臭氧氧化敌草隆生成亚硝基二甲胺的研究

初步探究了敌草隆在臭氧氧化下生成毒性更强的消毒副产物亚硝基二甲胺(NDMA)的可能性及机理。结果表明,臭氧氧化降解敌草隆过程中的NDMA生成问题不容忽视,NDMA生成量随敌草隆初始浓度增加而升高,并且随反应时间的延长迅速升高。中性(pH=7.5)条件下敌草隆降解速率虽然略慢,但反应15.0min仍能达到较高的敌草隆去除率,同时可以抑制NDMA的大量生成。自由基清除剂叔丁醇共存可以显著降低NDMA的生成。NDMA生成途径为:敌草隆被臭氧氧化成中间产物二甲胺后,二甲胺在臭氧和·OH共同作用下生成NDMA。     

MBR出水氯、紫外、臭氧单独与组合消毒

采用氯、紫外和臭氧单独与2种组合工艺对MBR工艺中试出水进行了消毒实验,研究了不同消毒方式对指示性微生物的去除效果以及消毒副产物三卤甲烷(THMs)生成量随有效氯投加量的变化.结果表明,组合工艺消毒效果明显优于单独消毒效果,紫外剂量为25 mJ/cm2与有效氯投加量为3 mg/L的紫外与氯组合、臭氧投加量为6 mg/L与有效氯投加量为4 mg/L的臭氧与氯组合2种工艺消毒后出水中的总大肠菌群指标均满足《污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T 18920-2002)的要求.THMs生成量随着有效氯投加量的增加而增加.相对紫外与氯组合消毒,臭氧与氯组合消毒可以大幅度降低THMs生成量,有效氯投加量为4 mg/L时,THMs生成浓度为14.11 μg/L,比氯单独消毒过程降低了37.19%.     

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,EfOM)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,EfOM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EfOM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 kDa的有机物组分被完全氧化分解,10 kDa< MW< 100 kDa和1 kDa< MW< 10 kD的有机物组分含量总体呈下降趋势,而MW<1 kDa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,EfOM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。     

O_3和ClO_2氧化NDMA前体的动力学和产物生成规律

以4种含有二甲胺(DMA)官能团的药物和个人护理品(PPCPs)为研究对象,通过研究其降解反应动力学和氧化产物生成规律,确定臭氧(O_3)和二氧化氯(ClO_2)对N-亚硝基二甲胺(NDMA)生成势的控制效果。O_3氧化PPCPs的二级反应速率常数(k)为10~5~10~6(mol·s)~(-1),ClO_2氧化PPCPs的k为10~1~10~2(mol·s)~(-1),ClO_2与O_3均可去除PPCP类NDMA前体。O_3与PPCP反应生成氮加氧产物,加氧在DMA官能团的氮上,该氮加氧产物不再具有NDMA生成势,且O_3与PPCP摩尔比为1:1时,加一氧产物的生成量最大。ClO_2与PPCPs反应时生成去DMA基产物,脱落的DMA也具有NDMA生成势,ClO_2氧化产物仍具有NDMA生成势,且ClO_2与PPCPs的摩尔比为3:1时,去DMA基产物生成量最大。O_3氧化可满足对NDMA生成势的控制,但ClO_2氧化不能满足对NDMA生成势的控制。     

