印染污泥基炭材料制备及其对疏浚余水中溶解性有机质的吸附特性研究

以印染污泥为原料,在650℃无氧条件下热解制备了印染污泥基炭材料(DSC),并采用SEM、XPS、FT-IR和BET等手段表征了DSC的理化性质;将DSC应用于疏浚余水的深度处理,研究了DSC对疏浚余水中溶解性有机物质(DOM)的吸附特性,并结合吸附动力学模型解析其吸附过程;利用紫外-可见光谱(UV-VIS)、荧光光谱...     

制药废水二级出水中溶解性有机物混凝去除特性研究

制药废水二级出水中溶解性有机物(DOM)由于组成复杂、难去除、具有多异质性和分散性,是污水深度处理与回用的主要去除对象和关键限制因子.本论文以发酵制药废水二级出水的DOM为研究对象,采用投加聚合氯化铝(PAC)混凝剂去除DOM,考察混凝剂投加量和混凝pH值对去除效果的影响,并结合分子量分级、亲疏水性分级以及三维荧光光谱-平行因子分析方法等对DOM进行了系统表征和分析,进一步阐述混凝过程DOM的去除特征.结果表明,PAC投加量为250 mg·L~(-1)、pH=7时,混凝沉淀30 min对DOC、UV_(254)、色度和浊度的去除率分别为13.05%±0.29%、23.65%±0.75%、12.66%±1.34%、63.67%±0.89%;混凝对分子量10 kDa的组分和疏水中性(HON)组分去除效果分别为50.33%±0.98%、21.56%±0.42%,而对分子量1 kDa组分去除率较低为2.26%±0.12%;三维荧光光谱-平行因子分析将制药废水二级出水分为2个类腐殖质组分(C1、C3)和1个类蛋白组分(C2),混凝对类腐殖酸组分(C1)最大荧光强度去除率(F_(max))最高为46.22%,而亲水性的小分子和蛋白类物质混凝去除效果较差.     

不同水体溶解性有机物的混凝去除特性

采用硫酸铝、工业氯化铁、无机高分子絮凝剂(PAC)3种无机混凝剂,对广州珠江、北京密云、天津滦河不同原水进行了混凝实验,分析了不同混凝剂去除水体有机物的特性以及不同水体溶解性有机物(DOM)的内在分级特征与其混凝去除率的关系.实验结果表明,①珠江水体由于碱度低,pH较易下降,高投药浓度下此水体DOM更易被氯化铁去除;中低投药下,在南方水体中,PAC与盐类絮凝剂对去除DOM的混凝性能差别不如在北方水体中明显,表明南北方水体DOM的内在特性存在一定差异,即北方水体DOM中可混凝去除部分的有机物易发生电中和作用,带有较多负电基团,南方珠江水体DOM含带电基团的有机物相对较少,而中性有机物含量相对较高,这与进一步分级结果一致.②所有水体从混凝收敛点看,总溶解性有机碳(DOC)去除率都是工业PAC最高,显示电中和(憎水化)-沉淀(吸附)可能为这些水体DOM的主要去除机理.③从不同水体的DOC平均去除率看,珠江水体高于密云水体,它们又明显高于滦河水体.对水体DOM进一步的化学分级研究结果表明,DOC去除率越高的水体,其中的憎水中性物质(HoN)含量也越高.这表明,除了碱度、总有机碳(TOC)外,原水DOM的内在化学分级特征也是影响水体DOC混凝去除率的重要因素.     

