,对它们的净水效率及考核指标做出评价。     

净水污泥与粉末活性炭复合制备吸附剂去除氨氮研究

将净水污泥与粉末活性炭复合制备吸附剂,用于去除水中的氨氮。研究了净水污泥与粉末活性炭的最佳复合比例及煅烧温度,并采用EDX、SEM、XRD、FTIR、BET对吸附剂进行表征。考察了吸附时间、溶液初始pH、吸附剂投加量、氨氮初始浓度对氨氮吸附效果的影响。结果表明:复合吸附剂的吸附性能优于原泥,当吸附时间为5 h,pH为9时氨氮去除效果最佳。对实验结果进行吸附等温线及吸附动力学模型拟合,发现复合吸附剂对氨氮的吸附过程符合Langmuir等温吸附模型及二级动力学方程。     

野外便携净水器净水消毒工艺试验研究

野外便携净水器应具杀菌消毒效率高、净水时间短、使用寿命长、操作方便等功能使用要求。通过试验考察了三碘树脂和载银活性炭两种不同净水消毒工艺流程对原水处理效果。结果表明：三碘树脂材料比载银活性炭材料具有灭菌效果好、反应接触时间短、使用时间长等优势，是一类具有良好军事应用价值的野外便携净水器的净水消毒材料。     

净水工艺对饮用水生物稳定性控制的研究

利用现场中试装置,系统比较了预处理单元、常规处理单元及深度处理单元中可生物降解有机物BDOC和AOC的生成和去除特性.结果表明:常规工艺+活性炭过滤对CODMn的去除率仅能达到30%,无法有效保证出水水质要求,而常规工艺+臭氧活性炭可以很好地满足水质标准,去除率可达50%以上.以控制生物稳定性为目的时,氧化剂的投加会增加AOC和BDOC浓度,降低生物稳定性.不投加氧化剂,直接采用常规工艺+普通活性炭过滤可将出水AOC含量控制在50μg/L以下.但要实现对COD_Mn和生物稳定性的同时控制,常规工艺+臭氧+生物活性炭的工艺组合是本研究中的最佳工艺组合.     

净水工艺对饮用水中微生物多重耐药性的影响与分析

由于抗生素过量使用已导致我国部分水源受到多种抗生素和耐药基因的污染,抗生素及其耐药基因可能通过饮用水对人体健康造成严重威胁.对上海某水厂供水系统可培养微生物进行了分离鉴定;使用5种抗生素:氨苄青霉素(Amp)、卡那霉素(Kan)、利福平(Rif)、氯霉素(Cm)以及链霉素(Str)对饮用水中可培养微生物多重耐药性及其在供水系统中的变化规律和耐药机制进行了分析.结果表明:所分离可培养微生物主要属于16个属,其中芽孢杆菌属(Bacillus sp.)、噬纤维菌属(Arcicella rosea sp.)、鞘酯菌属(Sphingomonas sp.)在所有工艺单元中都可分离获得;经过生物活性炭滤池和管网输配后3种菌的多重耐药能力均有增强,其中芽孢杆菌属(Bacillus sp.)耐药能力最强.采用实时荧光定量PCR对供水系统中3种整合子及9种转座子进行定量检测,发现经过生物活性炭滤池和管网输配后,可移动基因元件绝对数量增加明显,生物活性炭滤池和输配管网对饮用水中微生物耐药能力具有重要影响.     

不同分子量的有机物在净水工艺中的去除研究

了解单元工艺对不同性质有机物的去除能力对净水工艺的选择具有重要意义。采用膜过滤方法对不同分子量的有机物在净水工艺中的变化情况进行了测定。研究结果表明,传统的混凝沉淀工艺对分子量大于3000的有机物具有较好的去除效果;生物处理对有机物的最有效作用区间是分子量小于500的有机物;而活性炭对分子量在500～3000的有机物吸附能力较强。这一研究结果为净水工艺选择提供了重要依据。     

新型净水材料的吸附特性研究

采用高效液相色谱分析微污染水原水、新型材料吸附后出水及活性炭吸附后出水的特征，对比新型材料及活性炭对微污染水中不同分子量的有机物的吸附效果，以此间接反映两种材料的孔径分布特点，分析两种材料的不同吸附特性，并讨论新型净水材料的吸附机理。     

PACT工艺系统中的吸附和生物降解性能研究

通过对比研究生物活性炭法(PACT)中各作用相对实际废水和模拟废水中污染物的吸附和生物降解性能,以及活性炭用量和污泥量对PACT降解污染物动力学的影响,探讨了PACT系统对废水处理的特征和作用机理. 结果表明:PACT工艺对污染物的去除效果要优于纯活性炭吸附和活性污泥法,且对污染物具有更好的持续去除效果. 活性炭用量越大,PACT工艺的处理效果越好,最佳污泥量〔以ρ(MLSS)计〕在1 500 mg/L以上. 动力学曲线拟合结果表明,伪二级动力学方程可以精确拟合PACT工艺降解有机物的过程,表明PACT工艺中吸附过程并非系统的控制步骤,生物降解性能至关重要. PACT系统污泥中活性炭的扫描电镜照片证明了活性炭作为微生物载体进行生物作用的事实,固定化载体作用是PACT系统主要的强化作用机理.      

