混凝处理工艺对再生水水质生物稳定性的影响

再生水在储存、输配过程中微生物的再生长现象给再生水的利用造成不利影响,因此,研究再生水的生物稳定性十分必要.本研究以可同化有机碳(AOC)表征再生水生物稳定性,考察了混凝处理对北京市再生水厂二级出水生物稳定性的影响.研究发现,二级出水中投加聚合氯化铝(PACl)剂量为20~120 mg·L~(-1)混凝处理后,水中溶解性有机碳(DOC)和不饱和有机物、含氮有机物(用UV254表征)的去除率分别为3%~30%和10%~36%,水样中荧光物质的去除效果不明显.分子量为3000~20000 Da的有机物容易被混凝过程去除,但分子量小于3000 Da的有机物在混凝过程中几乎不能被去除.二级出水经混凝处理后,AOC水平有升高的趋势.在PACl投加量为60 mg·L~(-1)时,混凝前后二级出水的AOC水平分别为48~485μg·L~(-1)和121~910μg·L~(-1),变化率为-4%~124%,说明混凝处理导致了水样水质生物稳定性降低.     

预压力混凝沉淀除藻工艺中DOC变化规律研究

为了探讨预压力混凝沉淀除藻工艺是否会使藻细胞破裂,导致水中溶解性有机物(DOC)增加,进而优化压力作用方式,得到安全、高效的预压力除藻工艺,实验研究了预压力、预氧化技术处理含藻水时DOC的变化,以及水中相对分子质量分布,并研究了混凝沉淀后藻类、浊度、DOC的去除效果.结果表明,在0.5~0.8 MPa压力作用后,水中DOC没有增加,反而减少,且有机物相对分子质量减小.而高锰酸钾与次氯酸钠预氧化均会导致DOC增加,相对分子质量分布没有明显变化.预压力混凝沉淀后藻类去除率96.23%;DOC去除率29.11%,高于预氧化混凝沉淀工艺10%~30%.     

城市景观水体混凝除藻过程对氮元素协同去除特性初探

以城市景观水体净化为目标,考察混凝除藻同时去除氮元素的特性和影响因素. 结果发现,水体内较高的DOC(溶解性有机质)含量会阻碍藻浊度的去除. 聚合氯化铝(PACl)以及PACl与硫酸铝(Alum)的复合剂(PACl+Alum)对藻浊度的去除效果均相对单独使用PACl或Alum较好,其中PACl+Alum对其他物质(如氮、DOC等)的去除效果也相对单独使用PACl或Alum更佳;在同样的最佳投药量时,低pH条件能获得更好的藻浊度去除率;对氮元素去除的进一步研究发现,DON(溶解性有机氮)的去除特征和过程与TN(总氮)非常一致,表明该水体TN的去除主体上是通过DON的去除实现的;低pH条件同样有利于氮和DOC的去除;但DOC与DON去除的不同步性,说明DOC中的DON成分和性质是非均一性的,是未来可进一步深入研究的重要方向.      

城市污水深度处理中有机物的去除

以城市污水地下水回灌为回用目的 ,研究不同的污水深度处理工艺及对二级生物处理出水中有机物的去除 .研究结果表明 ,原水若未经深度处理 ,直接由土壤含水层处理的出水不能满足推荐的回灌水水质要求 .对原水分别采用混凝沉淀、过滤、臭氧氧化、粉末活性炭和粒状活性炭吸附等处理单元及组合工艺进行深度处理效果的对比 ,最终选用由混凝沉淀 ,砂滤 ,粒状活性炭过滤与土壤含水层处理相结合的工艺流程 .城市污水处理厂的二级出水经该工艺处理后 ,出水中的 DOC可降至 3mg/L以下 ,且活性炭柱的产水床体积可达 350 0 BV.     

用于地下水回灌的再生水预处理工艺研究

将再生水回灌到地下含水层前,需对再生水进行预处理,以防止污染地下水.本研究比较了5种不同的再生水深度处理技术(超滤、臭氧、磁性离子交换树脂(MIEX)及超滤和臭氧、MIEX和臭氧两套组合工艺)对城镇二级出水的净化效果,并通过分析5种工艺对含水层净化效果的影响,评价其作为回灌预处理的可行性.针对再生水中的有机污染物溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)及比吸光度(specific ultraviolet absorbance,SUVA),MIEX(投加量为5 mL.L-1)能够去除20%的DOC和10%的SUVA;UF对DOC的去除率低于10%,对SUVA无显著去除效果,单独UF和MIEX预处理对后续含水层对再生水DOC的去除无促进作用;与此不同,臭氧[投加量(O3/DOC)为0.6 mg.mg-1]及其组合工艺对二级出水SUVA的去除率达60%～79%,能显著提高再生水的可生化性,强化土壤对回灌水中有机物的去除效果,使最终出水的DOC降低至1～2mg.L-1.针对再生水中的N素,MIEX(5 mL.L-1)能去除再生水中25%的NO3--N,臭氧能去除再生水中72%的NH4+-N.土壤处理能有效地去除NH4+-N,使出水浓度均在0.5 mg.L-1以下,但对NO3--N无显著去除效果.综合对比分析,在再生水回灌的预处理工艺中,需重点考察预处理对再生水中有机物和NO3--N的去除效果.臭氧和MIEX的组合工艺,能显著提高二级出水的可生化性,并去除部分溶解性有机物及NO3--N,与后续土壤处理具有较好的互补性,较适合用作地下回灌前处理工艺.     

