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。     

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。     

引黄水臭氧预氧化强化混凝处理及安全性研究

分析了山西省太原段的引黄水水质,探讨了臭氧预氧化强化混凝处理引黄水的适用性、处理效果及安全性。结果表明,引黄水原水中的COD含量较高,而Br-未检出,提示可以采用臭氧预氧化强化混凝处理;总体来说,臭氧低投加量(0.52～0.98mg/L)时的助凝效果更为显著,在不同的聚合氯化铝(PAC)投加量下的除浊效果都优于常规混凝处理;单独投加臭氧时,随着臭氧投加量的增加,水体紫外吸光度(UV254)逐渐降低,当臭氧投加量为2.52mg/L时,UV254去除率为44%;虽然常规混凝处理即可控制出水的浊度和UV254,但由于混凝剂投加量大,综合效益较低,而臭氧预氧化在一定程度上能起到助凝作用,也能对水体UV254起到良好的控制作用;从甲醛、BrO3-产生量控制的角度来看,太原段引黄水水质适用臭氧预氧化强化混凝处理,安全性较好。     

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。     

氧化铈/活性炭催化臭氧氧化技术去除水中邻苯二甲酸二甲酯

用浸渍法在活性炭(AC)上负载氧化铈(CeO2)制备催化刺CeO2/AC催化臭氧氧化去除邻苯二甲酸二甲酯(DMP),考察了臭氧投加量,DMP初始浓度和溶液初始pH的影响.结果表明,CeO2/AC催化臭氧氧化去除DMP的最佳臭氧投加量为50mg/h,DMP初始浓度和溶液初始pH对CeO2/AC催化臭氧氧化DMP过程都有一定的影响.在DMP初始质量浓度为30 mg/L、溶液初始pH为5、臭氧投加量为50 mg/h、反应60 min时,CeO2/AC的加入(1.5g/L)有利于催化臭氧氧化DMP过程中总有机碳(TOC)的去除,TOC去除率由AC催化臭氧氧化的48%提高到68%.而单独臭氧氧化过程中的TOC去除率仅22%;且单独臭氧氧化与AC、CeO2/AC催化臭氧氧化DMP的矿化过程均符合二级反应动力学方程,CeO2/AC催化臭氧氧化DMP时TOC降解的二级反应动力学常数为0.0015L/(mg·min),分别是AC催化臭氧氧化的2.5倍和单独臭氧氧化的7.5倍.     

冬季密云水库水的预臭氧氧化处理研究

针对冬季北京密云水库水低温、低浊的水质特征,分别进行了实验室烧杯实验和现场中试研究,并对原水及处理后的水质进行了物理分级和化学分级研究.实验结果表明,预臭氧氧化能降低原水中消毒副产物的前体物(如三卤甲烷生成势),并能显著减少原水中颗粒物的含量;预臭氧氧化工艺与常规工艺相比,能提高砂滤出水的UV254和颗粒物的去除率,有效降低砂滤水头损失率.     

新型复合预氧化技术控制副产物的试验研究

臭氧被广泛应用于饮用水预氧化工艺中,但是成本较高,而且会生成臭氧化副产物,如可同化有机碳(AOC)、溴酸盐和甲醛.因此,提出臭氧/高锰酸钾复合预氧化技术,并对照预臭氧化技术,进行了消毒副产物前质及臭氧化副产物控制的小试试验研究.结果表明,与预臭氧化(1.5 mg/L臭氧)相比,复合预氧化(0.6 mg/L臭氧 0.4 mg/L高锰酸钾)能促进混凝沉淀对消毒副产物前质的去除,总去除率与单独预臭氧化的去除率相当.而且又能降低AOC生成量,并促进混凝沉淀对AOC的去除,合计AOC去除率达43%左右.此外,对溴酸盐和甲醛生成量也有明显去除效果,比单独预臭氧化降低了78.4%和21.2%.     

催化臭氧氧化处理对氯苯酚的研究

采用臭氧氧化法处理对氯苯酚溶液,研究了pH、温度、气体流量和对氯苯酚初始浓度等因素对处理效果的影响.反应体系pH越高,越有利于氧化反应.用自制的载有Fe,Co,Mn氧化物的活性炭纤维(ACF)催化剂进行催化臭氧氧化对氯苯酚的实验.结果表明,Fe/ACF显示了较好的催化性能和活性.通过在反应体系中加入一定量的羟基自由基猝灭剂,初步探讨了其催化机理,即催化剂和臭氧反应生成了氧化性极强的羟基自由基.     