典型城市河流底泥溶解性有机质与重金属响应机制研究

应用三维荧光光谱(EEMs)结合平行因子(PARAFAC)分析、典范对应分析(CCA)和结构方程模型(SEM),以沈阳市建城区黄泥河、新开河、满堂河为研究对象,测定河流底泥营养盐和重金属浓度,检测溶解性有机质(DOM)三维荧光光谱,研究城市河流底泥DOM与重金属响应机制。总氮(TN)和总磷(TP)的平均浓度均为新开河>黄泥河>满堂河,TP平均浓度均大于650 mg/kg,根据US EPA底泥分类标准属于重度污染。基于相关性分析,黄泥河Cu、Ni、Cr具有同源性,新开河As、Cd和Hg具有同源性,满堂河As和Zn具有同源性。基于PARAFAC分析,DOM含有5个荧光组分,即陆源类腐殖质(C1)、类富里酸(C2和C3)、类胡敏酸(C4)和类色氨酸(C5)。C1的丰度占总丰度的30.31%,C2和C3占37.76%,显示陆源类腐殖质和类富里酸为DOM的主要组分。黄泥河与新开河DOM受外源影响较大,而满堂河受内源影响较大。CCA分析表明:C3、C5、Cr和Pb是影响黄泥河底泥的特征因子,Hg是影响新开河底泥的特征因子,TP、As和Zn是影响满堂河底泥的特征因子。基于SEM分析,TN、TP、C1、C2、C3和C5对重金属的权重分别为25.46%、22.16%、17.52%、15.42%、9.11%和10.33%,表明TN和TP是3条河底泥重金属的主要影响因子。营养盐对重金属的路径系数为-0.18,重金属对Hg、As、Zn、Cd路径系数分别为-2.83、-1.69、-1.91和-3.24,表明它们具有同源性;此外,DOM与重金属路径系数为0.11,重金属对Pb和Cr的路径系数为1.58和1.00,表明DOM与Pb和Cr具有同源性。     

黄土絮凝剂对沙湖水质净化及溶解性有机质的去除

采用沙湖黄土作为絮凝剂,以硅藻土为参照,探究沙湖黄土对沙湖中水质絮凝净化效果。同时采用同步荧光光谱结合导数荧光、平行因子分析和二维相关光谱分析沙湖黄土对沙湖溶解性有机物(DOM)的净化效果。结果表明：黄土对TN、TP、COD_Mn和Chl.a的最高去除效率分别为28.85%、51.52%、24.87%和42.86%。100目和200目沙湖黄土对TP和TN均具有较好的絮凝效果,而硅藻土仅TN的絮凝效果优于黄土。DOM的平行因子分析(PARAFAC)能够识别5个荧光组分,类蛋白荧光为主要的荧光组分。黄土絮凝剂对类蛋白荧光组分(C5)去除效果最高,为56.38%。二阶导数荧光能够识别出6个荧光峰,类蛋白、类富里酸和类腐植酸物质的去除率分别为48.54%、16.45%和1.43%。二维相关光谱分析结果表明,黄土絮凝剂对荧光有机物的去除次序为285 nm→336 nm→369 nm,类蛋白荧光物质能够优先被去除。因此,沙湖黄土可作为絮凝剂用于净化沙湖水质。     

强化混凝对二级处理出水中溶解性有机物特性的影响

以沈阳市B污水处理厂二级处理出水为研究对象,采用FeCl3.6H2O作为混凝剂,研究了强化混凝对二级处理出水中溶解性有机物(DOM)的卤代活性和荧光特性的影响.按照DOM在XAD树脂上的吸附特性将其分为5个部分:疏水性有机酸(HPO-A)、疏水性中性有机物(HPO-N)、过渡亲水性有机酸(TPI-A)、过渡亲水性中性有机物(TPI-N)和亲水性有机物(HPI).结果表明,强化混凝(混凝剂投加量为80mg.L-1,pH=5.00)对DOC的去除率为55.3%.强化混凝对HPO-A的去除率最高,而对HPI的去除率最低.强化混凝后,HPO-N的三卤甲烷生成活性(STHMFP)上升,而其他4种DOM组分的STHMFP下降.强化混凝能够有效去除类富里酸荧光物质和具有高环数和高聚合度的稠环类芳香性荧光物质.强化混凝对DOM组分的去除率和DOM组分的荧光强度下降率的相关性不显著.     

