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.     

黄河干流宁蒙段溶解性有机物组分特征及其与金属离子的相关性

溶解性有机物(dissolved organic matter,DOM)是天然水体的重要组成部分,由于化学极性及所含的官能团不同,其在水体中的化学行为也不同.本研究以黄河干流宁蒙段为研究对象,于2015年4月采集了下河沿至头道拐沿程7个断面的水样,采用XAD系列树脂将DOM分为疏水性酸(hydrophobic acid,HOA)、疏水性碱(hydrophobic base,HOB)、弱疏水性酸(weak hydrophobic acid,WHOA)和亲水性物质(hydrophilic matter,HYI)这4个组分,探讨了DOM组分含量、荧光峰值及其与Pb、Zn、Cu、Cr、As这5种金属离子之间的相关性.结果表明,黄河宁蒙段DOM总量由下河沿至头道拐沿程逐渐增加.各断面DOM腐殖化程度较低,以亲水性的蛋白质类小分子物质(HYI)为主,疏水性酸(HOA)次之,这与黄河沿岸排污导致内源作用增强有关.三维荧光光谱中类腐殖质和类蛋白质荧光峰型显著,且类腐殖质峰沿程逐渐增强,进一步证实了内源污水输入的影响.SPSS相关性分析结果表明,DOM与5种金属离子呈现出不同程度的相关性,其中与Cu离子显著相关;4种组分中HYI与Cu离子的相关性最强,说明二者在迁移转化过程中存在显著相互作用.进一步研究发现,芳香蛋白类物质荧光峰强度随Cu离子浓度的升高而降低,这可能是Cu与亲水性组分中的芳香类蛋白质发生络合产生荧光淬灭效应,从而导致荧光强度降低.     

Insight into removal of dissolved organic matter in post pharmaceutical wastewater by coagulation-UV/H2O2

The removal of four dissolved organic matter (DOM) fractions, non-acid hydrophobics, hydrophobic acids, hydrophilics and transphilics, was achieved by coagulation-UV/H₂O₂ oxidation in post-pharmaceutical wastewater (PhWW). Coagulation with Polyferric chloride (PFC), Polymeric ferric sulfate (PFS) and Polymeric aluminum ferric chloride (PAFC) was studied separately to evaluate the effects of the initial pH and coagulant dosage. The coagulation-UV/H₂O₂ oxidation method resulted in much higher reduction rates for dissolved organic carbon (DOC) (by 75%) and UV₂₅₄ (by 92%) than coagulation or UV/H₂O₂ oxidation alone. The proportion of non-acid hydrophobics, hydrophobic acids, transphilics and hydrophilics removed by coagulation was 54%, 49%, 27% and 12 %, while the combined treatment removed 92%, 87%, 70% and 39%, respectively. Parallel factor analysis (PARAFAC) of fluorescence measurements revealed that the humic-like fluorescent component C4 showed the highest removal (by 44%) during the coagulation stage. After coagulation-UV/H₂O₂ treatment, the humic-like fluorescent component C3 had the highest removal (by 72%), whereas xenobiotic organic fluorescent components C1 and C4 remained recalcitrant to decomposition. Significant correlations (R² > 0.8) between C1 and the hydrophobic acids and non-acid hydrophobics suggested the possibility of using fluorescence spectroscopy as an effective tool to assess variations in DOM fraction treatment efficacy in coagulation-UV/H₂O₂ systems. After the combined treatment, toxic inhibition of cellular activity by post PhWW decreased from 88% to 47% and biodegradability increased from 0.1 to 0.52.     

Characterization of dissolved organic matter as N-nitrosamine precursors based on hydrophobicity, molecular weight and fluorescence

It is very important to identify the dominant precursors for N-nitrosamine formation from bulk organic matter, to enhance the understanding of N-nitrosamine formation pathways in water treatment plants and allow the development of practical treatment technologies. In this study, dissolved organic matter (DOM) from two source waters was fractionated with XAD resins and ultra- filtration membranes. The N-nitrosamine formation potential (FP) (ng of N-nitrosamines formed per mg of dissolved organic carbon (DOC)) from raw water and each fraction were measured and correlated with the fluorescence excitation-emission matrix (EEM), molecular weight (MW) and other assays. The results showed that the hydrophilic fraction had N-nitrosamine FP 1.3 to 3.5 times higher than the hydrophobic fraction from both source waters. The DOM fraction with low MW was the dominant fraction in these two source waters and contributed more precursors for N-nitrosamine formation than the larger MW fraction. The EEM spectra indicated there were notable amounts of soluble microbial products (SMPs) and aromatic proteins in the two studied rivers, which probably originated from wastewater discharge. The SMPs tended to be more closely correlated with N-nitrosodimethylamine formation potential than the other DOM components. Higher N-nitrosamine FP were also related to fractions with lower DOC/DON ratios and lower SUVA 254 values.     