臭氧氧化二级出水回用于选矿浮选的适用性

为优化干旱矿区浮选单元的取水结构,降低市政污水处理厂二级出水的回用风险,以内蒙古某铜钼矿为代表性研究对象,采用臭氧氧化工艺对该区域市政污水处理厂二级出水进行深度处理,探讨其对水中病原微生物的去除效果,研究处理后的二级出水对浮选指标的影响以及相应的健康风险,评估氧化处理工艺的二级出水回用于选矿浮选单元的适用性。结果表明,二级出水中大肠杆菌浓度具有明显的季节分布性,最高浓度可达3.85 ×10⁶ 个·mL⁻¹,轮状病毒检出率为77.78%,直接回用具有一定风险;而且浮选用水的水质对浮选指标影响较大,随着COD、悬浮物浓度的下降,精矿中铜、钼的品位和回收率相应增加,浮选指标得到改善;采用臭氧氧化处理工艺二级出水,在臭氧投加量为6 mg·L⁻¹、氧化时间为10 min、不调节pH的情况下,二级出水中粪大肠杆菌衰减率可达3.44lg 个·L⁻¹。在该工艺条件下,使用处理后的二级出水进行浮选,浮选产品指标合格,且粪大肠杆菌单次暴露感染风险为4.71×10⁻⁸~1.35×10⁻⁶,年暴露感染风险为1.59×10⁻⁶~4.70×10⁻⁴,均为可接受水平。     

城市污水厂二级处理出水深度处理组合工艺研究

为了研究臭氧-曝气生物滤池二级处理出水深度处理组合工艺的处理效果,采用臭氧-曝气生物滤池(biological aerated filter, BAF)组合工艺对城市污水处理厂二级生化处理出水进行深度处理。结果表明,组合工艺对造成水中色度的主要物质腐植酸和富里酸类有机物和嗅味物质中的二甲基三硫和二甲基异莰醇(MIB)能够进行有效去除。臭氧氧化能够显著提高后续BAF单元对COD_Mn的去除。在进水COD_Mn6~8 mg/L、色度为25~30度、浊度约为8 NTU的条件下,当臭氧投加量为5~6 mg/L、BAF的水力停留时间为1~1.5 h时,出水COD_Mn< 5 mg/L、色度<5度、浊度<1 NTU,出水水质可满足生产工艺对回用水的水质要求。     

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。     

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%.     

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.     

饮用水中含氮消毒副产物卤代腈(氰)的生成特性与控制研究进展

卤代腈(氰)是水处理过程中产生的一类含氮的氯化消毒副产物。鉴于这种物质有极强的致畸和致突变性,其细胞毒性也远大于三卤甲烷和卤乙酸等常规消毒副产物,因此成为近年来饮用水中颇受关注的含氮消毒副产物种类之一。卤代腈(氰)在水厂出厂水中被大量检出,其质量浓度基本维持在μg/L,而采用氯胺消毒的出厂水中其浓度明显高于自由氯消毒方式。重点对卤代腈(氰)的物质种类、理化特性、遗传毒性、生产机制、检测方法及控制方法进行综述。鉴于多数卤代腈(氰)类消毒副产物均具有含量低、亲水性强等特点,若生成将难以在饮用水处理工艺中有效去除,因此如何有效控制其生成是卤代腈(氰)研究的主要发展方向。     

饮用水臭氧氧化处理过程中溴酸根的产生及控制

论述了给水处理中溴酸根（BrO3-）的健康危害、产生机理、影响因素及其控制和去除方法。采用臭氧氧化处理含溴离子（Br-）水时,会产生以BrO3-为主的臭氧化副产物。BrO3-的生成与Br-初始浓度、臭氧投加量、水温、无机碳浓度、水中天然有机物（NOM）的种类和浓度、以及水的pH值等因素有关。目前研究较多的削减BrO3-...     

臭氧降解选矿药剂丁基黄药的实验研究

采用臭氧氧化去除水中的丁基黄药,研究了臭氧氧化丁基黄药的影响因素,考察了反应溶液的初始pH值、臭氧投加量、反应物初始浓度、自由基抑制剂对丁基黄药降解率的影响。结果表明,pH值、臭氧投加量越高,丁基黄药降解率越高,随着丁基黄药初始浓度的升高,丁基黄药的去除效率会下降,但绝对去除量会升高。碳酸氢根和叔丁醇能在一定程度上降低丁基黄药的降解效率。同时讨论了体系中COD、TOC、UV254、pH和电导率的变化情况,结果表明臭氧氧化很难将体系中的COD和TOC大幅度降低,反应体系pH随氧化时间的增加而降低的,GC—MS分析表明,丁基黄药氧化的臭氧化产物为醇类和羧酸类物质。     