臭氧催化氧化降解苯胺的机理

对臭氧单独氧化和臭氧催化氧化下的苯胺降解效率进行了比较,并通过液质联机分析了氧化过程中产物变化情况。实验结果表明,催化剂MnO2-CuO-CeO2/沸石的添加能有效地提高臭氧氧化苯胺的降解率,当苯胺初始浓度为200mg/L,反应20 min后,苯胺的去除率由原来的75%提高到89%;通过LC-MS分析,臭氧催化氧化苯胺降解过程中代谢产物依次为对亚胺醌、对苯醌、马来酸和草酸,并由此推断出了臭氧催化氧化降解苯胺的途径。     

臭氧对混凝剂形态及功能的影响

应用Ferron逐时络合比色法,从铝形态分布及其转化的角度,研究了臭氧对聚合氯化铝混凝性能影响并探究其原因。结果表明,预臭氧对聚合氯化铝(PAC)的混凝效果有显著影响。在一定质量浓度范围内(0~3.60mg/L),臭氧浓度越高,水样浊度越高(其UV254(即254nm波长下水样的紫外吸光度值,表征含芳香环结构和共轭双键结构的有机物含量)和溶解性有机碳(DOC)的去除效果较显著)。臭氧对混凝剂水解形态有显著影响。预臭氧后,混凝絮体形成和浊度的去除与铝混凝剂中中等聚合态铝(Alb)的含量有关,Alb的含量越高,浊度去除效果越好。因此,臭氧剂量的增加抑制Alb生成可能是导致浊度升高的一个重要原因。     

臭氧氧化降解烷基多苷的试验研究

分析了碱性介质臭氧降解烷基多苷(APG)的机制,进行了臭氧氧化降解APG的试验研究。结果表明,臭氧对APG有较强的氧化能力;有机质初始浓度高有利于其氧化降解;初始阶段降解速率较快,当COD降解率达80%时,再增加臭氧的通入量,降解变慢;臭氧氧化处理APG过程中泡沫的产生、存在的时间及消除与APG的浓度、氧化降解程度密切相关。     

臭氧氧化污泥的试验研究

采用接触反应柱对污泥臭氧氧化过程中污泥性质的变化进行了研究。结果表明,在相同臭氧投量下,低浓度臭氧分解污泥的效率较高;在臭氧投量为0．1gO3／gss、臭氧浓度为16．8mg／L时,臭氧化使污泥溶液中的溶解性TOC从114．9mg／L增加到803．7mg／L;臭氧氧化后溶解性IC(无机碳)从2．63mg／L减少到1．02mg／L;臭氧氧化显著提高了污泥沉淀性能,氧化后污泥的SV和SVI相当于氧化前28．9％和58％。臭氧氧化使污泥的pH从初始的7．13降低到投量增加到0．44gO3／gss时的4．40。污泥臭氧化的最佳投量点为0．1gO3／gSS。     

无机阴离子对催化臭氧氧化邻苯二甲酸的影响

考察了重碳酸根离子(HCO_3~-)、磷酸根离子(PO_4~(3-))、硫酸根离子(SO_4~(2-))和硝酸根离子(NO_3~-)等自然水体中常见的无机阴离子对非均相催化臭氧氧化邻苯二甲酸(PA)的影响。结果表明,能够捕获羟基自由基(HO·)的HCO_3~-对羟基氧化铁催化臭氧氧化体系影响很大,会明显抑制该体系对PA的降解,而对氧化铈催化臭氧氧化体系基本没有影响。PO_4~(3-)和SO_4~(2-)对2个体系中PA的降解均有很大的抑制效果,而NO_3~-对此影响甚少。从这些无机阴离子的影响可以侧面证明羟基氧化铁催化臭氧氧化遵循羟基自由基机理,而氧化铈催化臭氧氧化PA主要依靠络合作用。     

基于电催化疏水膜的新型膜接触臭氧氧化工艺

膜接触臭氧氧化(MCO)工艺以疏水膜为臭氧提供丰富的气液接触界面,具有较高臭氧传质效率。然而,MCO工艺以臭氧直接氧化为主,对废水中有机污染物的去除有较强的选择性,氧化能力有待提高。通过电催化疏水膜将MCO工艺与电化学技术相结合,构建了新型的膜接触电催化臭氧氧化(ECMCO)工艺。ECMCO工艺以高级氧化过程为主,对水中硝基苯的去除效率明显增强,同步提高了臭氧传质效率和体系的氧化能力。ECMCO工艺对酒厂废水的生化出水进行深度处理后,水中COD降至50 mg·L-1以下,色度完全脱除,总运行能耗明显低于MCO和MCO+H2O2工艺。针对臭氧工艺在水处理应用中传质效率低、矿化能力差、运行能耗高的问题,ECMCO技术提供了可行的解决方案,有较好的研究价值和应用前景。     