Characterization of dissolved organic matter fractions from Lake Hongfeng, Southwestern China Plateau

With XAD-series and ion exchange resins, dissolved organic matter (DOM) from Lake Hongfeng in Southwestern China Plateau was isolated into 6 fractions, i.e., humic acid (HA), fulvic acid (FA), hydrophobic neutrals (HON), hydrophilic acids (HIA), hydrophilic bases (HIB) and hydrophilic neutrals (HIN). Those fractions were characterized by high performance size exclusion chromatography, fluorescence spectroscopy and UV absorbance. Among the 6 fractions, FA was predominant and accounted for 51% of the total DOM. The weight-average (M_w) and number-averaged (M_n) molecular weight of these fractions ranged from 1688 to 2355 Da and from 1338 to 1928 Da, respectively. A strong correlation was observed between specific UV absorbance at 280 nm, E₂/E₃ (absorbance at 250 nm to 365 nm), and the molecular weight for DOM fractions. UV-Vis fulvic-like fluorescence peaks were found in all fractions. Protein-like fluorescence peaks existed in HON may indicate that microbial activity was severely in Lake Hongfeng. There was a significant relationship between fluorescence intensities and specific UV absorbance at 254 nm for those DOM fractions, suggesting their similar luminescence characteristics. The values of fluorescence index (f_450/500) indicated that hydrophobic fractions may derive from terrestrial sources, and the hydrophilic fractions from microbial and terrestrial origins. Those results suggest that there were inter-relationships between molecular weight, fluorescence and absorbance characteristics, and also subtle consistencies between the hydrophilic and hydrophobic properties and the sources for these 6 fractions from Lake Hongfeng.     

市政污水二级出水中溶解性有机质在紫外/氯处理过程中的转化特性

紫外/氯高级氧化技术是一种新型的水处理技术,可有效氧化去除多类有机污染物,但目前较为缺乏紫外/氯处理真实污水过程中溶解性出水有机质（dEfOM）转化特性的研究.采用紫外光谱、荧光光谱和傅里叶变换离子回旋共振质谱（FT-ICR-MS）探究了两个市政污水二级出水中dEfOM在紫外/氯处理过程中的转化特性,同时对该过程中形成的氯代副产物（Cl-BPs）进行了分析.结果表明,紫外/氯可以有效去除dEfOM中的芳香族化合物和荧光物质,且大部分物质只是发生了化学转化而非矿化,其中主要荧光组分蛋白质最先发生反应;部分CHOS类物质发生降解并生成CHO类物质,该过程优先去除大分子不饱和及还原性物质,并生成小分子饱和及氧化性物质.此外,紫外/氯处理使得三卤甲烷和卤乙酸的产生量明显增加,处理后的两个二级出水中分别检测出255种和133种Cl-BPs.利用分子质量差异分析共鉴别出了12对基于亲电取代和43对基于加成反应的前体物-反应产物对.本研究可为紫外/氯技术的实际水处理应用提供基础信息参考.     

猪场废水厌氧消化液后处理过程中DOM变化特征

为了快速表征猪场废水厌氧消化液的后处理过程中有机物的特性变化,利用离子色谱、荧光光谱和紫外光谱方法对水解酸化-好氧反应器内溶解性有机物(DOM)时空变化进行了系统分析.水解酸化反应器进水2 h和循环1 h后,有机酸产生的总量分别达到283.6 mg/L和305.5 mg/L,随后降低,并稳定在200 mg/L左右,而在...     

厌氧-缺氧-好氧处理出水中溶解性有机物组分的特征分析

本研究利用XAD-8大孔树脂对某城市污水处理厂的厌氧-缺氧-好氧(A2O)工艺出水中的溶解性有机物进行了组分分离,分析了各组分的溶解性有机碳(Dissolved organic carbon,DOC)、紫外-可见光谱和遗传毒性.结果表明,污水中亲水性物质和疏水酸性物质的DOC含量分别占总DOC含量的65%和24%.亲水性物质组分中的芳香族化合物含量显著高于其它组分,但是单位质量的亲水性物质、疏水酸性物质和疏水碱性物质中的芳香族化合物含量相近.污水具有一定的遗传毒性,主要遗传毒性物质为亲水性物质和疏水酸性物质,而疏水碱性物质和疏水中性物质则未检出遗传毒性.     