可吸附有机卤化物的深度处理实验研究

可吸附有机卤化物（AOX）是人为污染的重要标志之一,北京高碑店污水处理厂二级出水中约90％的AOX为可吸附有机氧化物（AOCl),研究了自氧氧化,粒状活性炭吸附,粉末活性炭吸附3种深度处理工艺对二级出水中AOX的去除作用,臭氧的氧化反应最多可去除约38％的AOX,粒状活性炭床可运行3200床体积,吸附容量为0.14mgAOX/g GH-16型活性炭,投加木质粉末活性炭200mg/L及25mg/L的聚合氯化铝,能去除24．7％的AOX。     

臭氧催化氧化处理化学镀镍废水

采用臭氧催化氧化工艺处理化学镀镍废水,以Fe₂O₃-TiO₂-MnO₂/A1₂O₃作为臭氧催化剂,考察了不同反应条件下臭氧催化氧化对化学镀镍废水的影响。结果表明,在初始pH为9,臭氧投加量为300 mg·L⁻¹,反应时间为60 min的最佳反应条件下,水中COD可从532 mg·L⁻¹下降至285 mg·L⁻¹,去除率达到46.4%。臭氧催化氧化对化学镍具有较好的破络效果,在初始pH为9,臭氧投加量为200 mg·L⁻¹,反应为60 min后进行混凝过滤,水中镍的去除率可达到86.7%。紫外全波段扫描分析发现,经臭氧催化氧化后,各波段的吸收峰均有大幅度下降,位于254 nm和320 nm处的吸收峰基本消失,说明水中的苯环类物质和共轭结构被破坏。经臭氧催化氧化后,废水的生物毒性大幅降低,废水的可生化性提高,出水B/C由原来的0.12提高到0.36,为后续进一步生化处理提供了条件。     

臭氧微气泡曝气生物膜反应器深度处理校园污水运行性能

采用臭氧微气泡曝气生物膜反应器(MOABR)对实际校园污水二级生化处理出水进行深度处理,考察了臭氧投加量对MOABR运行性能和生物膜活性的影响,并与传统曝气生物滤池(BAF)深度处理工艺进行比较。结果表明,MOABR工艺中,臭氧微气泡曝气处理效果优于空气微气泡曝气,臭氧投加量对MOABR运行性能有明显影响。在臭氧投加量与进水COD比值(O/C)为0.007 1时,MOABR运行性能最优,COD去除率及去除负荷分别为61.7%、2.25kg/(m~3·d),氨氮去除率及去除负荷分别为17.4%、0.32kg/(m~3·d),臭氧投加量过高对生物膜活性有抑制作用。MOABR处理能力显著高于BAF,在最优臭氧投加量条件下(O/C为0.007 1),MOABR平均COD去除负荷为BAF的2.5倍,平均氨氮去除负荷为BAF的1.7倍。MOABR中微气泡臭氧氧化的作用为改善废水可生化性,COD的去除仍主要依靠生物降解实现。     

絮凝沉淀+臭氧氧化工艺深度处理印染废水二级出水

以实际印染厂二级生化出水为处理对象,以COD、色度、UV254为评价指标,采用先絮凝沉淀后臭氧氧化及先臭氧氧化后絮凝沉淀2种工艺分别进行印染废水深度处理实验。结果表明,当进水水质为:COD 80~120 mg/L、UV2540.30~0.70、色度72~84倍,在絮凝剂投加量为13.5 mg/L、臭氧投加量为16 mg/L、氧化反应30 min时,先絮凝沉淀后臭氧氧化工艺出水的COD、UV254、色度平均值分别为45.1 mg/L和0.11、4倍;在臭氧投加量为16 mg/L、氧化反应30 min、絮凝剂投加量为10.1 mg/L时,先臭氧氧化后絮凝沉淀工艺出水的COD、UV254、色度分别为45 mg/L和0.10、4倍,说明2种工艺均是可行的,且先臭氧氧化后絮凝沉淀为较优工艺。     

