联合硅藻土与PAC强化混凝处理含藻微污染原水

研究了联合硅藻土与聚合氯化铝（PAC）强化混凝对原水中藻类、溶解性有机物以及重金属离子的去除效果。结果表明,硅藻土的投加可以有效地改善絮体的沉降性能,增强藻类的混凝沉淀去除效率,PAC投加量为30 mg/L时,投加0.1 g/L硅藻土,叶绿素a去除率由82.5%提高到95.9%。该强化混凝过程使原水中溶解性有机物特别是大分子有机物和重金属离子的去除率有所上升。PAC投加量为30 mg/L,硅藻土投加量为1.5 g/L时,重金属Cu、Pb和Cd的去除率分别达到57.5%、83.7%和22.2%。     

滦河水体溶解性有机物的综合分级表征及其混凝去除过程

天然水体溶解性有机物(DOM)是微污染物的潜在载体,是消毒副产物的主要前驱物,自身又可能成为微污染物,因此研究其内在特性和去除机理有着重要的基础性科学意义.本研究综合利用化学、物理分级方法(即树脂和超滤分级法),对中国北方典型饮用水源--滦河水体的DOM进行全面分级表征.此水体DOM基本化学分级特征是憎水酸(HoA)、亲水性物质(HiM)含量较高,且具有季节稳定性;其物理分级特征是分子量＜1 kDa及3 kDa～10 kDa的组分含量较高,也表现出一定的时间稳定性.选用工业聚合铝(PAC)研究此DOM的基本混凝特征和内在混凝机理,结果表明,强憎水部分HoA及3 kDa～10 kDa间的有机物较易被去除,而较大分子量范围10 kDa～30 kDa间的有机物去除率较低,说明混凝过程中此DOM的物理性质不起主要作用,而化学性质更为重要.特别对DOM各组分作进一步(结合)分级研究,发现HoA主要在＞10 kDa范围.＜1 kDa的有机物中主要为HiM,但其中还含有HoA和弱憎水酸(WHoA),这使特定条件下部分＜1 kDa有机物被混凝去除成为可能.另外,HoA中按分子量大小仍可分为易去除和难去除部分,但分布不连续,易去除部分在3 kDa～10 kDa和＞30 kDa区间,而其10 kDa～30 kDa部分较难去除,说明可能存在其他结构性影响因素,值得深入研究.     

改性沸石去除微污染原水中的铊(Tl)

随着有色金属工业的发展,地表水的铊(Tl)污染问题已经对饮用水卫生安全构成严重威胁.在改性的基础上,采用实验室小试方法对"沸石吸附-混凝沉淀"工艺除Tl可行性及主要影响因素进行了研究。红外光谱(IR)和扫描电镜(SEM)结果表明,经壳聚糖改性后的沸石表面孔道增多,比表面积增大,有利于其吸附交换能力的提高.延长吸附时间和增加投加量,有利于去除效果的改善。对于Tl浓度不超过0.25μg/L的微污染原水,采用预先吸附10 min后进行混凝沉淀处理,可满足标准限值要求。改性沸石的吸附速度明显快于天然沸石。相对于单纯的混凝沉淀工艺而言,p H对"沸石吸附-混凝沉淀"工艺的影响更大。沸石除Tl最佳p H范围为8~9.5。综合考虑除Tl效果和对混凝沉淀的影响,改性沸石投加量宜控制在100~300 mg/L范围内。投加沸石对混凝除浊影响不大,低投加量下可以提高TOC去除率。     

利用强化混凝去除水源水中天然有机物的研究进展

总结了近年来利用强化混凝去除水源水中天然有机物的研究,重点讨论了其作用机理和主要影响因素.水源水中天然有机物的含量和成分会因水源地和时间的不同而存在差异,对水源水中天然有机物的了解是保证强化混凝效果的基本前提.不同混凝条件下,强化混凝的主导作用机理不同.铁盐混凝剂、较低pH值、较高混凝剂投量和阳离子有利于提高强化混凝的效果.     

介质加载混凝过程中磷和溶解性有机物的去除特征及混凝机理

为考察介质加载混凝过程中污染物去除特征与探讨混凝机理,考察了不同形态的磷和溶解性有机物(DOM)的变化,并结合混凝絮体粒径与形貌,分析了介质加载的混凝机理。结果表明：溶解性污染物主要去除机制为聚合氯化铝(PAC)水解产物的吸附和螯合作用,高芳香性、腐殖化和分子质量为4 000~50 000 Da的DOM去除率较高;石英砂可强化去除悬浮态磷及腐殖酸类DOM;磁种可强化有机磷、${\rm{PO}}_4^{3 - }$-P和DOM的去除效果;回收磁种的微絮体结构使其对磷与大分子DOM具有更好的去除效果。介质加载混凝过程的关键作用在于形成密实性絮体,从而增强了絮体的强度和沉降性能,实现了污泥减量。研究结果可为介质加载混凝在水处理中的推广应用提供参考。     

