臭氧-生物活性炭对微污染原水中典型持久性有机物的去除效果

以长三角地区J市典型有机微污染水源P水厂为研究对象,考察了臭氧-生物活性炭深度处理工艺对微污染水源水中有机物的去除效果.结果表明,臭氧-生物活性炭深度处理使高锰酸盐指数、总有机碳(TOC)和UV254的平均去除率分别提升19. 2%、10. 4%和23. 0%.水厂原水中检出8种多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbon,PAHs)、16种有机氯农药(organochlorine pesticides,OCPs)、5种卤乙酸(haloacetic acids,HAAs),其总浓度分别为53. 9~100. 0、6. 5~41. 8、2. 5×103~1. 1×104ng·L~(-1),臭氧-生物活性炭深度处理对多环芳烃和有机氯农药的平均去除率分别为32. 5%和25. 9%,比常规处理工艺出水的水质有显著提升.卤乙酸的去除率为33. 8%~87. 0%,主要通过常规处理工艺去除;臭氧-生物活性炭深度处理对氯代乙酸略有去除,溴代乙酸有少量生成.     

表面酸碱2步改性对活性炭吸附Cr(Ⅵ)的影响

研究了酸碱2步改性对活性炭吸附水相中Cr(Ⅵ)的影响.将活性炭(AC₀)在HNO₃溶液中氧化(AC₁),然后在NaOH和NaCl的混合液中处理(AC₂).分别采用平衡和连续吸附试验,测试Cr(Ⅵ)的吸附特征.以Boemh滴定法定量检测活性炭表面酸性官能团数量,结合元素分析结果定量表征活性炭的表面含氧官能团变化;以低温液氮(N₂/77K)吸附法分析活性炭的比表面积和孔径结构.结果表明:活性炭经2步改性后,其Cr(Ⅵ)的吸附容量和吸附速度均显著改变.吸附容量和吸附速度大小依次为AC₂>AC₁>AC₀.改性活性炭表面积下降,表面含氧酸性官能团数量增加.HNO₃液相氧化处理可使活性炭表面生成带正电含氧酸性官能团,第2步改性后活性炭表面酸性官能团H⁺部分被Na⁺取代,使活性炭表面酸性降低.表面较多的含氧酸性官能团(与AC₀相比)、适宜的表面pH(与AC₁相比)是AC₂所表现出较高Cr(Ⅵ)吸附容量的主要原因.     

umu试验研究饮用水氯和氯胺消毒过程中遗传毒性的变化以及消毒条件的影响

采用umu遗传毒性测试方法考察了消毒剂投加量、反应时间和消毒剂氯氮比对某饮用水厂臭氧-生物活性炭出水加氯或氯胺消毒前后遗传毒性的影响.结果表明,炭后水具有一定的遗传毒性(20～70 ng/L),加氯或氯胺消毒后遗传毒性增加.反应时间为24 h,在相同投加量下氯消毒遗传毒性(40～95 ng/L)高于氯胺消毒遗传毒性(20～40 ng/L);当氯初始投加量从0 mg/L增加到10 mg/L时,炭后水的遗传毒性先迅速增加,在0.5～1 mg左右达到极大值,然后再降低,在3～5 mg左右达到极小值后缓慢上升,但是氯胺消毒后水样遗传毒性变化规律不如氯消毒的明显.当投加量为3 mg/L时,随着反应时间从0 h延长至72 h,无论是氯消毒还是氯胺消毒,炭后水遗传毒性均是先迅速增加,在2 h时达到极大值后再下降,在18 h左右达到极小值然后缓慢上升,而且任意反应时间内,氯胺消毒的遗传毒性(20～62 ng/L)均小于氯消毒(83～120 ng/L).本试验还研究了消毒剂氯氮比对炭后水氯消毒后遗传毒性的影响.在本试验条件下,从遗传毒性的角度看,对于饮用水消毒氯胺比氯更安全,而且2种消毒方式的遗传毒性的变化规律均不同于总HAAs的变化规律.     