垃圾渗滤液臭氧氧化的铜镍负载型催化剂筛选

为了合成能够与臭氧联用催化氧化垃圾渗滤液中污染物的高效催化剂,采用浸渍法制备了以活性氧化铝为载体的75种不同铜镍负载率的催化剂,使之分别与臭氧联用进行垃圾渗滤液催化氧化处理。结果表明,铜镍催化剂能够提高臭氧催化氧化垃圾渗滤液中污染物的能力,与单独臭氧氧化相比,铜镍催化剂与臭氧联用对垃圾渗滤液中COD的去除率可提高20百分点左右,合成的铜镍催化剂可重复使用3次;浸渍液(氯化铜溶液、氯化镍溶液)质量浓度均为0.250 0mg/L,Cu2+与Ni 2+的摩尔比为1.00,焙烧温度为800℃下制得的铜镍催化剂(催化剂41#)对垃圾渗滤液中COD和氨氮的去除效果最佳,其铜镍负载率为2.676 4%;针对催化剂41#的表征分析结果表明,其合成过程中生成了新物质Cu2HIO6·2H2O和NiAl10O16。     

铁基催化剂催化臭氧深度处理煤化工废水

使用新型铁基催化剂催化臭氧氧化,深度处理煤化工废水的生化出水。通过XRD、FTIR技术分析,确定了催化剂主要成分为FeOOH。考察了pH值、催化剂投加量、臭氧投加量对催化效果的影响,结果表明:当pH为7.0、催化剂量为200g·L~(-1)、臭氧投加量为10.7 mg·min~(-1)时,催化效果显著,COD去除率可达(66.2±1.7)%,而单独臭氧氧化为(47.6±2.6)%;TOC去除率可达(58.4±2.1)%,比单独臭氧氧化的(28.8±1.9)%,提高了近1倍。使用EPR技术直接验证、HCO_3~-为自由基淬灭剂间接验证,均证明羟基自由基是催化效果的主要原因。     

林可霉素制药废水的臭氧氧化处理

考察了臭氧氧化对林可霉素的效价削减效果。在初始抗生素浓度为100 mg·L~(-1)时,林可霉素效价削减50%所需消耗的臭氧量为0.118 mg·mg~(-1)抗生素,降解过程符合一级降解动力学特征。进一步采用林可霉素实际废水考察了污水化学需氧量(COD)和pH对抗生素臭氧氧化处理的影响,发现废水的COD每增加100 mg·L~(-1),则单位抗生素实现50%削减需要增加的臭氧量约为1.64 mg。碱性条件下,臭氧可催化分解生成羟基自由基等活性基团而加速林可霉素的降解。同时,臭氧氧化后林可霉素生产废水的厌氧可生化性提高了98.51%。研究结果可以为林可霉素生产废水的处理技术选择提供参考。     

臭氧水处理技术的进展

臭氧氧化技术是高级氧化技术的一种，在水处理中已有百年的历史。近年来由于对微污染物和难降解有机废水的关注，臭氧处理技术有了新的发展。本文总结了臭氧的应用和三种臭氧氧化技术，指出了臭氧技术发展的方向。     

生活污水的臭氧深度处理及其急性毒性

以生活污水处理厂二级生物处理出水为研究对象,利用固相萃取、吸附树脂层析等手段,研究了臭氧氧化过程中进出水及不同分级组分的发光细菌急性毒性的变化,揭示了无机离子浓度对臭氧氧化出水急性毒性的影响,并采用三维荧光光谱对急性毒性相关的物质组分进行了解析。结果表明,在反应时间为15 min,臭氧投加速率为2.1 mg·(L·min)-1,臭氧氧化出水的急性毒性明显下降,出水的急性毒性仅为进水的24.7%。水样不同分级组分的生物毒性测试结果显示,生物处理出水中的亲水性物质和疏水中性物质分别贡献了44.6%和27.8%的毒性当量。当生物处理出水的氯离子含量为75~400 mg·L~(-1)时,经臭氧氧化后,出水的急性生物毒性与氯离子浓度成正相关关系,当生物处理出水的硫酸根离子和硝酸根离子含量分别在150~300 mg·L~(-1)和20~110 mg·L~(-1)变化时,经臭氧氧化后,出水的急性生物毒性变化不大,结合三维荧光光谱的分析结果,臭氧氧化出水中急性毒性物质可能主要存在于芳香族蛋白质类似物(Ⅱ区)和类腐殖酸类物质(Ⅴ区)中。     

催化臭氧氧化降解PCB有机废液及其机理

为了高效、快速治理高浓度难降解PCB(printed circuit board)有机废液,研究了氧化钙非均相催化臭氧氧化降解PCB废液的催化机理和催化性能。采用叔丁醇淬灭自由基实验和水杨酸羟基化实验探究催化机理;通过GC/MS研究了PCB废液中有机物可能降解途径;通过单纯形优化法对实验因素进行优化,并通过XRD和BET探究催化剂的循环稳定性。结果表明:氧化钙非均相催化臭氧氧化过程遵循羟基自由基机理;在pH为12.97、CaO质量为1.0 g、废液深度为11 cm、降解时间为150 min、臭氧用量为120 mg·min~(-1)时,COD去除率可达到90.045%;氧化钙经过5次循环后,废液的COD去除率没有显著降低,从92.78%降低至84.04%。CaO应用于催化臭氧氧化过程处理高浓度且难降解的PCB废液,能维持良好的催化性能和循环稳定性,具有良好的应用前景。