夏季巢湖入湖河流溶解性有机质来源及其空间变化

使用紫外-可见光吸收光谱（UV-vis）和三维荧光光谱-平行因子分析法（EEM-PARAFAC）,分析了2019年夏季巢湖流域丰乐河、杭埠河、岐阳河、兆河和南淝河水体溶解性有机质（dissolved organic matter,DOM）的来源及其空间变化.结果表明,南淝河DOM吸收特征参数SUVA₂₅₄显著低于其它河流,而光谱斜率比S_R显著高于杭埠河,表明城市污染物径流排入降低了南淝河水体DOM的芳香性,但对其分子量影响较低.南淝河DOM荧光指数（FI）和生物源指数（BIX）大于其它河流,而腐殖化指数（HIX）低于其它河流,指示其DOM自生源高于其它河流.使用EEM-PARAFAC从河流DOM中提取出4种类腐殖质组分（C1~C4）和2种内源类蛋白荧光组分（C5、C6）,其中,类腐殖质组分包括陆源有机质（C1、C3和C4）和微生物降解产物（C2）.沿河流方向,5条河流河水溶解性有机碳（dissolved organic carbon,DOC）、 a（355）和DOM荧光组分呈不同的空间变化特征,其中丰乐河、杭埠河、岐阳河和兆河DOM受农田土壤径流输入影响明显,而南淝河DOM主要受城市污染物径流和污水处理厂出水影响.     

DNAN的UV/H2O2氧化及影响因素研究

作为钝感炸药的重要成分,DNAN（2,4-二硝基茴香醚）可以在炸药合成中替代TNT。随着对含DNAN废水的关注增多,发展了几种处理含DNAN废水的方法。其中,UV/H²O²氧化被证明是一种很有效的处理废水中DNAN的方法。本研究开展了DNAN降解的一系列批处理实验,研究碳酸根、初始pH和H²O²剂量对DNAN降解过程的影响。分别采用DI水（去离子水）和自来水配置与含DNAN废水相同浓度的DNAN溶液进行处理,比较和分析DNAN的降解过程和影响因素。结果显示：DI水溶液中DNAN的降解速率要快于自来水溶液,表明碳酸根和初始pH会影响DNAN的降解过程。配置溶液中DNAN的降解速率快于含DNAN废水中DNAN的降解速率,因为废水其他有机物的存在会与DNAN形成竞争。DNAN废水中的氮都被UV/H²O²氧化为硝态氮,表明该方法是处理污水中DNAN的有效技术。另外,溶液中的碳酸根、初始pH、H²O²剂量和其他有机物成分都会影响DNAN的降解过程。研究结果为DNAN废水处理的最优降解条件确定提供理论支撑。     

微生物降解影响下湖泊草源DOM与重金属的相互作用

通过微生物降解实验以及荧光滴定法研究草源溶解性有机质（DOM）光谱特性的不同以及铜（Cu）与草源DOM在微生物降解影响下的相互作用.三维荧光光谱结合PARAFAC分析显示,草源DOM含有3个荧光组分,新鲜的草源DOM以类蛋白质组分C2为主,微生物降解之后类腐殖质组分C1和C3成为草源DOM中的主要物质.二维相关光谱（2D-COS）,表明类蛋白物质在微生物降解过程中比类腐殖物质有着更高的敏感度和更快降解速率.并且随着Cu的增加,草源DOM中所有组分的荧光强度在微生物降解前后均发生明显猝灭.草源DOM原始样品中类腐殖质组分的络合常数大于类蛋白质组分,说明相比于类蛋白质组分,原始草源DOM中的类腐殖质组分有着更高的金属结合能力.而类蛋白质组分的络合常数在微生物降解之后的草源DOM中却高于类腐殖质组分.微生物降解对草源DOM的光谱特性以及金属结合能力有着显著影响,并对湖泊中重金属的生物有效性以及生态风险有着重要的意义.     