水环境中有机污染物与溶解性有机质相互作用研究

溶解性有机质(DOM)是水环境中重要的有机组分,主要通过氢键、范德华力、疏水作用等多种作用吸附结合有机污染物,影响有机污染物的迁移转化等环境行为,同时DOM对水环境中有机污染物的吸附作用还受DOM和有机污染物的性质等诸多因素的影响。     

溶解性有机质对土壤呼吸作用的影响

本文采用室内培养方法研究了水稻秸秆腐解产生的DOM对温州周边地区两种不同土壤的呼吸强度的影响。结果表明,腐解初期的DOM能促进土壤的呼吸作用,而腐解后期的DOM则抑制土壤的呼吸作用。     

白洋淀水体溶解性有机质荧光光谱特征研究

利用三维荧光光谱以及平行因子分析法对白洋淀荧光溶解性有机物(FDOM)的结构组分、空间分布特征和来源做了分析,并探讨了FDOM与水质指标的相关性;结果表明,白洋淀FDOM由3种类蛋白质组分(89.75%)和1种类腐殖酸组分(10.25%)组成;荧光指数、生物源指数和腐殖化指数均显示水体中FDOM的来源主要是自生的微生物、水生植物的自生源;相关性分析表明,白洋淀水质变化与腐殖化过程有较大的联系,而淀内大范围的水生植物的腐解和养殖区内细菌、微生物的作用在这一过程中应该贡献较大。     

河流底泥中溶解性有机物的释放途径及影响因素研究

以沈阳市新开河底泥为研究对象,考察了河流底泥中溶解性有机物（DOM）的释放途径,并分析了时间、温度、pH值、底泥粒径、盐度和上覆水体中溶解性有机碳（DOC）浓度对河流底泥DOM释放的影响.此外,还研究了底泥释放对上覆水体中DOM的光谱学特性的影响.结果表明,对底泥DOM释放影响程度最高的是间隙水的混合作用,其次是底泥表层静态释放,而悬浮颗粒释放对底泥DOM释放的影响程度较小.底泥DOM的释放量随温度,pH值,底泥粒径,盐度的增大而增大.上覆水体DOC浓度较高时,DOM由上覆水体向底泥迁移.扰动作用能够影响底泥DOM的迁移.类富里酸荧光物质和类芳香族蛋白质荧光物质是底泥DOM中的主要荧光物质.河流底泥DOM向上覆水体释放的主要是激发波长分别为280~300nm和320~380nm的荧光物质.并且,扰动作用促进了荧光物质由底泥向上覆水体的释放.     

高锰酸盐复合剂强化混凝对水中天然有机物的去除机制研究

利用流动电流、絮凝脉动颗粒检测技术、分子量分布及XAD树脂分类技术对高锰酸盐复合剂强化混凝去除水中天然有机物的机制进行了研究.结果表明,高锰酸盐复合剂提高了硫酸铝的混凝效果,投加0.75 mg/L高锰酸盐复合剂后,较单独投加硫酸铝对天然有机物的去除率可提高13个百分点.流动电流(SC)检测结果表明,高锰酸盐复合剂使有机物表面所带的负电性减弱,稳定性降低.如单独投加60 mg/L硫酸铝时SC值为55.2,而投加0.50、 0.75和1.0 mg/L的高锰酸盐复合剂预氧化处理后,SC值分别升高至61.4、 69.6和87.0.投加高锰酸盐复合剂后,絮凝指数增加,表明高锰酸盐复合剂及反应过程中生成的新生态水合二氧化锰对混凝起到了强化作用.分子质量分布及XAD树脂分类结果表明,高锰酸盐复合剂提高了混凝过程对小分子质量和亲水性有机物的去除能力,如硫酸铝混凝后亲水性有机物的含量为1.90 mg/L,而投加高锰酸盐复合剂后,可使其含量降至1.32 mg/L.     

松花湖沉积物溶解性有机质荧光光谱特性

溶解性有机质(DOM)对于湖泊的主要污染指标(如COD等)有着较大的影响,而沉积物亦是湖泊污染的主要来源,因此沉积物DOM荧光光谱特性的研究对进一步揭示湖泊污染本质有重要意义.采集了松花湖20个点位的沉积物,利用激发发射矩阵光谱-平行因子分析(EEM-PARAFAC)技术对沉积物中的DOM组分进行了解析,从光谱学角度明...     