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。     

水源地生态工程对消毒副产物生成的影响

水源地生态工程可改善饮用水水源水质,但其中的水生生物代谢物可能是消毒副产物(DBPs)前体物的来源。本文构建现场实验装置探究了水源地生态工程对原水水质的影响及原水中主要消毒副产物前体物的来源,考察了氯投量、温度以及pH对香蒲根分泌物、菰根分泌物和鲢鱼排泄物氯化后消毒副产物生成的影响。结果表明,实验装置对NH₄⁺-N、TN和TP的平均总去除率分别为74.93%、53.98%和73.02%,总DOC沿程增加。溶解性有机物(DOM)中分子质量分布在<500 Da的DOC含量总体上呈沿程减少的趋势,>3 000 Da的DOC沿程有所增加。总三卤甲烷生成势(TTHMFP)和总卤乙酸生成势(THAAFP)沿程呈现增加的趋势,分子质量<3 000 Da的有机物中TTHMFP和THAAFP沿程有所下降,分子质量>3 000 Da的TTHMFP和THAAFP呈沿程增加的趋势。考察了装置中3种水生生物代谢物经氯化后得到的二氯乙酸(DCAA)、三氯乙酸(TCAA)、三氯甲烷(TCM)和二氯乙腈(DCAN)4种消毒副产物生成势,均随着氯投量和温度的增加而升高,主要消毒副产物为TCAA。酸性条件有利于抑制DCAA和TCM的生成,碱性条件有利于抑制TCAA的生成,DCAN的生成量总体上随着pH的升高呈现先上升后下降的趋势。     

焦化废水臭氧催化氧化过程的污染物降解特征

为了考察焦化废水臭氧催化氧化深度处理过程中污染物的降解特征,对处理过程中的废水进行了COD、TOC、BOD、紫外可见光谱、高效液相色谱、气相色谱-质谱联用（GC-MS）和凝胶色谱等多种分析。结果表明：经臭氧催化氧化处理后,废水的COD、TOC和UV254均降低,降低速度大小为UV254 >COD >TOC;臭氧催化氧化可提高废水的可生化性,但氧化时间进一步延长,可生化性反而降低;液相色谱表明非极性物质优先得到去除;凝胶色谱表明分子量较小的物质优先去除;GC-MS结果表明焦化废水混凝出水中主要成分为苯酚类、杂环化合物、多环芳烃及其衍生物,臭氧催化氧化处理后这些化合物都得到有效降解。     

羟基氧化铁催化臭氧氧化去除水中阿特拉津

以实验室制备的羟基氧化铁(FeOOH)为催化剂,研究了其催化臭氧氧化去除水中痕量阿特拉津的效能,并对影响催化效果因素及降解机理进行了探讨。在本实验条件下,反应8 min时催化氧化阿特拉津的去除率比单独臭氧氧化高出63.2%,而FeOOH对阿特拉津的吸附量很小,结果表明,FeOOH对臭氧氧化水中的痕量阿特拉津具有明显的催化活性。探讨了催化剂投量、pH、阿特拉津初始浓度和重碳酸盐碱度对催化氧化阿特拉津的影响。催化剂最佳投量为150 mg/L,去除率随pH和阿特拉津初始浓度的增加而升高,重碳酸盐浓度为200 mg/L时催化作用受到明显抑制。通过研究叔丁醇对催化反应的影响间接推断了催化反应的机理,叔丁醇作为羟基自由基抑制剂有效地抑制了水中羟基自由基的生成和它对阿特拉津的氧化反应,间接证明这种催化作用遵循羟基自由基的反应机理。