UV/H2 O2法对印染废水生化出水中不同种类有机物的去除效果

采用UV/H2O2高级氧化法对印染废水生化出水的处理进行研究,探讨了不同反应时间、H2O2投加量、反应初始pH值等因素对UV254,ADMI7.6、DOC和COD去除效果的影响.结果表明,以UV254、ADMI7.6、DOC和COD的去除率为筛选依据,确定出最佳参数组合为:反应初始pH值为原水pH 7.4～8.1,H2O2投加量为4.5 mmol.L-1,紫外光照射时间为50 min,在最佳处理条件下,UV254、ADMI7.6、DOC和COD的去除率分别达到77%、94%、40%和69%.通过XAD-8/XAD-4吸附树脂联用技术将印染废水生化出水中溶解性有机物分为疏水酸、非酸疏水物质、弱疏水物质及亲水物质4类有机物,研究了UV/H2O2氧化工艺对生化出水中各种有机物及色度的去除效果.实验结果表明,对于该印染废水的生化出水,疏水性物质是引起色度的主要物质,所占比例以ADMI7.6表征时为92%,其中以非酸疏水物质的贡献最大,达到53%.UV/H2O2高级氧化法处理此水样中的弱疏水性有机物、疏水酸和非酸疏水物质均有较好的处理效果,对亲水性有机物的处理效果较差.实验表明,相对分子质量>10 000的大分子有机物对DOC和ADMI7.6的去除贡献较大,对UV254的去除贡献接近一半.     

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.     

天然日光辐照下两江交汇处溶解性有机质(DOM)光漂白过程：以涪江-嘉陵江为例

利用三维荧光光谱手段,结合紫外-可见吸收光谱,分析了涪江(FJ)、嘉陵江(JLJ)及两江交汇处(FJ-JLJ)溶解性有机质(DOM)在太阳辐照下的光漂白过程.结果表明,在夏季短期太阳辐射作用下,所有样品的有色溶解性有机质(CDOM)浓度[a(280)]和荧光峰A、C、M、T均发生了较明显光漂白,降解程度大小顺序为JLJ>FJ-JLJ>FJ.3个采样河段DOM光漂白性质因采样水域周边土地利用类型不同、江水汇合的稀释作用等影响而存在一定差异.以森林系统为陆源输入的JLJ样本光漂白活性最高,城市输入占主导的FJ最低,两江汇合样本居中.DOM经日光辐照后,光谱斜率S和吸光度比值A250/A350增大,腐殖化指数HIX减小,它们可作为光漂白过程中DOM性质变化指标.光漂白过程中,几乎所有样本呈现出陆源特征向自生源特征转化的趋势,尤其IT/IC先降低后显著增加,因此光漂白过程可能会夸大DOM的内源贡献,同时对利用IT/IC评估水体人为影响程度时产生干扰.另外,吸收和荧光光谱参数在评估DOM光漂白过程中结构组分变化的一致性,进一步证明了采用两种互补的光谱手段对DOM地化特征进行辨析的可行性.     

微生物降解影响下湖泊草源DOM与重金属的相互作用

通过微生物降解实验以及荧光滴定法研究草源溶解性有机质（DOM）光谱特性的不同以及铜（Cu）与草源DOM在微生物降解影响下的相互作用.三维荧光光谱结合PARAFAC分析显示,草源DOM含有3个荧光组分,新鲜的草源DOM以类蛋白质组分C2为主,微生物降解之后类腐殖质组分C1和C3成为草源DOM中的主要物质.二维相关光谱（2D-COS）,表明类蛋白物质在微生物降解过程中比类腐殖物质有着更高的敏感度和更快降解速率.并且随着Cu的增加,草源DOM中所有组分的荧光强度在微生物降解前后均发生明显猝灭.草源DOM原始样品中类腐殖质组分的络合常数大于类蛋白质组分,说明相比于类蛋白质组分,原始草源DOM中的类腐殖质组分有着更高的金属结合能力.而类蛋白质组分的络合常数在微生物降解之后的草源DOM中却高于类腐殖质组分.微生物降解对草源DOM的光谱特性以及金属结合能力有着显著影响,并对湖泊中重金属的生物有效性以及生态风险有着重要的意义.     

UV/O3-Na2S2O8处理活性炭再生冷凝废水效能及机理

过热蒸汽法再生活性炭的过程中会产生大量含难降解有机物的冷凝废水,为去除冷凝废水中难降解COD,提高可生化性,采用紫外/臭氧活化过硫酸盐（UV/O₃-Na₂S₂O₈）氧化体系对活性炭再生冷凝废水进行处理,考察了O₃投加量、初始pH和Na₂S₂O₈投加量等因素对有机物处理效能的影响,并采用红外光谱、紫外-可见光谱和三维荧光等表征手段探究了冷凝废水处理过程中的变化机理。结果表明:当O₃投加量为30 mg/L,pH值为9.0,Na₂S₂O₈投加量为0.4 g/L时,在120 min内对冷凝废水的COD去除率达到82.1%,色度（CN）去除率达到86.3%。冷凝废水可生化性得到提高,BOD₅/COD值由0.17提升至0.46。由冷凝废水溶解性有机物（DOM）的表征可知,DOM中的腐殖质和发色基团被持续氧化,芳构化程度降低,色氨酸类有机物得到有效去除。结论表明,UV/O₃-Na₂S₂O₈氧化体系可有效去除冷凝废水中的难降解有机物。     