铁盐和铝盐混凝对水中天然有机物的去除特性研究

以三氯化铁和硫酸铝为研究对象,探讨了2种混凝剂对水中天然有机物的去除效果及特点.结果表明,低投量下,硫酸铝对天然有机物的去除效果要好于三氯化铁,混凝剂投量高于15mg/L时,三氯化铁的效果较好.如混凝剂投量为10mg/L时,硫酸铝和三氯化铁处理水的TOC分别为4.19mg/L和9mg/L;当混凝剂投量为20mg/L时, TOC分别降至2.44mg/L和1.69mg/L.三氯化铁混凝后水的pH值降低幅度高于硫酸铝,形成的水解产物所带正电荷密度升高,水中有机物的质子化程度高,有利于对有机物的吸附去除.通过对UV254出和SUVA的考察可知,三氯化铁对共轭结构及不饱和有机物的去除能力要高于硫酸铝.2种混凝剂对水中不同性质有机物的去除效果不同,三氯化铁对亲水性有机物去除效果较好,对小分子量有机物去除高于硫酸铝,如混凝剂投量为20mg/L时,三氯化铁和硫酸铝对相对分子质量区间小于10 000的有机物去除率分别为16.4%和6.1%,而硫酸铝对大分子量有机物去除效率较高.     

人工地下水回灌过程中溶解性有机物的去除及变化

在实验室通过模拟土壤柱研究了人工地下水回灌过程中溶解性有机物的去除及其三卤甲烷生成势和三卤甲烷生成活性的变化.利用XAD树脂将回灌水中的溶解性有机物分为3个部分：疏水性有机酸、过渡亲水性有机酸和亲水性有机物.疏水性有机酸的三卤甲烷生成活性高于过渡亲水性有机酸和亲水性有机物.土壤含水层处理（SAT）对亲水性有机物的去除率为68.51%,对疏水性有机酸和过渡亲水性有机酸的去除率分别为58.64%和41.86%.经SAT系统处理后,溶解性有机物及各有机组分的三卤甲烷生成势减少,而三卤甲烷生成活性升高.疏水性有机酸是生成三卤甲烷的主要有机组分.亲水性有机物在SAT系统进水中的三卤甲烷生成活性较低,但由于含量高,三卤甲烷生成势也较大.而过渡亲水性有机酸由于含量和三卤甲烷生成活性较低,三卤甲烷生成势也较低.     

覆盖金属氧化物对湖泊沉积物溶解性有机质特征的影响

为揭示不同金属氧化物对湖泊沉积物DOM（溶解性有机质）影响机制,通过室内模拟试验,在沉积物表层分别覆盖Fe、Al、Mn氧化物及湖沙后培养1 a,并利用三维荧光和紫外光谱方法进行表征.结果表明:① 覆盖Al、Fe、Mn氧化物和湖沙主要降低了0~3 cm沉积物的w（DOC）,降幅分别为8.61%、6.27%、22.38%和0.44%. ② 沉积物中DOM的类络氨酸峰（peak B₁）和类色氨酸峰（peak T₂）均产生较大变化.其中三种氧化物均显著降低了上层沉积物中DOM的peak T₂,使底层DOM的peakT₂显著增加. Mn氧化物使DOM的peak B₁降低,Fe和Al氧化物使DOM的peak B₁增加,湖沙则使两类峰均降低. ③ 覆盖金属氧化物改变了沉积物DOM结构特征,其中覆盖Fe氧化物增强了其芳香性,而覆盖Mn氧化物和Al氧化却降低其芳香性,但三者均使DOM腐质化程度及官能团数量增加,并使FI（Fluorescence Index,荧光指数）增大,表明DOM向生物源转化.研究显示,沉积物表层覆盖金属氧化物影响了沉积物中DOM迁移和转化,并促进了其降解,导致其分子量和腐殖化程度增加.      

胞外分泌物和天然有机物对混凝的影响

分别研究了胞外分泌物(EOM)和天然有机物(NOM)对絮凝除藻及混凝除浊的影响.实验发现,EOM对混凝有利弊双重作用,它会阻碍絮凝剂的电中和作用,只有当改性壳聚糖投加0.2 mg.L-1时藻表面电位才开始由-40.6 mV下降到-14.7 mV.但它一旦结合絮凝剂后便成为助凝剂.除浊实验发现,适宜浓度的EOM(5.18 mg.L-1)能使浊度去除率达到峰值(96%),所以EOM能提高混凝效果.而NOM则对混凝只起负面影响,加入NOM后最佳除藻及除浊率分别下降11%和18%,且絮凝剂最佳投加量分别由0.35 mg.L-1和0.1 mg.L-1上升到0.7 mg.L-1和0.3 mg.L-1,所以实际混凝除藻时,合理地利用EOM同时去除NOM是减少混凝药剂、提高混凝效果的关键.     

