废水紫外线消毒的动力学研究

利用水面照射式紫外线消毒装置对废水消毒的动力学进行了研究,确定了其动力学参数.试验结果表明,当废水的温度为18.5～23℃,浊度为11.7°～20.1°,水层厚度为8 cm,照射2 min时,废水中细菌杀灭率均在99%以上;并且当废水的浊度＜20°,进水菌体浓度＜1.0×105 CFU/mL时,废水紫外线消毒过程可以近似地看成为一级光生化反应,其速率常数κ为0.034～0.058 s-1.该结果可以作为废水紫外线消毒反应器设计和运行管理的参考依据.     

炼化企业中水紫外线消毒及其影响因素简

研究水质对254 nm紫外线透射率的影响,通过动态实验考察了照射时间、254 nm紫外线透射率以及紫外线剂量对炼化企业中水消毒效果的影响并同时考察异养菌、硫酸盐还原菌和铁细菌的光复活及暗修复现象。结果表明,有机物是影响炼化企业中水紫外线消毒的重要因素;紫外线对炼化企业中水中的异养菌具有良好的灭活作用;增加照射时间对消毒效果的提升作用受254 nm紫外线透射率的影响;紫外线透射率在较低的范围内时对消毒效果的影响相对较大,在较高的范围内时影响较小;紫外线剂量-响应曲线受254 nm紫外线透射率的影响;剂量的“成分”,即照射时间和透射率的不同组合,也会对消毒效果产生影响;在80 mJ/cm²的剂量下,20 h内异养菌出现了较强烈的光复活和暗修复现象,铁细菌仅出现了明显的光复活现象,硫酸盐还原菌没有表现出明显的复活。     

炼化企业中水紫外线消毒及其影响因素

研究水质对254 nm紫外线透射率的影响,通过动态实验考察了照射时间、254 nm紫外线透射率以及紫外线剂量对炼化企业中水消毒效果的影响并同时考察异养菌、硫酸盐还原菌和铁细菌的光复活及暗修复现象。结果表明,有机物是影响炼化企业中水紫外线消毒的重要因素;紫外线对炼化企业中水中的异养菌具有良好的灭活作用;增加照射时间对消毒效果的提升作用受254 nm紫外线透射率的影响;紫外线透射率在较低的范围内时对消毒效果的影响相对较大,在较高的范围内时影响较小;紫外线剂量-响应曲线受254 nm紫外线透射率的影响;剂量的"成分",即照射时间和透射率的不同组合,也会对消毒效果产生影响;在80 mJ/cm2的剂量下,20 h内异养菌出现了较强烈的光复活和暗修复现象,铁细菌仅出现了明显的光复活现象,硫酸盐还原菌没有表现出明显的复活。     

不同的消毒方式对砂滤池出水消毒效果的影响

采用中置O3-BAC工艺进行中试实验,通过对微生物、微型生物、消毒副产物和AOC进行检测分析,研究了不同的消毒方式对砂滤池出水消毒效果的影响。结果表明,氯消毒对微型生物、微生物的去除效果稍弱于臭氧联合氯消毒;对于消毒副产物而言,氯消毒产生的卤代烃、氯酸盐的含量高于臭氧联合氯消毒,产生的溴酸盐两者处于同一水平,而产生的甲醛则是氯消毒低于臭氧联合氯消毒;氯消毒最终砂滤池出水AOC平均含量75.93μg乙酸碳/L,臭氧联合氯消毒为101.23μg乙酸碳/L,大于100μg乙酸碳/L,不利于供水管网的生物稳定性。     