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.     

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。     

MIEX中试实验对二级出水中有机物去除的3DEEM解析

利用三维荧光光谱研究了磁性离子交换树脂（magnetic ion exchange resin,MIEX）对污水厂二级出水中有机物的去除特征.结果表明,磁性树脂处理二级出水过程中,两级反应过程和进水流量对DOC和UV254有较显著的去除效果,去除率分别达到25.5%～53.5%和27.6%～52.2%,其中50 L.h-1流量条件下,出水中DOC和UV254浓度分别为3.29 mg.L-1和0.057cm-1.水中芳香族蛋白质或酚类物质和类腐殖酸物质荧光强度较高,磁性树脂使二级出水中色氨酸类芳香族蛋白质、芳香族蛋白质、腐殖酸类荧光强度分别下降38.2%、85.8%和85.7%,腐殖酸和富里酸峰消失,并露出溶解性微生物代谢产物荧光峰.不同进水流量条件下,色氨酸类芳香族蛋白质荧光强度下降率和芳香族蛋白质或酚类物质荧光强度下降率与进水流量的负相关性最好,50～100 L.h-1流量条件对各类荧光物质的去除率影响最大.磁性树脂与二级出水中色氨酸类芳香族蛋白质和芳香族蛋白质或酚类物质有更好的线性置换关系（R2=0.834 8）,磁性树脂对二级出水中芳香族蛋白质或酚类物质的置换作用则最显著（a=850.2）.     

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.     

焦化废水后物化处理的臭氧-混凝-吸附原理选择与协同机制

以焦化废水生物出水为研究对象,对比了活性炭吸附、混凝沉淀、臭氧氧化原理及其协同的工艺技术处理效果,考察处理前后废水的分子量分布、紫外可见光谱、三维荧光光谱（EEM）和GC/MS等表征的溶液性质变化.结果表明,废水生物工艺出水的后物化深度处理的最佳组合原理序列为臭氧-混凝-吸附,响应曲面模型预测的最优反应条件为：臭氧反应时间62.56 min,聚合硫酸铁（PFS）投加量为0.87 g·L^-1,以及活性炭投加量为1.10 g·L^-1.实验过程的总有机碳（TOC）去除率达到98.29%,与模拟值98.74%相对偏差为0.45%.活性炭吸附、混凝沉淀和臭氧氧化3种技术原理对焦化废水生物出水中污染物具有选择性分离与转化的作用,组合工艺能够实现废水中残余组分有机物、UV₂₅₄吸光物质、荧光物质等的有效去除,存在废水溶液性质与工艺技术原理有效性协同增强的操作空间.     

超滤及其组合工艺对污水的深度处理试验

超滤及其组合工艺 ,混凝 UF和粉末活性炭 (PAC) UF对污水深度处理的试验结果表明 ,超滤对水中浊度几乎可以完全去除 ,对细菌和大肠杆菌的去除效率大于 99% ,对水中有机物、氨氮、总铁和总锰也均有一定的去除。超滤前加混凝预处理或粉末活性炭吸附后 ,提高了水中有机物的去除率 ,同时减轻了膜污染 ,提高了膜通量和产水量。此外 ,三种工艺在等量冲洗用水的条件下 ,适当缩短过滤周期 ,增加反冲洗频率均提高了单位能耗产水量。     

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.     

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.     

混凝-吸附处理黄河水及对氯消毒中氯衰减的影响

选用2种无机高分子混凝剂聚合氯化铁(PFC)和聚合氯化铝(PAC)处理黄河水,考察了混凝剂的投加量对浊度、UV254、DOC和高锰酸盐指数的去除效果,并结合混凝出水的Zeta电位分析其混凝机制.选择粉末活性炭与混凝联用,研究了混凝剂和吸附剂投加量以及二者的投加顺序对有机物去除效果的影响,并对混凝吸附后出水进行加氯消毒,考察水中残余氯随时间的变化.结果表明,2种混凝剂均有较高的浊度去除率(﹥90%).PAC对UV254、高锰酸盐指数和DOC的去除率分别为29.2%、26.1%和27.9%;PFC对三者的去除率分别为32.3%、23.3%和32.9%.PAC在混凝过程中,电中和作用占主导地位;PFC在混凝过程中,吸附架桥和电中和同时发挥作用.混凝-吸附联用处理黄河水样时,有机物的去除率随混凝剂和吸附剂投加量的增加而升高.先混凝后吸附工艺对UV254和DOC的去除效果优于先吸附后混凝工艺.先使用PAC混凝后吸附对UV254和DOC的去除率分别为95.2%和99.9%;对于PFC,先混凝后吸附对UV254和DOC的去除率分别为90.1%和99.9%.但是先投加粉末活性炭能提高矾花的沉降性能,且处理出水在保持持续消毒效果方面优于前者.     

