不同垃圾渗滤液组合处理工艺中DOM的变化特征

为了快速表征垃圾渗滤液处理过程中有机物的特性变化,分别采用紫外光谱和三维荧光光谱对2种垃圾渗滤液处理工艺不同单元溶解性有机物(DOM)的变化进行了系统分析。结果表明,二级RO和厌氧+好氧+MBR+NF+RO工艺对渗滤液COD和NH3-N的去除率分别为98.7%、99.0%和98.8%、98.6%。随着处理过程的进行,2个处理工艺中DOM的SUVA254、E253/E203分别由0.74、0.33和0.46、0.12下降至0.015、0.014和0.010、0.012,有机物的芳香性和不饱和性下降,脂肪链芳香烃化合物开始增加。不同处理阶段渗透液DOM三维荧光光谱表明,随着处理过程的进行,类富里酸和类蛋白物质的含量逐渐下降,芳构化程度开始降低。其中二级RO系统对渗滤液中类富里酸物质的去除效果较好,而厌氧-好氧-MBR-NF-RO工艺中,类酪氨酸物质主要通过微生物降解去除,NF和RO膜对类富里酸和类腐殖酸物质的截留效果较好。     

改良型AO法组合工艺中有机物的三维荧光分析

采用三维荧光(EEM)光谱技术,对上海竹园第二污水处理厂改良型AO法组合工艺运行过程中的各种溶解性有机物(DOM)进行分析,并对比研究传统好氧活性污泥法曝气池出水和A/O脱氮工艺硝化池出水DOM的EEM光谱的迁移变化特性.结果表明,各种DOM中主要的荧光物质有类蛋白质(荧光峰A和B)及类腐殖质(荧光峰C),经改良型AO法组合工艺处理后,荧光峰的强度降低了14％～60％,同时类蛋白质和腐殖质的结构也发生了变化;腐殖酸溯源表明DOM中的腐殖酸以微生物代谢产生的带有荧光基团的腐殖酸类为主.     

鸡粪堆肥水溶性有机物转化特性研究

采用离子色谱和三维荧光光谱,分别对鸡粪堆肥不同阶段水溶性有机物(DOM)中典型小分子有机酸、磷酸和荧光有机物进行了研究。分析显示,所研究的7种酸(乙酸、琥珀酸、苹果酸、草酸、柠檬酸、酒石酸及磷酸)中,苹果酸的含量最高(1 000 mg/L),草酸的浓度最低(3 mg/L),琥珀酸和柠檬酸未检测到。随着堆肥的进行,各种酸的含量先上升而后下降,堆肥结束降至最低;堆肥过程样品所有荧光峰强度之和与COD达到显著相关(R=0.917,P0.05),类蛋白荧光峰强度与总荧光峰强度的比值不断降低,而类富里酸荧光峰强度与总荧光峰强度的比值不断上升。结果表明,堆肥过程小分子有机酸主要出现在堆肥中期;类蛋白荧光强度或类富里酸荧光强度与总荧光强度之比可以有效表征堆肥腐熟过程。     

生物强化组合工艺处理河水的三维荧光及生物多样性分析

通过对受污染地表水进行生物滤池-臭氧预氧化-生物活性炭滤池工艺处理,考察生物强化条件下该项工艺对河水中主要污染物的净化效果,并采用EEM光谱技术进行了溶解性有机物变化和去除规律分析,利用PCR-DGGE技术进行各单元中微生物多样性对比分析。结果表明,生物强化组合工艺系统出水水质主要指标已达到/接近地表水环境质量标准(GB 3838-2002)Ⅳ类限值,生物强化滤池填料中微生物多样性指数和物种数均高于其他工艺单元。受污染河水DOM中主要的荧光物质有类芳香族蛋白质(荧光峰A、B和E)及类腐殖酸(荧光峰C)及类富里酸(荧光峰D),其中,A峰、B峰与E峰的中心位置分别位于225/340 nm、275/336 nm和225/298 nm,各特征荧光峰强度发生明显改变表明,污水中溶解性有机物的含量随系统处理过程而变化。     