紫外与次氯酸钠消毒效果及影响因素研究

选取大肠埃希氏菌(Escherichia coli)为示踪菌种,研究了紫外消毒和次氯酸钠消毒的灭活效果(用对数灭活率来衡量),进行了实时荧光定量聚合酶链式反应(PCR)检测,同时考察了浊度、Fe3+浓度、有机物对紫外消毒的灭活效果影响,以及pH、氨氮浓度对次氯酸钠消毒的灭活效果影响。结果表明:(1)紫外消毒和次氯酸钠消毒对大肠埃希氏菌均有较好的灭活效果。紫外辐射剂量为15mJ/cm2时即可达到4.55的对数灭活率;次氯酸钠投加量为2.5mg/L,消毒时间30min即可100%灭活。(2)当紫外辐射剂量为15mJ/cm2时,浊度、Fe3+浓度增加或投加腐殖酸均可使紫外消毒的灭活效果变差。(3)pH升高或者氨氮浓度增大均会导致次氯酸钠消毒的灭活效果变差。     

微量磺胺甲恶唑对饮用水管网生物膜群落及抗性基因的影响与控制

针对饮用水管网系统可能存在的微生物风险问题,采用模拟不同处理条件下的输配水管道系统,通过宏基因组学分析探究微量磺胺甲恶唑以及次氯酸钠消毒对管道中生物膜与抗性基因组成的影响。结果表明,2μg·L^-1磺胺甲恶唑的添加对微生物群落以及抗性基因组成无明显影响,而浮霉菌门细菌表现出很强的抗次氯酸钠消毒能力。在未消毒条件下丰度前十的抗性基因与携带差异性抗性基因的细菌在消毒后丰度均明显有所下降,次氯酸钠消毒使ARGs总量下降了91.9%,因此,次氯酸钠消毒通过控制携带抗性基因物种从而有效控制群落抗性基因的传播。同时,通过组间显著性差异的功能基因与组间显著性差异的抗性基因相关性分析,功能基因的变化情况与抗性基因变化情况一致,因此,长期消毒改变了细菌群落组成及其功能,并最终影响抗性基因传播。这项研究有助于控制长期运行的饮用水管网输配系统中可能存在的包括抗药基因在内的微生物相关风险问题。     

臭氧-氯联合灭活饮用水中枯草芽孢杆菌芽孢的研究

以枯草芽孢杆菌芽孢为模型微生物,研究了实际水体中单独氯消毒、单独臭氧消毒和臭氧-自由氯联合作用的灭菌效果.结果表明,枯草芽孢杆菌芽孢对单独氯消毒的抗性很大,6 mg/L氯作用240 min后灭活率仅为0.84个对数级;臭氧对枯草芽孢杆菌芽孢有较好的灭活效果,臭氧作用5 min,对其有4.68个对数级的灭活率.与单独氯消...     

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。     

植物-微生物联合修复石油污染土壤的实验研究

筛选高效石油降解菌并考察菌株的石油降解能力,通过植物-微生物联合修复石油污染土壤室内实验,在修复过程中测定了土壤中细菌和固氮菌,碱解氮、速效磷和速效钾的含量变化,同时采用傅立叶变换离子回旋共振质谱(ESI FT-ICR MS)考察了植物-微生物联合修复效果。结果表明,菌株3#、4#的生长适应性较强,其混合菌的降解效果最好,将其混合菌液与植物进行植物-微生物联合修复不同浓度的石油污染土壤,经过150 d的温室降解,最高降解率达到73.47%。ESI FT-ICR MS分析结果表明,与空白组相比,植物组的O1、O2和N1类等化合物相对丰度都发生了显著变化,石油污染物得到一定程度的生物降解。     

紫外线消毒反应器研究

对适宜于紫外线消毒的反应器的型态和水力条件进行了研究。通过模拟活塞流反应器和示踪实验 ,得到该反应器的分散数 (D/uL)、AR(长宽比 )、Pe和Re等水力参数和模型参数。实验结果表明 ,该反应器可视为有纵向扩散的活塞流反应器 ,在控制流态下具有良好的消毒效果。     