碳基吸附剂对典型有机防晒剂二苯甲酮-3的吸附性能及热力学研究

针对环境水体中药物及个人护理用品(PPCPs)的污染问题,选择在环境水体中存在的有机紫外防晒剂二苯甲酮-3(BP-3)作为典型污染物,以颗粒活性炭(GAC)、粉末活性炭(PAC)和碳纳米管(CNT)作为吸附剂,考察吸附剂对BP-3的吸附性能、吸附特性和吸附热力学.结果表明:吸附性碳材料对BP-3具有良好的吸附性能,3种碳材料的最大吸附容量排列为:PACGACCNT,其中,PAC的单层最大吸附容量为450.36mg·g-1.Freundlich、Redlich-Peterson和Temkin吸附等温线方程能够较好地拟合吸附数据,Langmuir吸附等温线方程对PAC的吸附拟合效果较好,而对粒径较大的吸附剂(GAC、CNT)的拟合效果不理想.PAC、GAC的吸附过程可以采用一级动力学或者二级动力学模型拟合,而CNT适合采用一级动力学模型来描述.吸附热力学分析表明,PAC、GAC和CNT对BP-3的吸附过程都是自发进行的,其中,PAC和GAC的吸附过程是吸热的,升高温度有利于吸附反应的进行;而CNT的吸附过程是放热的.     

颗粒活性炭对UASB处理垃圾渗滤液促进作用的研究

通过对比研究,考查了用UASB处理垃圾渗滤液时,投加颗粒活性炭对加速UASB反应器中污泥颗粒化进程、缩短启动时间、提高处理效果的影响。结果显示:启动时间缩短了近1/3,最大有机负荷提高近40%且出现了更大颗粒污泥,但COD去除效率没有明显提高。     

活性炭表面改性及其对磷(V)吸附性能的研究

以硝酸、氢氧化钠、氯化铁、海藻酸钠(SA)为改性剂,采用浸渍法制备了六种改性粉末活性炭,研究其对磷(V)的吸附性能。结果表明,以FeCl3直接改性和NaOH/FeCl3复合改性的粉末炭(分别标记为PAC-3和PAC-6)对磷(V)的吸附能力最强,在室温下,处理质量浓度为30 mg/L的磷(V)溶液25 mL,pH为5.0,PAC-3用量为0.4 g,吸附90 min,吸附率可达99%,吸附后的PAC-3可用0.1 mol/LNaOH溶液洗脱再生。共存物质中,NaNO3没有影响,Na2SO4抑制作用不大,Na2CO3和C(rⅥ)有增强作用,其中C(rⅥ)的增强作用显著。吸附机制是静电吸引、离子交换和络合反应共同起作用,以络合反应为主。     

颗粒活性炭对膜生物反应器脱氮性能的影响

为了考察投加颗粒活性炭(GAC)对膜生物反应器(MBR)运行过程和处理效果的影响,研究了MBR和GAC-MBR透膜压差、膜通量的变化情况和脱氮性能,并采用ASM1模型对2个反应器进行数学模拟.结果表明,MBR和GAC-MBR的运行周期分别为75,150h,说明GAC的加入能够显著减缓MBR膜污染的速度,延长MBR的运行周期.MBR和GAC-MBR氨氮浓度分别为0.5,6mg/L;硝氮浓度分别为4.5,2mg/L;总氮浓度分别为5,10mg/L,出水COD均低于20mg/L,出水能符合《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 18918-2002)》中的一级A标准.采用ASM1进行工艺数学模拟,模拟出水与实际测量值基本吻合,2个反应器中主要微生物为异养菌和氨氧化菌,异养菌在MBR和GAC-MBR中的质量分数分别为95.5%和97.7%;好氧氨氧化菌分别为4.4%和2.3%,说明投加颗粒活性炭能有效的缓解膜污染,并对污染物具有良好的处理效果.     