粉末活性炭预处理对超滤膜通量的影响

研究了粉末活性炭预处理对改善超滤膜过滤通量的效果.试验采用了4种具有不同亲疏水性的水样,着重探讨粉末活性炭对有机物的疏水性和亲水性组分的去除效果以及所带来的通量改善.试验结果表明,对于4种水样,超滤膜直接过滤原水时,通量下降严重.虽然粉末活性炭预处理能在一定程度上提高通量,但通量下降的趋势仍未改善.对有机物各组分的分析表明,直接过滤原水时,膜主要截留疏水性有机物;粉末炭吸附主要去除亲水性有机物,而超滤膜过滤粉末炭处理水时,主要截留疏水性有机物.由此,超滤膜的通量下降主要是由疏水性有机物引起的,亲水性组分对通量的影响较小.     

小分子有机酸对蛇纹岩发育土壤Ni、Co的活化影响

研究了不同浓度的柠檬酸、草酸、苹果酸对蛇纹岩发育土壤镍(Ni)、钴(Co)的活化效果.结果表明,在较低浓度(<10mmol/L)时,3种有机酸对土壤中的Ni、Co活化效果均较差.柠檬酸对元江、墨江土壤Ni的最大活化比例分别为9.1%、12.9%,远大于其他2种有机酸(P<0.05).各有机酸活化能力的大小为柠檬酸>草酸>苹果酸,同时Ni、Co活化量之间存在一定的相关性.基于结合率与Ni、Co活化量的考虑,在蛇纹岩发育土壤的化学修复或螯合诱导植物修复中,10～30mmol/L的有机酸是较为适合的浓度.草酸在50mmol/L时,对Ni、Co的活化效果有所降低.     

生物电耦合对活性炭-超滤工艺处理地表微污染水的影响机理研究

利用生物电化学系统处理地表水时，弱电压不但会刺激电活性菌的呼吸作用，而且会引起氧化胁迫导致胞外聚合物（Extracellular Polymeric Substance，EPS）过量分泌.为确认在地表水处理中弱电压对膜污染和净水效率的影响，本研究设置了外加1.0 V直流电压（记为"BES系统"）和无外加电压（记为"CK系统"）的两组平行对照生物活性炭-超滤系统.经过50 d的运行，BES系统（36.1 kPa）相比CK系统（19.1 kPa）跨膜压差（Trans Membrane Pressure，TMP）增加更为显著，膜污染更严重.电路电流、电极电势和循环伏安（Cyclic Voltammetry，CV）曲线显示，随着装置运行，两系统生物膜逐渐稳定，并且产生具有氧化还原活性的EPS导致阳极电容增加.相比之下，BES系统产生了更多EPS，具有更高的阳极电容.水质指标显示，BES系统中比紫外吸光度（Specific Ultraviolet Absorbance，SUVA）、NH₄⁺-N和PO₄^3--P的去除增强但总有机碳（Total Organic Carbon，TOC）去除减弱；三维荧光光谱（Excitation-Emission-Matrix，EEM）和尺寸排阻色谱（Size Exclusion Chromatography，SEC）分析结果表明，BES系统膜池中产生了更多的生物聚合物，但腐殖质类有机物明显减少.活性炭表面EPS含量和腺嘌呤核苷三磷酸（Adenosine Triphosphate，ATP）含量的测试结果证实，弱电压刺激了生物膜的生长，同时增加了氧化还原活性EPS的含量.对膜表面累积多糖、蛋白质含量的测试分析进一步揭示了多糖类大分子生物聚合物在膜表面的累积是导致严重膜污染的直接原因.研究可为生物电化学系统在微污染水处理的研究和应用提供新的见解.     