氨氮浓度对次氯酸钠消毒中水的影响

研究了氨氮浓度对次氯酸钠消毒中水的影响,讨论了中水氨氮浓度、氯胺浓度、总余氯浓度、消毒接触时间和总大肠菌群指标的变化关系。结果表明,氨氮随消毒接触时间呈先降低再升高的趋势,中水氨氮浓度越高,其变化幅度越小,反之,则变化幅度较大;氯胺浓度随消毒接触时间的延长先升高再降低,而总余氯量则逐渐降低,并有一定的持续消毒作用;此外,总余氯随次氯酸钠投加量的增加呈先升高后降低再逐渐升高的趋势,整个反应过程符合折点加氯消毒理论;当次氯酸钠投加量与氨氮的比值（以后简称C1／N）为25／1时,氨氮消耗掉的次氯酸钠量最多,生成的总余氯量最少;当C1／N比大于25／1时,消毒后中水氨氮浓度为零,反之,则随C1／N比升高逐渐降低;而当氨氮浓度相同时,中水消毒达标的主要影响因素是水中总大肠菌群的数量。     

西北干旱地区农宅雨水转化为可饮水技术

雨水集流工程对于解决干旱地区人民生活用水问题起着重要作用,甘肃省兰州市榆中县北山地区处于严重缺水的地区,人畜的饮用水为雨水、雪水直接沉淀后的水窖水。经过对北山饮用水进行水质检测,发现水中浊度、锰含量、微生物数量均超过《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)的规定值。通过对传统滤池进行改造并结合阳光消毒研制出了一种新型水处理器——阳光消毒-生物砂滤池(SBF)家庭水处理设备,通过生物砂滤池中微生物对雨水中污染物的氧化分解及河砂的过滤使水浊度及锰得到有效地去除,日光高温灭活和光氧化降解综合作用杀灭水中致病微生物。用SBF家庭水处理设备对雨水进行处理,水中浊度、锰含量、微生物数量均达到标准的规定值。     

氯消毒对城市污水中DOM的三维荧光特性影响

在城市污水二级出水氯消毒过程中,通过对溶解性有机物(DOM)的三维荧光光谱(3DEEM)分析及反应过程中三卤甲烷(THMs)生成量的连续测定,分析各类荧光物质随加氯反应时间的变化规律,探讨其与THMs生成量之间的关系,以此来推测THMs的主要前驱物质。结果表明,加氯后0～6 h内,各反应时间点三维荧光光谱图的等高线的密集程度较原二级出水明显降低,荧光峰的荧光强度减少40%～70%,说明DOM与氯发生反应,芳香构造化程度及不饱程度降低,从而失去荧光特性。其中,简单芳香族蛋白质(酪氨酸类)、腐殖酸类及富里酸类物质在加氯前后荧光强度变化较大,是生成THMs的主要前驱物质。THMs的生成量随反应时间的增加呈现明显的上升趋势,15 min内各类荧光特性有机物的荧光强度减少约50%左右,同时生成了50.17%的THMs。     

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。     

饮用水消毒工艺对病毒的灭活

饮用水中的病毒会引发人体健康风险,故消毒是饮用水生物安全的重要屏障。为了比较不同消毒工艺对病毒的灭活效果,在总结水介质中常见病毒的种类及特性的基础上,围绕当前饮用水处理中广泛应用的消毒工艺(氯、氯胺、臭氧、二氧化氯、紫外线),梳理了各种消毒工艺的原理、影响因素、消毒效果及实际应用中的问题。鉴于消毒工艺进水水质对病毒灭活效果影响较大,且饮用水常规、深度处理工艺均可直接、间接强化对病毒的去除效果,故提出"常规处理+深度处理+消毒"协同高效运行的饮用水多级屏障处理工艺,以有效控制病毒等致病微生物引发的饮用水水质风险。     