PAC-DMBR处理生活污水的研究

将粉末活性炭(PAC)技术与动态膜生物反应器(DMBR)相结合,应用于处理生活污水,在HRT为8.5h,MLSS为4500mg/L,平均温度为32℃条件下,PAC-DMBR较单一的DMBR对COD和NH3-N的平均去除率分别提高了11.3%和3.3%,且PAC-DMBR系统的出水浊度低达0.99NTU。     

粉末活性炭预沉积去除藻类有机物及其对膜污染的影响

以东海原甲藻分泌的藻类有机物（AOM）为研究对象,研究粉末活性炭预沉积和预吸附两种膜前预处理手段对海水中AOM的去除作用,对比分析AOM直接超滤、预沉积和预吸附后再超滤时膜通量、膜阻力分布、膜表面亲疏水性和粗糙度的变化,探讨粉末活性炭孔隙结构、沉积量对AOM去除效果及超滤膜污染的影响.结果表明,活性炭预沉积和预吸附能够提高超滤膜对含AOM海水中DOC和UV₂₅₄的去除率,预沉积对AOM的去除作用优于预吸附,介孔活性炭较微孔活性炭的预沉积效果更好,当介孔活性炭PAC2的沉积量为0.4g/L时,DOC和UV₂₅₄的去除率较直接超滤分别提高了25.1%和33.6%.紫外吸收比指数（URI）分析表明,活性炭预沉积和预吸附对有机物的去除作用具有选择性,AOM中芳香族物质较脂肪族羧基类物质更易被除去.粉末活性炭预沉积下AOM超滤时的滤饼层污染阻力（R_c）和膜孔堵塞阻力（R_p）较直接超滤分别降低了39.6%和81.2%,活性炭在超滤膜表面形成的滤饼层结构将AOM与超滤膜进行了隔离,能够减缓膜污染速率,对于控制膜的不可逆污染亦具有重要作用.     

颗粒活性炭对水中邻苯二甲酸二甲酯的吸附特性

研究了颗粒活性炭(GAC)对水中邻苯二甲酸二甲酯(DMP)的静态与动态吸附特性.结果表明,Freundlich和Langmuir等温线模型可以较好的拟合GAC对DMP的吸附.GAC对DMP的吸附容量较大,溶液初始浓度为200mg/L时,GAC对DMP的动态和最大静态吸附容量分别为484.60,450.89mg/g.考察了不同流速条件下(0.65～4.00mL/min)GAC吸附DMP的穿透特性,Yoon-Nelson模型能很好地拟合DMP在GAC柱中的穿透曲线,根据试验数据和Yoon-Nelson模型计算出穿透参数K′、T和穿透点t1以及平衡点t2.在建立了进水流量与Yoon-Nelson穿透模型的参数之间的关系基础上,得到了活性炭柱出水浓度与进水流量和穿透时间之间的动态关系模型.     

水中高氯酸根的颗粒活性炭吸附过程及影响因素分析

通过批量实验研究了颗粒活性炭(GAC)对水中高氯酸根(ClO-4)的吸附特性,考察了pH、ClO-4初始浓度和共存阴离子对吸附作用的影响,并分析了吸附动力学和等温吸附模型.结果表明, GAC对ClO-4的吸附容量在碱性条件下减小,随初始浓度升高而增大,共存阴离子与ClO-4在GAC上存在竞争吸附,其影响顺序为SO2-4 > NO-3 > CO2-3 > H2PO-4 > BrO-3≈Cl-. ClO-4在GAC上的吸附最符合准二级动力学模型,吸附中存在大孔扩散过程,且孔扩散可能为GAC吸附ClO-4的主要速率控制步骤.试验浓度范围内吸附过程符合Langmuir、Freundlich和Tempkin 3种等温吸附模型,吸附过程是自发且放热的,温度升高不利于GAC对ClO-4的吸附,温度为288、298和308K时的饱和吸附容量分别为13.00、11.21和8.04 mg'g-1.说明GAC虽较易吸附水中ClO-4,但必须控制反应条件,如温度、pH和共存阴离子浓度等,以取得最佳吸附效果.     

膜生物反应器处理低温低浊水的工艺研究

针对低温低浊水处理的难题,采用膜生物反应器(MBR) 工艺对松花江冬季原水进行处理试验研究,考察MBR工艺对浑浊度和有机污染物的去除效果及膜过滤周期.试验结果表明,MBR工艺对浑浊度的去除率在90%以上,出水浑浊度低于1NTU.对高锰酸盐指数和UV₂₅₄的去除率分别可达40%～50%和30%～45%.膜过滤周期较长,可达60～70 h.投加PAC可提高对有机物的去除率,但对膜过滤性能的影响不显著.MBR工艺可有效处理低温低浊水,出水水质优于常规工艺出水水质.在原水有机物污染严重时,可投加PAC形成PAC-MBR组合工艺,增强对有机污染物的去除效果.