有色可溶性有机物在线荧光技术在水质监测中的应用

FDOM（荧光有机物）在线荧光探头是采用激发波长370 nm和发射波长460 nm下荧光强度来计算水体CDOM（有色可溶性有机物）丰度的传感器,为探究该传感器在内陆水体水质监测中的应用和适用性,以水源供给水库千岛湖为案例,通过FDOM荧光探头监测该湖泊不同季节CDOM丰度,结合CDOM光谱吸收、ρ（DOC）（DOC表示溶解性有机碳）、ρ（TN）、ρ（TP）、ρ（COD_Mn）、ρ（DTN）（DTN表示溶解性总氮）、ρ（DTP）（DTP表示溶解性总磷）和ρ（Chla）等水质参数数据,揭示FDOM荧光强度与其他水质参数的耦合关系,检验FDOM荧光探头对有机物的监测能力.结果表明:①2014年5月千岛湖TLI平均值（38.4±4.4）显著高于2018年10月TLI平均值34.9±3.0（t-test,P < 0.001）,根据TLI及各水质参数平均值判定该湖处于中贫营养状态.②大部分水质参数呈现出由西北入湖河口向下游大坝出水口方向递减的趋势,表明上游新安江对该湖有机物具有较大的贡献.③FDOM荧光强度与CDOM吸收系数a（254）（R2=0.91,P < 0.01）、a（350）（R2=0.90,P < 0.01）均呈极显著正相关且具有较高的线性拟合优度,这意味着FDOM荧光强度可以很好地表征CDOM丰度.④FDOM荧光强度与ρ（DOC）（R2=0.49,P < 0.01）、ρ（TN）（R2=0.61,P < 0.01）、ρ（TP）（R2=0.75,P < 0.01）、ρ（COD_Mn）（R2=0.35,P < 0.01）、ρ（DTN）（R2=0.59,P < 0.01）、ρ（DTP）（R2=0.56,P < 0.01）、ρ（Chla）（R2=0.68,P < 0.01）均呈极显著正相关且与大多数水质参数具有相似的分布特征,并且能很好地识别潜在污染物高值区.研究显示,荧光探头在可见波长下所得陆源类腐殖酸FDOM荧光强度能很好地成为潜在污染物替代指标,并能有效呈现有机物分布特征,因而该技术在饮用水湖泊水质监测中具有潜在广阔的应用前景.      

水溶性有机物的电子穿梭功能研究

以源于污泥的DOM(dissolved organic matter)为供试材料,以中国希瓦氏菌(Shewanella cinica)D14T为电子转移驱动力,研究了DOM的氧化还原性能与电子穿梭功能.结果表明,污泥DOM可作为末端电子受体接受醌还原菌D14T呼吸链上的电子,从而转变为还原态DOM,而还原态DOM可将电子再次转移给Fe(Ⅲ).经D14T还原后,DOM电子供给量(e-/C)由初始2.2~14μmol.g-1增加到253~347μmol.g-1.循环伏安法与多次还原-氧化循环实验表明,DOM呈现2对明显的氧化还原峰,经3次还原-氧化循环后电子供给量可稳定维持在150~250μmol.g-1之间,说明DOM具有重复利用、反复转移电子的特性.在菌株D14T还原水铁矿的体系中,加入DOM可提高水铁矿的还原溶解速率,其原因是DOM在D14T与水铁矿之间充当了电子穿梭体的角色.这些结果反映了DOM在电子转移反应中的重要性,为DOM的环境属性提出了一个新见解.     

强化混凝去除水源水中天然有机物的研究进展

介绍了强化混凝去除水源水中天然有机物的研究现状。水源水的复杂性决定了所选用的强化混凝过程的复杂性。如何保证强化混凝去除天然有机物的处理效果,是一个系统工程,需要对混凝机理与动力学做出进一步研究,才能更好的对混凝过程进行系统的模拟和优化,从根本上解决强化混凝存在的问题。