水环境中新兴污染物三氯蔗糖的研究进展

人工甜味剂——三氯蔗糖（sucralose,SUC）是一种应用广泛的食品添加剂,因其在水环境中被广泛检出,且具有高极性、持久性等特点,被US EPA（美国环境保护局）列为新兴污染物（emerging contaminant,EC）,相关检测、降解及毒理学研究逐渐增多.在比较了水环境中微量三氯蔗糖检测方法,总结了其在各地水环境中检出情况的基础上,重点阐述水处理工艺中三氯蔗糖的控制及转化.研究表明:固相萃取-液质联用（SPE-LC/MS）是检测水环境中人工甜味剂最常用的方法,可实现痕量三氯蔗糖的准确定性和定量,检测限低至几ng/L.以生物处理为主的污水处理工艺对三氯蔗糖降解效果甚微,大部分三氯蔗糖随排放进入水环境,继而进入饮用水处理及供水系统.欧美地区污水及地表水环境中三氯蔗糖检出浓度约为几至几十μg/L,饮用水中约为几百ng/L,国内水环境中检出水平与之相当,但资料数据相对匮乏.饮用水常规处理工艺对三氯蔗糖几乎没有控制效果,实际处理系统中氯和臭氧等氧化工艺控制效果甚微.试验研究中以产生羟基自由基、硫酸自由基等为主的高级氧化工艺可有效降解三氯蔗糖,但由于成本高,操作条件限制等难以大规模应用,此外三氯蔗糖降解过程中可能产生有害副产物.我国已经成为三氯蔗糖的第二大产地,人工甜味剂生产及使用规模大,理论上国内存在水环境污染范围广、污染水平高的分布特征,是水源中不容忽视的一类微量有机污染物.目前国内净水厂推广应用以臭氧为主的深度处理工艺,但三氯蔗糖在该工艺中因不完全降解可能导致多种含氯或脱氯产物的产生,对饮用水供水安全具有潜在威胁.      

一种改进的高级氧化工艺降解微囊藻毒素动力学模型

试验利用UV/H₂Ｏ₂和臭氧2种高级氧化工艺降解太湖水中粗提取的微囊藻毒素,研究了光强、初始藻毒素浓度、H₂Ｏ₂投加量、臭氧投加量、pH值及阴离子对其去除率的影响,并探讨了包括pH,碳酸根浓度等水质参数在反应过程中的变化情况.在准一级反应动力学的基础上提出了一种简捷的适合实际水质的高级氧化技术降解数学模型.结果表明,UV/H₂Ｏ₂（包括单独UV）体系中,准一级动力学和准二级动力学相关系数R² 的平均值分别为0.927和0.827;在臭氧工艺中,准一级和准二级动力学相关系数R² 的平均值分别为0.911和0.925;而采用改进的一级动力学模型拟合的精确性有较大提高,UV/H₂Ｏ₂（包括单独UV）和臭氧2种体系中拟合相关系数R² 的平均值分别提高到0.982和0.985;而且通过模型分析还可以得出：在光强、双氧水浓度和臭氧浓度不变的情况下,pH值和碳酸根（碳酸氢根）离子浓度是影响反应最大的因素.     

基于聚糖菌和聚磷菌竞争的代谢模型及影响因素

聚糖菌的富集已成为造成EBPR强化生物除磷系统非稳定运行的重要因素之一.本文基于活性污泥数学模型ASM.2D的生物除磷代谢模型,围绕化学计量学和动力学阐述了聚磷菌PAOs胞内糖原的代谢途径以及聚糖菌GAOs在厌氧和好氧条件下的代谢模型,揭示了2类微生物的竞争本质.同时,对比分析了影响代谢模型化学计量学参数的若干因子,如碳源类型、温度、pH条件和污泥龄SRT等;结果发现,这些因素对PAOs和GAOs的代谢模型系数具有重要的影响作用,并进而决定着2类微生物的竞争优势.此外,针对目前对两类微生物的竞争主要集中于厌氧代谢的现状,提出今后的研究重点应放在好氧/缺氧机理方面.     