SBR-混凝处理渗滤液过程中有机物的变化特征

考察了SBR-混凝组合工艺对垃圾渗滤液中溶解性有机物(DOM)不同分子量区间物质及组分腐殖酸(HA)、富里酸(FA)和亲水性有机物(Hy I)的去除效果,同时利用傅里叶红外光谱及三维荧光光谱对处理过程中DOM各组分变化特性进行了分析。结果表明,组合工艺对表观分子量为2 000~4 000及2 000的DOM去除率分别为89.3%和72.1%;对渗滤液DOM组分HA、FA和Hy I的去除率分别为-52.0%、73.1%和77.1%。红外光谱显示,DOM各组分都含有醇、羧酸、脂等多种有机物,SBR对糖、醇、羧酸等去除效果较好,而混凝对脂肪族及芳香族化合物去除效果较好;三维荧光光谱分析表明,经组合工艺处理,DOM各组分荧光峰强度及复杂化程度明显降低,且SBR工艺对色氨酸等类蛋白物质去除效果较好,混凝工艺对类腐殖酸、类富里酸等大分子物质的去除效果较好。     

不同密度沉水植物腐解过程中水体DOM变化特征

选取白洋淀淀区的泥、水以及晒干的优势沉水植物金鱼藻、轮藻为研究对象,设置6个密度梯度模拟实验,分别于实验进行的50 d和100 d采集水样,运用紫外和荧光光谱技术研究沉水植物腐解阶段水体中溶解性有机质(DOM)的变化。结果显示,同步荧光光谱中,类蛋白峰荧光强度的变化不具规律性,类腐殖质峰荧光强度随密度的增加呈上升趋势,I2/I1的值随着密度的增加或时间的推移均逐渐增大;三维荧光光谱中,随着密度的增加,类富里酸荧光峰A和C的强度逐渐增加,而类色氨酸荧光峰T1的强度变化不大,腐解植物的密度大于3 kg/m3时各组均产生了类海洋腐殖质荧光峰B且强度随密度的增加逐渐增强,C峰的强度与水样中的COD和TP呈显著正相关;紫外光谱测定中,A253/A203的值随着密度的增加或时间的推移而逐渐增大,水体中的芳香族化合物也增多。     

垃圾渗滤液处理工艺中有机污染物的三维荧光光谱

利用荧光发射和三维荧光光谱研究了三峡库区某垃圾堆场的渗滤液及其处理工艺出水溶解性有机质(DOM)的荧光光谱特性。堆场渗滤液的DOM含有类酪氨酸、色氨酸及紫外区类富里酸,特征荧光峰中心位于E_x/E_m=275 nm/305 nm,为高激发波长类酪氨酸,与前人的研究结果并不一致,这可能与垃圾的堆放期有关。渗滤液和各处理工艺出水的荧光指数f_450/500均大于1.9,表明腐殖质主要为微生物源。渗滤液在处理前后荧光峰特征和强度均发生明显改变,类蛋白荧光强度与DOC值变化趋势基本一致。生化处理工艺中,类蛋白荧光强度降低了66.4%～95.5%,紫外区类富里酸荧光强度只降低了28.8%,显示类蛋白质具有良好的可生化性,而类富里酸相对较难生化降解。三维荧光光谱能反映渗滤液处理过程中污染物的种类、性质和数量等变化信息,能快速地进行定性分析、定量评价。     

沸石生物联合吸附再生工艺中溶解性有机物的特性变化

利用三维荧光技术(EEM)和凝胶过滤色谱法(GFC)研究了沸石生物联合吸附再生(ZCS)工艺中溶解性有机物(DOM)在系统中的变化规律.结果表明,生活污水DOM中主要的荧光物质有类蛋白质(荧光峰A和B)和类腐殖质(荧光峰C),经ZCS工艺处理后,荧光峰B较峰A的强度降低更多,说明类蛋白质的组成结构发生了变化;荧光峰C削...     

三维荧光光谱技术对污水处理中溶解性有机物转化过程的分析

采用三维荧光光谱技术研究合肥市某污水处理厂污水处理过程中溶解性有机物(DOM)变化过程及荧光强度与COD浓度的关系。三维荧光光谱结果显示,原水中DOM主要由低激发波长色氨酸、高激发波长色氨酸和可见光区类腐殖酸组成;经过厌氧处理后,高激发波长色氨酸、低激发波长色氨酸荧光强度明显降低,分别从759.5、849.3降到388.6、387.4,同时在厌氧处理阶段有可见光区类富里酸生成,荧光强度为459.8。后续缺氧—好氧—沉淀—过滤—消毒处理中,低激发波长色氨酸、高激发波长色氨酸荧光强度基本都呈现降低趋势,最终出水的荧光强度分别为201.9、164.3。低激发波长色氨酸荧光强度、高激发波长色氨酸荧光强度、色氨酸荧光强度之和与COD浓度的相关系数(R2)分别为0.973 2、0.938 4、0.957 6。研究表明,利用三维荧光光谱技术可以阐明污水处理过程中DOM的变化过程及快速准确测量COD浓度。     