Dissolved organic matter removal using magnetic anion exchange resin treatment on biological effluent of textile dyeing wastewater

This study investigated the removal of dissolved organic matter（DOM） from real dyeing bio-treatment effluents（DBEs） with the use of a novel magnetic anion exchange resin（NDMP）.DOMs in two typical DBEs were fractionized using DAX-8/XAD-4 resin and ultrafiltration membranes. The hydrophilic fractions and the low molecular weight（MW）（〈3 kDa） DOM fractions constituted a major portion（〉50%） of DOMs for the two effluents. The hydrophilic and low MW fractions of both effluents were the greatest contributors of specific UV254absorbance（SUVA254）,and the SUVA254 of DOM fractions decreased with hydrophobicity and MW. Two DBEs exhibited acute and chronic biotoxicities. Both acute and chronic toxicities of DOM fractions increased linearly with the increase of SUVA254 value. Kinetics of dissolved organic carbon（DOC） removal via NDMP treatment was performed by comparing it with that of particle active carbon（PAC）. Results indicated that the removal of DOC from DBEs via NDMP was 60%,whereas DOC removals by PAC were lower than 15%. Acidic organics could be significantly removed with the use of NDMP. DOM with large MW in DBE could be removed significantly by using the same means. Removal efficiency of NDMP for DOM decreased with the decrease of MW. Compared with PAC,NDMP could significantly reduce the acute and chronic bio-toxicities of DBEs. NaCl/NaOH mixture regenerants,with selected concentrations of 10% NaCl（m/m）/1%NaOH（m/m）,could improve desorption efficiency.     

腐蚀电池-Fenton处理渗滤液溶解性有机物光谱特征

为了研究垃圾渗滤液中溶解性有机物（DOM）在腐蚀电池-Fenton（CCF）深度处理过程中的去除特性,采用XAD-8和XAD-4树脂将DOM分成5种组分（亲水性有机物HPI、疏水性有机酸HPO-A、过渡亲水性有机酸TPI-A、疏水性中性有机物HPO-N、过渡亲水性中性有机物TPI-N）,并用紫外和荧光光谱对各组分的降解...     

紫外活化过硫酸盐降解水中三氯蔗糖动力学和机制

以新兴污染物人工甜味剂三氯蔗糖（SUC）为对象,研究紫外活化过硫酸盐（UV/PS）对其的降解效果.考察UV光强、PS投加量、溶液初始pH值和阴离子浓度等因素的影响,解析UV/PS降解SUC过程中的降解产物并评估其生态毒性.结果表明,对比单一UV和单一PS,UV/PS降解SUC效果更为明显,SUC降解反应速率常数随光强、PS投加量增加而增大,中性条件更有利于SUC降解,背景离子NO₃^-和HCO₃^-对UV/PS降解SUC有一定的抑制作用,而Cl^-和SO₄^2-促进降解过程.基于高分辨质谱HRMS和GC-MS解析出16种中间产物,降解过程主要涉及羟基化、氧化和醚裂解等反应.发光细菌毒性实验和ECOSAR预测结果表明,UV/PS降解SUC过程中会产生毒性高于母物质的中间产物,对生态环境存在潜在威胁.     

微气泡臭氧化预处理实际制药废水去除SS和有机物性能

采用臭氧微气泡预处理实际制药废水,并与氮气微气泡、臭氧普通气泡和氮气普通气泡处理过程比较,考察悬浮固体（SS）和有机物去除过程和性能.结果表明,臭氧微气泡存在强吸附-气浮-氧化作用,显著增强SS去除能力,60 min时SS去除率可达到81.67%,同时SS粒径减小,SS表面负电荷转变为正电荷.微气泡臭氧化具有强·OH氧化作用,显著增强有机物降解去除能力,60 min时溶解性COD （SCOD）去除率可达到36.60%,且SS去除可加速SCOD去除,UV₂₅₄去除率可达到36.91%,同时可生化性改善和生物毒性消除作用明显.三维荧光和GC-MS分析表明,微气泡臭氧化可有效氧化破坏废水中复杂结构大分子有机物,显著降低废水中有机物芳香性.微气泡臭氧化可为高浓度难降解实际制药废水提供高效可行的预处理手段.