利用强化混凝去除水源水中天然有机物的研究进展

总结了近年来利用强化混凝去除水源水中天然有机物的研究，重点讨论了其作用机理和主要影响因素。水源水中天然有机物的含量和成分会因水源地和时间的不同而存在差异，对水源水中天然有机物的了解是保证强化混凝效果的基本前提。不同混凝条件下，强化混凝的主导作用机理不同。铁盐混凝剂、较低pH值、较高混凝剂投量和阳离子有利于提高强化混凝的效果。     

环境水体微污染有机物及其去除技术研究进展

水体有机污染物因其生物毒性对人体健康和生态环境造成了严重的危害。随着环保技术的发展,高浓度有机污染物已得到很好的去除。检测水平的不断提高使微量有机污染物日益受到广泛关注。为了深入地研究微污染有机物及其去除技术,对微污染有机物的种类、性质和危害进行了详细阐述,并综述了国内外生物法、膜处理技术、高级氧化技术、吸附技术对微污染有机物的去除效果,总结了各种技术的优缺点。     

SBR-混凝处理渗滤液过程中有机物的变化特征

考察了SBR-混凝组合工艺对垃圾渗滤液中溶解性有机物(DOM)不同分子量区间物质及组分腐殖酸(HA)、富里酸(FA)和亲水性有机物(HyI)的去除效果,同时利用傅里叶红外光谱及三维荧光光谱对处理过程中DOM各组分变化特性进行了分析。结果表明,组合工艺对表观分子量为2 000~4 000及<2 000的DOM去除率分别为89.3%和72.1%;对渗滤液DOM组分HA、FA和HyI的去除率分别为-52.0%、73.1%和77.1%。红外光谱显示,DOM各组分都含有醇、羧酸、脂等多种有机物,SBR对糖、醇、羧酸等去除效果较好,而混凝对脂肪族及芳香族化合物去除效果较好;三维荧光光谱分析表明,经组合工艺处理,DOM各组分荧光峰强度及复杂化程度明显降低,且SBR工艺对色氨酸等类蛋白物质去除效果较好,混凝工艺对类腐殖酸、类富里酸等大分子物质的去除效果较好。     

硅藻土预涂动态膜对海水中有机物的截留及膜污染特性

膜有机污染问题严重制约超滤在海水淡化预处理领域的推广应用。通过硅藻土预涂覆强化超滤膜对海水中有机物的截留,利用三维荧光光谱考察了硅藻土预涂动态膜对海水中典型有机污染物的净化作用,并对比分析了直接超滤和硅藻土预涂动态膜过滤海水过程中膜通量变化及污染特性。结果表明：硅藻土预涂动态膜对海水中DOC和UV254的去除率分别为65.25%和92.68%,较直接超滤分别提高了26.26%和31.10%。通过硅藻土预涂覆能够强化超滤膜对海水中蛋白质类有机物的截留,硅藻土预涂覆后超滤膜纯水通量略有降低。硅藻土在超滤膜表面形成的滤饼层结构避免了膜与有机污染物直接接触,在海水过滤过程中预涂动态膜的膜通量均高于直接超滤。硅藻土预涂动态膜更易清洗,膜通量更易恢复,能够有效减缓超滤膜的不可逆污染。     

电场强化微滤工艺去除水中微量有机物的效果

微滤工艺虽然可以有效去除浊度、悬浮颗粒物等污染物,但对于微量有机物的去除则非常有限。外加电场与膜分离相结合,可以提高对微量有机物的去除效果。为此,研究了单独微滤、单独电场以及电场结合微滤3种工艺对水中5种典型低浓度微量有机物(舒必利、咖啡因、美托洛尔、利古隆、卡马西平)的去除效果;并考察了不同膜材料、进水中离子种类、进水离子浓度以及pH条件对微量有机物去除效果的影响。结果表明,微滤主要通过吸附作用去除水中微量有机物,吸附机理主要包括疏水性相互作用和静电引力作用,分别对应去除疏水性微量有机物(利古隆和卡马西平)和带正电荷微量有机物(舒必利和美托洛尔),而且微量有机物还可能通过与微滤膜表面形成的氢键,被吸附在膜表面。在单独电场中,电场力可以促进微量有机物在电极上的吸附,同时阳极上生成的总氯氧化剂也能强化微量有机物的去除,在3 V电压下微量有机物的去除率可以达到44.2%~82.8%。电场结合微滤可以明显提高微量有机物的去除效果。在外加电压为3 V时,在进水依次通过阴极、阳极以及膜片的模式下,可以实现对微量有机物90%以上的去除率,但阳极生成的总氯对膜表面造成的侵蚀可能会减少膜的使用寿命。     

水体溶解性有机物的化学分级表征:原理与方法

综述了水体溶解性有机物(DOM)的化学分级表征法即树脂吸附分级法(RA)的研究与进展,同时基于该方法存在的一些问题结合我国典型水质体系,从树脂的选择、净化、分级的定义、水样过柱流速、水样树脂体积比的确定等方面进行了研究探讨,给出了完整的实验参数和操作方法.     