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。     

蒸发法处理不同填埋龄垃圾渗滤液中的有机物

采用蒸发浓缩法处理早期、中期和晚期垃圾渗滤液,研究渗滤液的COD和TOC的蒸发规律,并对不同填埋龄渗滤液及蒸发分离出的冷凝液进行三维荧光特性分析。结果显示,垃圾渗滤液中蒸发前段COD和TOC的蒸发量较大、蒸发中段大幅度降低、蒸发后段又略有升高,冷凝液中COD和TOC呈一定的正相关性(相关系数R=0.999 9);渗滤液DOM组分随填埋时间的推移发生显著变化,易生物降解的色氨酸类物质和与微生物代谢有关的溶解性微生物副产物逐渐转化为大分子、难降解的富里酸类和胡敏酸类物质;随着蒸发过程的进行,色氨酸类物质与溶解性微生物副产物逐渐进入冷凝液,而富里酸类和胡敏酸类物质均不会进入冷凝液,起到明显的分离作用。由此可见,早期垃圾渗滤液主要为小分子类有机物,不适合用蒸发法处理,对主要为大分子、难降解类物质的中晚期垃圾渗滤液较适合采用蒸发法处理。     

紫外线消毒对3种大肠杆菌的灭活效果和耐药性影响

为了考察紫外线消毒对水中细菌的灭活效果及耐药性的影响,使用3种具有不同耐药性的大肠杆菌(大肠杆菌ATCC25922、对四环素和磺胺甲恶唑二重耐药的大肠杆菌SER2以及对四环素、磺胺甲恶唑、氨苄西林、庆大霉素、链霉素和头孢噻肟六重耐药的大肠杆菌SER6)进行紫外线消毒实验。通过平板计数法研究了不同剂量的紫外线辐照对大肠杆菌的灭活率,并利用K-B纸片琼脂扩散法和扫描电子显微镜分别考察了紫外线消毒后大肠杆菌耐药性和细胞形态的变化。结果表明,在20 m J/cm2的紫外线辐照剂量下大肠杆菌ATCC25922、SER2和SER6的对数灭活率分别为4.75、5.04和3.83。大肠杆菌ATCC25922和SER2的紫外线消毒灭活效果基本相同,而大肠杆菌SER6的灭活率偏低。经80 m J/cm2的紫外线消毒之后,大肠杆菌SER6对庆大霉素药敏纸片抑菌环直径较消毒前发生了显著变化(p0.05)。高辐照剂量(200m J/cm2)的紫外线消毒能够造成菌株形态上的破坏,这是导致其灭活的原因之一。     

紫外联合过硫酸盐杀灭水中大肠杆菌

为提高UV杀菌效率并同时解决UV杀菌存在光复活现象的问题,以大肠杆菌为研究对象,采用UV-PS(紫外联合过硫酸盐)体系杀灭水中大肠杆菌,研究了各因素对UV-PS体系杀菌效果的影响,并考察复活光强度(0～42μW·cm~(-2))对不同体系处理后大肠杆菌复活的影响,最后分析其杀菌机理。结果表明:UV-PS体系杀菌效率高于单独UV及单独PS杀菌,15 mJ·cm~(-2)紫外剂量下,0.3 mmol·L-1 PS的加入较单独UV杀菌时大肠杆菌对数去除率增加1.0个对数级;且一定范围内大肠杆菌对数去除率随着PS初始浓度的增加而增加;中性条件更有利于大肠杆菌杀灭;Fe2+对大肠杆菌杀灭产生抑制效果;大肠杆菌经UV-PS体系处理后光复活能力明显下降,且仅在较强的复活光照下才会产生一定的光复活;UV-PS体系较单独UV杀菌时大肠杆菌细胞形态破坏更为严重,UV-PS体系产生的硫酸根自由基首先攻击细胞表面,使得细胞结构破损,细胞膜破裂,进而对其内容物进行氧化损伤,导致细胞死亡。UV-PS体系杀菌效率高且对大肠杆菌的光复活现象抑制明显,具有一定的应用前景。     

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。