污泥活性炭对染料的吸附动力学研究

以城市污水处理厂脱水污泥作为原料,采用化学活化法(ZnCl2作为活化剂)制得污泥活性炭,全面研究了污泥活性炭对活性艳红K-2BP、酸性大红GR和直接紫N这3种染料的吸附动力学行为.结果表明,污泥活性炭可以有效地吸附染料,实现污泥的资源化;3种染料的平衡吸附量qe均随着染料初始浓度和温度的增大而增大,相同条件下平衡吸附量qe的大小顺序为:酸性大红GR＞活性艳红K-2BP＞直接紫N;伪二级动力学模型能够很好地描述3种染料在污泥活性炭上的吸附动力学行为;对于活性艳红K-2BP和直接紫N,颗粒内扩散过程是该吸附速率的控制步骤,但不是唯一的速率控制步骤,吸附速率同时还受颗粒外扩散过程的控制,而对于酸性大红GR,颗粒内扩散过程不是吸附速率的控制步骤;污泥活性炭对3种染料的吸附是一个吸热过程,吸附活化能较小,主要为物理吸附过程.     

AS-SMBR与BPAC-SMBR运行特性的比较研究

在完全相同的进水和操作条件下,考察了添加粉末活性炭(PAC)的生物活性炭浸没膜生物反应器(BPAC-SMBR)与常规的活性污泥浸没膜生物反应器(AS-SMBR)的运行特性.研究比较了2类反应器在长期运行条件下的膜通透性和活性污泥混合液特性,并就ρ(PAC)对膜过滤阻力的影响及2个体系的抗冲击负荷能力进行了分析.结果表明:BPAC-SMBR的过滤性能要优于AS-SMBR,其主要原因来自于反应器内活性污泥混合液特性的差异;随着ρ(PAC)的提高,膜过滤阻力的降低幅度依次减小;与AS-SMBR相比,BPAC-SMBR具有更强的抗冲击负荷能力.      

KOH活化小麦秸秆生物炭对废水中四环素的高效去除

活化是提高生物炭吸附性能的重要手段.以小麦秸秆为研究对象,KOH为活化剂,制备KOH活化生物炭（K-BC）,同时制备原状生物炭（BC）作为对照.对生物炭进行比表面积和孔径、元素分析、XPS、FTIR、Raman、XRD和pH_pzc等表征,考察KOH活化对生物炭理化性质的影响,并探究生物炭对水体中四环素的吸附性能和机制.结果表明,KOH活化之后生物炭的比表面积和孔体积可达996.4 m²·g^-1和0.45 cm³·g^-1.KOH活化会制造更多的碳结构缺陷,影响生物炭的官能团和表面电性.拟二级动力学和Langmuir模型可以较好地拟合生物炭吸附四环素的过程.环境温度升高能提高生物炭对四环素的吸附量.K-BC吸附四环素是自发、吸热和无序度增加的过程.K-BC对四环素的最大吸附量理论可达到491.19 mg·g^-1（实验温度为45℃）.结合吸附后生物炭的Raman、FTIR和XPS表征,发现孔隙填充和π-π作用是K-BC吸附四环素的主要机制,氢键和络合作用也发挥重要作用.此外,K-BC还具有良好的循环使用性能.综上所述,KOH活化小麦秸秆生物炭是有效和可行的,可用于废水中四环素的去除.     

木薯渣堆肥及其对难溶性磷的活化试验研究

试验以干鸡粪、米糠、堆肥返料作调理剂,同时加入不同含量的磷矿粉,对木薯渣进行好氧堆肥,研究木薯渣堆肥过程中堆肥理化性质的变化及木薯渣堆肥对难溶性磷的活化作用。试验设置磷矿粉加入量10％（T1）、15％（T2）、20％（T3）和不加磷矿粉（CK）四个处理,干鸡粪、米糠、堆肥返料的添加量均为10％、15％和20％。在堆肥过程中,四个处理均在55℃以上高温持续了25d,超过了国家规定的标准。在堆肥结束时,各处理水分含量均降至30％左右,pH升高至弱碱性,淀粉降解率均在90％以上,水溶性碳（DOC）含量均降至10g.kg。以下,达到了基本腐熟的标准。证明木薯渣通过堆肥能达到稳定无害化状态。在堆肥结束时,T1、T2、T3有效磷增加量分别为12．58、12．81、12．96g.kg-1,对磷矿粉的活化率分别为23．53％、17．07％、14．50％,T1活化效果最好。研究结果表明木薯渣堆肥对难溶性磷有一定的活化作用,可为解决堆肥资源化产品中植物可利用磷含量偏低的难题开拓一条生物学途径：