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。     

预氯化输水对表面停留性有机物及混凝除藻的影响

针对预氯化这一常用的预氧化方法,考察了表面停留性有机物(S-AOM)在这一过程中对铜绿微囊藻起到的关键作用。同时,探讨了表面停留性有机物及藻的氧化应激对混凝除藻效果的影响。结果表明,预氯化过程可实现适度预氯化的最佳氯投加量,适度预氯化可以在实现脱附S-AOM的同时不损伤藻细胞,强化后续混凝除藻的效果。此外,经过适度预氯化后的藻细胞在远程输水过程中可能会发生程序性死亡,胞内有机物不断泄漏,这仍会对水厂混凝除藻效果产生不利影响。因此,预氧化后藻细胞发生程序性死亡是预氯化强化混凝工艺需要考虑的关键因素。     

TiO2光催化复合分离膜对水中天然有机物的去除

在水源污染越来越严重、水质标准日益严格的背景下,超滤(UF)已逐渐成为替代饮用水常规处理技术的最佳选择之一。本研究中采用相转化法,将聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙二醇(PEG)和二氧化钛(TiO₂)共混制得光催化复合分离膜并对其进行扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和X射线能谱仪(EDS)等相应的表征。比较了有无光照条件下,PVDF-PEG和PVDF-PEG-TiO₂膜对腐殖酸(HA)的截留和超滤过程中的膜污染情况。研究结果表明,TiO₂光催化复合分离膜能提高对水中天然有机物的去除并同时降低膜污染。紫外光照强度越强,PVDF-PEG-TiO₂膜的抗污染性能越好。另外,光催化能更有效地减少超滤初始浓度较低的腐殖酸溶液过程中的膜通量衰减。     

城市污水处理过程中溶解性有机物转化特性

运用反渗透技术对城市处理厂进出水中的溶解性有机物(DOM)进行浓缩富集,利用DAX-8大孔树脂将DOM分为亲水物质(Hy I)、类富里酸(FA)和类腐殖酸(HA)3种组分。研究表明,原污水中有机物各组分经生物处理后的总量去除近90%,各组分所占总TOC的百分含量在生化反应过程中也发生了变化:出水中HA组分有降低的趋势,平均下降9.77%,而FA和Hy I两大组分所占总和呈现上升趋势,其中类FA物质升高7.94%,而Hy I组分百分比略有下降。与进水相比,出水中Hy I、FA和HA组分在Ⅲ(色氨酸)、Ⅳ(酪氨酸)区的荧光峰全部消失,而在Ⅰ(类腐殖酸)、Ⅱ(类富里酸)荧光峰变化不大。SUVA和电位滴定结果表明出水有机物的结构发生变化,各组分的芳香性比进水有机物有所增加。研究结果表明,进水中的有机物在污水处理过程中,小分子物质可以被生物利用并形成新的代谢产物释放到水中,大分子物质却较难被生物利用,但在处理过程中其分子构造在一定程度上被微生物改变,系统的生化驯养可以达到构造改变的效果,从而影响出水各组分分子量变化。     

Tracing the sources of refractory dissolved organic matter in a large artificial lake using multiple analytical tools

Structural and chemical characteristics of refractory dissolved organic matter (RDOM) from seven different sources (algae, leaf litter, reed, compost, field soil, paddy water, treated sewage) were examined using multiple analytical tools, and they were compared with those of RDOM in a large artificial lake (Lake Paldang, Korea). Treated sewage, paddy water, and field soil were distinguished from the other sources investigated by their relatively low specific UV absorbance (SUVA) values and more pronounced fulvic-like versus humic-like fluorescence of the RDOM samples. Microbial derived RDOM from algae and treated sewage showed relatively low apparent molecular weight and a higher fraction of hydrophilic bases relative to the total hydrophilic fraction. For the biopolymer types, the presence of polyhydroxy aromatics with the high abundance of proteins was observed only for vascular plant-based RDOM (i.e., leaf litter and reed). Molecular weight values exhibited positive correlations with the SUVA and the hydrophobic content among the different RDOM, suggesting that hydrophobic and condensed aromatic structures may be the main components of high molecular weight RDOM. Principal component analysis revealed that approximately 77% of the variance in the RDOM characteristics might be explained by the source difference (i.e., terrestrial and microbial derived) and a tendency of further microbial transformation. Combined results demonstrated that the properties of the lake RDOM were largely affected by the upstream sources of field soil, paddy water, and treated sewage, which are characterized by low molecular weight UV-absorbing and non-aromatic structures with relatively high resistance to further degradation.