切削液废水处理过程中溶解性有机物分子质量分布和光谱特征的转化规律

以隔油-混凝沉淀-水解酸化-好氧共代谢为组合工艺处理切削液废水,探究各处理单元对不同种类有机物的转化规律和去除能力;对各处理单元出水中的溶解性有机物(DOM),采用超滤膜法进行分子质量分级,应用紫外-可见吸收光谱、三维荧光光谱等方法对各单元出水及其滤后液进行了分析。结果表明,隔油池出水DOM分子质量主要分布在1 kDa小分子质量区间和100 kDa的大分子质量区间,分子质量占比分别为46.04%、42.79%,混凝沉淀对大分子质量的DOM有较好的去除效果,混凝沉淀出水、水解酸化池出水、好氧池出水的DOM主要分布在1 kDa区间。切削液废水处理过程中出现5个荧光峰,其中峰A和峰B可能为多环芳香烃和杂环化合物的混合物;峰C为石油类;峰D可能是废切削液中滋生的微生物和细菌的细胞物质及其分泌物或单环芳香烃;峰E可能为杂环化合物或多环芳烃类腐殖酸。经一级处理(隔油和混凝沉淀)后峰A和峰B的去除率分别为60%和35%;峰C和峰D去除率均大于99%。经二级处理(水解酸化和好氧共代谢),峰A和峰B的去除率分别为23%和48%。该工艺流程对切削液废水中的有机物有较好的去除效果,石油类、COD、TOC、BOD_5的总去除率可达99.99%、98.81%、98.74%、99.78%,达到了《污水排入城镇下水道水质标准》中的B级标准。     

回灌型准好氧填埋场脱氮特性及加速稳定化研究

采用2个模拟填埋生物反应器,1号柱渗滤液简单回灌,2号柱为渗滤液回灌准好氧联合运行方式,研究了渗滤液回灌准好氧生物反应器填埋场的脱氮特性及加速垃圾稳定化特性.研究结果表明:渗滤液回灌准好氧填埋场具有很强的脱氮能力,2号柱由厌氧运行方式改为准好氧条件下,渗滤液中的氨氮和凯式氮浓度分别由最大值的3 198 mg/L和3 345 mg/L降低到第160 d的73 mg/L和81 mg/L,去除率分别为97.7%和97.6%,pH快速升高到8.0左右,COD浓度快速降低.渗滤液中溶解性有机物(DOM)分级结果表明,2号柱HA和FA含量的增加明显快于1号柱.2号柱DOM的三维荧光光谱特性发生了较大变化,荧光基团从60 d结构简单的类蛋白物质转变为95 d结构复杂的类胡敏酸和富里酸物质,而l号柱渗滤液DOM荧光基团一直是结构简单的类蛋白物质.结果表明回灌准好氧生物反应器填埋场的稳定化速度远快于简单回灌的生物反应器填埋场.     

光谱与呼吸图谱联用判定河流污染状态与自净能力

河流污染状态一般采用化学水质或生物等指标单独描述,目前尚缺少简便易行且可同时从化学与生物角度进行定量描述的指标。针对这一问题,采用三维荧光光谱、紫外吸收光谱与呼吸图谱联用的分析方法研究了纳污河、自然水体与污水处理厂各处理单元水样的溶解性有机物(DOM)的空间分布特征与河流微生物的呼吸特征。结果表明,光谱法可快速对河流有机污染物的种类进行辨别,而呼吸图谱具有识别河流自净能力的特点,其中类色氨酸(T峰与D峰)、类酪氨酸(S峰)、腐殖质(C峰)、富里酸(A峰)是指示不同污染程度的重要指标。通过呼吸图谱与荧光光谱联用(T峰)可快速对污染程度和自净能力进行区分,从而为河流的管理与自净能力的恢复提供参考。     