Effects of ozonation and coagulation on effluent organic matter characteristics and ultrafiltration membrane fouling

Effluent organic matter （EfOM） is the major cause of fouling in the low pressure membranes process for wastewater reuse. Coagulation and oxidation of biological wastewater treatment effluent have been applied for the fouling control of microfiltration membranes. However, the change in EfOM structure by pre-treatments has not been clearly identified. The changes of EfOM characteristics induced by coagulation and ozonation were investigated through size exclusion chromatography, UV/Vis spectrophotometry, fluorescence spectrophotometry and titrimetric analysis to identify the mechanisms in the reduction of ultrafiltration （UF） membrane fouling. The results indicated that reduction of flux decline by coagulation was due to modified characteristics of dissolved organic carbon （DOC） content. Total concentration of DOC was not reduced by ozonation. However, the mass fraction of the molecules with molecular weight larger than 5 kDa, fluorescence intensity, aromaticity, highly condensed chromophores, average molecular weight and soluble microbial byproducts decreased greatly after ozonation. These results indicated that EfOM was partially oxidized by ozonation to low molecular weight, highly charged compounds with abundant electron- withdrawing functional groups, which are favourable for alleviating UF membrane flux decline.     

预涂动态膜强化超滤去除海水中有机物及其对膜污染的影响

以粉末活性炭和硅藻土为涂膜材料,在聚醚砜超滤膜表面形成预涂动态膜,考察了预涂动态膜对海水中有机物的去除效果和作用机制,通过比较分析直接超滤和预涂动态膜过滤海水前后膜表面亲疏水性、形貌结构、粗糙度及膜阻力分布的变化,探讨了活性炭和硅藻土预涂覆对超滤膜污染的影响.结果表明,预涂动态膜可提高超滤膜对海水中溶解有机碳(DOC)和UV_(254)的去除率,活性炭预涂动态膜对海水中DOC和UV_(254)的去除率较直接超滤分别提高11.2%和11.3%.硅藻土预涂膜主要利用超滤膜表面形成的硅藻土滤饼层强化海水中蛋白质类有机物的截留,活性炭对海水中小分子有机物的额外吸附导致海水过滤过程中活性炭预涂膜对有机物的去除效果优于硅藻土预涂膜.与直接超滤相比,预涂动态膜过滤海水后膜表面亲水性更好,膜表面粗糙度更低,膜过滤阻力也更小,活性炭预涂动态膜净化海水时膜过滤总阻力较直接超滤降低50.3%.利用涂膜材料在超滤膜表面形成的滤饼层将超滤膜与有机物进行了"隔离",避免了超滤膜与有机污染物直接接触,降低了小分子有机物在膜孔内的吸附堵塞,能够有效减缓超滤膜的不可逆污染.     

Drinking water production by ultrafiltration of Songhuajiang River with PAC adsorption

In recent years, membrane ultrafiltration （UF） of surface water for drinking water treatment has become a more attractive technology worldwide as a possible alternative treatment to conventional clarification. To evaluate the performance of ultrafiltration membranes for treatment of surface water in North China, a 48-m^2 low pressure hollow fiber membrane ultrafiltration pilot plant was constructed. Ultrafiltration was operated in cross-flow and with powdered activated carbon （PAC） adsorption. Turbidity was almost completely removed to less than 0.2 NTU （below Chinese standard 1 NTU）. It was found that PAC addition enhanced organic matter removal. The combined process of PAC/UF allowed to 41% removal of CODMn, 46% removal of DOC and 57% decrease in UV254 absorbance. The elimination of particles, from average 12000/ml in the raw water to approximately 15/ml in the permeated, was observed. When PAC concentration was below 30 mg/L, backwashing could recovery the membrane flux with backwash interval/backwashing duration of 1/30.     

Drinking water production by uitrafiltration of Songhuajiang River with PAC adsorption

In recent years, membrane ultrafiltration (UF) of surface water for drinking water treatment has become a more attractive technology worldwide as a possible alternative treatment to conventional clarification. To evaluate the performance of ultrafiltration membranes for treatment of surface water in North China, a 48-m2 low pressure hollow fiber membrane ultrafiltration pilot plant was constructed. Ultrafiltration was operated in cross-flow and with powdered activated carbon (PAC) adsorption. Turbidity was almost completely removed to less than 0.2 NTU (below Chinese standard 1 NTU). It was found that PAC addition enhanced organic matter removal. The combined process of PAC/UF allowed to 41% removal of CODMn 46% removal of DOC and 57% decrease in UV254 absorbance. The elimination of particles, from average 12000/ml in the raw water to approximately 15/ml in the permeated, was observed. When PAC concentration was below 30 mg/L, backwashing could recovery the membrane flux with backwash interval/backwashing duration of 1/30.