预臭氧化对MF膜处理黄浦江水的影响研究

采用预臭氧化处理黄浦江原水后进行微滤（MF）膜过滤试验,考察预臭氧化对有机物的作用,进而考察其对MF膜过滤特性的影响.结果表明,臭氧投量在0.5～3.0 mg/Ｌ范围内时,臭氧对DOC的去除率最高仅为10%,而对UV254的去除率最高可达71%.随着臭氧投量的增加,相对分子质量在2×10³～7×10³的有机物逐渐减少,而相对分子质量＜0.5×10³的有机物则几乎没有改变.臭氧可把部分疏水性有机物氧化成亲水性有机物,只有很少部分转变成无机物,这种有机物组成结构的改变影响了膜过滤阻力,进而改善了膜透水通量的效果.臭氧投量在0.5～3.0 mg/Ｌ范围内,存在一个最佳的臭氧投量1.5 mg/Ｌ,使膜通量达到最大值.这主要是由于在该臭氧投量下,臭氧化对有机物的组成结构的改变使膜过滤阻力达到最小.     

臭氧-生物活性炭对有机物分子量分布的影响

测定了南方某水厂中试规模的臭氧-生物活性炭工艺不同处理阶段(原水、沉淀水、砂滤水、臭氧化水、生物活性炭出水)有机物(TOC和UV254)的分子量(MW)分布.分析了原水中生物可同化有机碳(AOC)的分子量分布.结果表明,AOC主要属于天然有机物(NOM)中MW<1kDa的部分.MW<1kDa的部分占可溶解性有机碳(DOC)的53%～67%,而AOC只占DOC的2.65%～5.91%,表明去除大部分DOC的臭氧-生物活性炭工艺并不能有效去除AOC.     

H_2O_2与UV工艺对铜绿微囊藻灭活特点比较

以铜绿微囊藻为研究对象,考察了H2O2与UV工艺对铜绿微囊藻的灭活特点及光合活性的影响.结果表明,在0～2mmol.L-1H2O2投加范围内,随H2O2投加量的增大,对铜绿微囊藻的灭活效果不断提高,藻的光合活性不断下降;而投加量超过2 mmol.L-1后,灭活率并无明显提高;UV工艺对铜绿微囊藻有较好的灭活效果,在藻浓度为35×108个/L条件下,紫外线剂量达91.8 mJ.cm-2即可使藻停滞生长7 d以上;UV工艺对藻光合活性的降低效率高于H2O2工艺,且各活性参数随紫外线剂量的升高呈指数衰减;在达到较好的灭活效果时,UV工艺对藻液UV254升高的控制优于H2O2工艺.     

溴酸根在颗粒活性炭上的还原

小试研究了溶液中溴酸根在颗粒活性炭上还原与溴离子生成的过程,考察pH、离子强度、温度和初始浓度对该过程的影响.结果表明,活性炭对溴酸根的去除性能与表面碱性官能团有一定相关性.其它阴离子对吸附/还原过程有阻碍作用,实验中影响顺序为ＮＯ^-₃>SO^２－₄ > Cl^-.溴酸根的吸附与溴离子的生成可分别用拟二级速率方程和粒子内扩散模型进行模拟,绝大部分相关系数在0.97以上.低pH和低离子强度有利于溴酸根的吸附与还原.15～42℃范围内吸附与还原速率随温度提高先降低后升高.实验中活性炭对溴酸根的最大吸附容量可达到769.23 μmol/g（98.4 mg/g）,但反应较慢且易受干扰.推测活性炭表面微孔部分对溴酸根的吸附也受到溴离子释放的阻碍.     

饮用水处理中不同来源生物活性炭微生物群落多样性和结构研究

通过限制性片段长度多态性技术考察了饮用水深度处理中5种不同来源生物活性炭的微生物群落多样性和结构.单宁酸与腐殖酸吸附值相对较高的A炭、B炭和C炭的多样性指数较为接近,其微生物多样性更为丰富,而单宁酸与腐殖酸吸附值相对较低的D炭、E炭多样性指数较低.生物活性炭样品的系统发育树中包含β-Proteobacteria、α-Proteobacteria、Planctomycetes、γ-Proteobacteria、Bacteroidetes等5类种群.其中β-Proteobacteria和α-Proteobacteria是微生物群落的优势种群,对水中有机物的去除起到重要的作用.Planctomycetes、γ-Proteobacteria和Bacteroidetes是微生物群落的非优势种群.Bacteroidetes出现在A炭、B炭、C炭和D炭中,而没有出现在E炭中.研究结果进一步加深了对生物活性炭中微生物群落的认识,为确保饮用水质安全提供理论基础.