白水江表层沉积物溶解性有机质荧光特性研究

为探究白水江表层沉积物溶解性有机质(DOM)荧光特性,2018年3月采集研究区深度为0～20cm的沉积物,采用三维荧光光谱技术、区域积分法和荧光指数法,确定主要荧光物质种类,并结合表层水基本参数等数据分析荧光组分的来源、转化过程与空间分布差异。结果表明:(1)白水江表层沉积物DOM以类蛋白有机物为主,其中可溶性微生物降解产物占总体荧光物质相对含量的64.56%～73.06%;各断面均出现明显的可溶性微生物降解产物荧光峰;相比上游,中、下游荧光强度逐渐增强,并出现类酪氨酸与类色氨酸荧光峰。(2)上游至下游,总荧光组分、各荧光组分含量均呈现逐渐升高的趋势。人类活动可能是造成白水江表层沉积物DOM荧光组分存在空间分异的主导因素。     

沉积物中溶解性有机质的垂直分布光谱特性

采用紫外光谱和三维荧光光谱结合平行因子分析(PARAFAC)方法对瀛湖沉积物中溶解有机质(dissolved organic matters,DOM)垂直分布的光谱特性进行了分析,利用荧光指数(fluorescence index,FI)、腐殖化指数(humification index,HIX)和生物源指数(biological index,BIX)解析了沉积物中DOM荧光组分、空间分布特征和来源。紫外光谱结果表明:瀛湖沉积物的UV254值在0.14~0.30之间,最大值出现在深度10~11 cm处,深层(20 cm以下深度)沉积物UV254值趋于稳定。A250/A365比值在3.69~9.98之间,均值为5.36,表明瀛湖沉积物DOM以富里酸为主。三维荧光光谱结合平行因子分析结果表明:沉积物DOM包含3类4个荧光组分,即类腐殖质组分(C1和C2)、类蛋白组分(C3和C4),其中,类腐殖质组分的荧光强度约占全部组分荧光强度的60.7%;随着深度的增加,3个采样点的类蛋白质组分(C3和C4)的荧光强度均呈现下降趋势。FI、HIX和BIX都表明瀛湖沉积物DOM的来源主要是由沉积物中自生微生物活动产生。其中,FI在1.73~2.10范围内,BIX处于0.72~0.96范围内,HIX在1.39~4.72范围内。     

基于响应曲面法的环境因素对生活污水三维荧光光谱的影响

采用响应曲面法(RSM)研究温度(10~35℃)、pH(3~11)、稀释倍数(1~10)及交互作用对生活污水溶解性有机物(DOM)三维荧光光谱特性的影响规律。研究表明:生活污水DOM主要含有类色氨酸蛋白质、类酪氨酸蛋白质和类富里酸荧光峰;响应曲面分析表明,温度、pH、稀释倍数其交互作用对于类色氨酸蛋白质荧光强度的影响强弱顺序为:稀释倍数pH温度、pH-稀释倍数温度-pH温度-稀释倍数,其中温度-pH和温度-稀释倍数对其荧光强度的影响为拮抗作用,pH-稀释倍数为协同作用;对于类酪氨酸蛋白质,单因素影响顺序为:pH稀释倍数温度,其他情况与类色氨酸蛋白质相似;对于类富里酸,温度、pH、稀释倍数及其交互作用对其影响规律与对类色氨酸蛋白质的相似,但交互作用类型与类色氨酸蛋白质情况相反。     

城市污水处理过程中DOM的三维荧光光谱及紫外谱图特性

利用三维荧光光谱法和紫外分光光度法对城市污水处理过程中溶解性有机物(DOM)的光谱特性等进行研究。结果表明,污水中的类蛋白质物质较易被降解,类腐殖酸物质属于较难生物降解物质。且在λ_(Ex)/λ_(Em)为(290~295)nm/(325~330)nm处出现新荧光峰,推测其可能是溶解性微生物代谢产物或是被原荧光峰覆盖的难降解有机物所发射荧光形成的。FI值在2.03~2.16,表明DOM主要是生物来源且芳香度较低。紫外谱图在190~230 nm和250~290 nm分别存在着明显的吸收带和吸收平台。在好氧处理后,紫外谱图中的吸收带发生了红移且其吸收强度逐渐增大。通过SUVA、UV_(253)/UV_(203)值和Zeta电位在生物处理过程中的变化,表明DOM经过生物降解,芳香构造程度化逐渐增大,所含苯环的取代程度降低,逐渐稳定。污水处理过程中TOC、UV_(254)与λ_(Ex)/λ_(Em)位于(230~235)nm/(340~350)nm的类蛋白质所发射的荧光强度、荧光峰荧光强度和之间均有很强的正相关性。     

城市生活垃圾填埋初期有机质演化规律研究

为阐明生活垃圾填埋初期有机质演化规律,于填埋场打井采集填埋1～3年3个不同时期垃圾样品,用水浸提制备水溶性有机物(DOM)。采用红外光谱、同步荧光光谱及紫外光谱,对浸提液中DOM的结构和演化特征进行了研究。结果显示,生活垃圾中含有脂肪类、蛋白类、糖类及木质素类物质,在填埋初期,有机质中的脂肪类、蛋白质类、糖类及木质素类物质均发生了降解,羧基、氨类及水溶性芳香结构物质减少,DOM分子量降低。研究结果表明,垃圾填埋初期有机质以降解为主。     

造纸工业园区污水处理厂溶解性有机物迁移转化规律

在对某造纸工业园区污水处理厂污染物变化规律分析的基础上,采用UV-vis光谱、凝胶色谱和三维荧光等指纹图谱手段对溶解性有机物(DOM)特性进行表征。结果表明,该工业园区污水处理厂能够有效去除以造纸废水为主的混合污水中的有机污染物。UV-vis光谱和凝胶色谱分析表明:水解酸化可将大分子有机物分解成小分子,腐殖化程度降低;高级氧化深度处理后小分子物质所占比例明显增加。三维荧光光谱结果表明,DOM中主要的荧光物质包括色氨酸类蛋白质、芳香族类蛋白质、类腐殖酸、类富里酸物质和酪氨酸类蛋白质。水解酸化可以提高芳香族类蛋白质、类腐殖酸和类富里酸的含量。高级氧化则能有效降低类蛋白质和类腐殖酸物质的含量。     

基于三维荧光光谱技术解析不同微生物法净化黑臭水体的效果

应用曝气、菌剂+曝气、生物促生剂+曝气、菌剂+生物促生剂+曝气4种微生物技术净化黑臭水体,分别考察了进水中溶解性有机物(DOM)的特征和来源及出水中DOM的特征和效果,采用三维荧光(EEM)光谱技术与平行因子(PARAFAC)模型相结合的方式对进出水DOM进行了分析。结果表明,不同处理方式下进出水DOM的不同组分荧光峰强度变化存在较明显的差异,经过菌剂和生物促生剂联合处理之后,对类腐殖质等难降解物质削减效果最好。FI、HIX和BIX指数分析表明各处理水样中的DOM整体处于较强的自生源特征。利用主成分分析法(PCA)对影响黑臭水体DOM的主要因素及其贡献量研究发现:第1主成分表现为陆源类腐殖质和生物源类腐殖质共存的现象,对水体中DOM的贡献率为54.98%;第2主成分反映了以微生物代谢过程为代表的内源污染,对水体中DOM的贡献率为26.56%。因此,利用三维荧光分析能够较好的反映水中DOM的去除情况,易于实时在线监测,对黑臭水治理具有重要意义。     

猪场沼液处理过程中溶解性有机质的光谱学特征

猪场沼液无序排放会导致严重的水环境问题,探索猪场沼液处理过程中有机物变化的检测方法,可以为养殖废水处理和排放管控提供技术支撑。利用三维荧光光谱法和紫外—可见分光光度法对猪场沼液处理过程中溶解性有机物(DOM)的光学参数进行分析。结果表明:猪场沼液DOM的三维荧光图谱显示其主要存在类腐殖质、类色氨酸和类酪氨酸3类物质,以类腐殖质物质为主;经AO处理后猪场沼液中的类色氨酸物质部分转化为类酪氨酸物质;经序批式生物膜反应器(SBBR,由SBBR1和SBBR2组成)工艺处理后,类色氨物质全部被分解转化。猪场沼液经SBBR2和氧化塘处理后,DOM浓度和各荧光组分含量有所升高,需要进一步调试优化。DOM在254nm处的光吸收系数(A254)、各特征荧光峰强度以及特征荧光峰总强度与TN、溶解性有机碳(DOC)均具有显著正相关性,因此利用猪场沼液DOM的光谱学特征,不仅可以指示废水中DOM成分的转化状况,也可作为判断工艺流程处理效果的依据,还能较好地表征TN和DOC,具有广泛的应用前景。