南水北调丹江口水库原水有机物分子组成规律及其强化混凝处理的效能对比

以取自南水北调中线工程的丹江口水库原水作为研究对象,考察了丹江口水库原水中有机物的分子量大小和亲疏水性分子组成规律,并确定了其所适用的强化混凝工艺条件.分离试验表明,丹江口原水中有机物主要以小分子量形式存在.其中,1 000组分的溶解性有机碳(DOC)和UV254所占比例最大,分别为39.98%和39.10%,且此区间还具有最高的三卤甲烷生成潜能(THMFP)和含氮消毒副产物生成潜能(N-DBPFP).亲疏水性方面,原水中弱疏水性组分含量最高,疏水性有机物的比例用DOC表征时超过80%.强疏水性组分含量最低但是强疏水性组分的THMFP最大,占总量的57.31%,而各组分的NDBPFP则相差不大.混凝试验表明,当采用聚合硫酸铁(PFS,4 mg·L-1)和聚丙烯酰胺(PAM,0.4 mg·L-1)处理丹江口原水时,强化混凝效果最好,可实现较为有效的去除浊度(76.33%)、DOC(25.57%)、UV254(37.78%)及THMFP(23.16%).本研究成果可为南水北调河南受水区既有水厂升级改造与工艺的优化运行提供有效的理论和技术支持.     

抗交联剂对聚丙烯酰胺分子量和絮凝性能的影响

采用K2S2O8/NaHSO3引发丙烯酰胺溶液聚合,探讨了抗交联剂甲酸钠对聚丙烯酰胺（PAM）的粘均分子量及絮凝性能的影响。研究结果表明：以K2S2O8/NaHSO3为引发剂,反应温度20℃,引发剂用量为0.5‰,丙烯酰胺单体浓度40%,抗交联剂用量为5ppm时,可获得最高粘均分子量达1.9×107的聚丙烯酰胺。絮凝实验结果表明：当抗交联剂用量为15ppm时,所合成的PAM的絮凝效果最好,上层液体的透光度可达95%以上。     

腐植酸中不同分子量组分与As(Ⅲ)的络合性能

采用超滤方法将腐植酸（HA）分成5个不同分子量组分,利用平衡透析法研究HA中不同分子量组分与As（III）的络合特征和作用机理,计算络合过程的条件分配系数、表观稳定常数.结果表明,腐植酸组分的分子量对HA与As（III）的络合过程有显著的影响,当分子量小于10kDa时,HA与As（III）络合能力明显强于其他条件.其中羧基和酚羟基在HA与砷络合中起重要作用,为主要络合位点.采用Scatchard分析和双位点配体模型对络合结果进行拟合,发现HA中不同分子量组分和As（III）的络合过程中均存在强和弱2种络合位点.     

藻类有机物的特性以及对超滤膜的污染

采用凝胶色谱、亲疏水性、荧光色谱等方法研究铜绿微囊藻类有机物的特性.结果表明,铜绿微囊藻类有机物(AOM)主要由亲水性组分构成,占78%,比紫外吸光度仅为1.1 L/(mg.m).超滤膜法测定结果表明,藻类有机物中相对分子质量30 000的有机物占40%以上,并且主要由中性亲水性组分构成.荧光色谱分析表明,AOM中含有蛋白质类和腐殖质类物质.膜过滤试验表明,藻类有机物对超滤膜造成严重的通量下降,这可归结为大分子的中性亲水性组分堵塞膜孔的缘故.     

3种低分子量有机酸对紫色土吸附菲的影响

采用静态吸附实验,研究了3种低分子量有机酸(柠檬酸、苹果酸和草酸)对紫色土吸附菲的影响.结果表明紫色土吸附菲的动力学过程符合二级动力学模型,3种低分子量有机酸(LMWOAs)均能显著降低紫色土吸附菲的速率常数;线性吸附模型很好地描述了紫色土对菲的吸附热力学过程是以分配作用为主.当加入的3种LMWOAs浓度低于5 mmol·L~(-1)时,促进紫色土吸附菲;当LMWOAs浓度≥10 mmol·L~(-1)时,抑制紫色土吸附菲,抑制作用随LMWOAs浓度的增加而加强.当LMWOAs浓度为20 mmol·L~(-1)时,其抑制作用能力表现为柠檬酸草酸苹果酸,这与3种LMWOAs的分子结构和酸性强弱有关.与对照相比,随着LMWOAs浓度的增加,紫色土溶出的溶解性有机质(DOM)含量呈现先降低后升高的趋势,紫色土对菲的吸附量与土壤溶出的DOM含量呈负相关.     

三种低分子量有机酸对红壤中HCHs释放行为的影响

采用自行设计的动力学试验装置,研究了3种低分子量有机酸(草酸、酒石酸和柠檬酸)和水对红壤中六氯环己烷(HCHs)的释放动力学行为.结果表明,10mmol/L的低分子量有机酸溶液可使HCHs的释放百分率增加7%～25%,特别在淋洗液的前200mL更为明显.水对HCHs的释放动力学数据用表观一级动力学方程拟合较好,有机酸对HCHs的释放行为更符合抛物线方程、Elovich方程或双常数方程,说明低分子量有机酸的存在使HCHs的释放机理复杂化,推测与有机酸对矿物的溶解、对矿物表面固有有机质结构的干扰有关.     

BPAC-UF对二级出水中抗生素抗性基因去除效能研究

该文采用生物粉末活性炭(BPAC)-超滤(UF)组合工艺去除某污水厂二级出水中抗生素抗性基因(ARGs)和可溶性有机碳(DOC),并研究了ARGs在不同分子量区间的分布以及存在形态。结果表明:较直接UF工艺,BPAC-UF组合工艺对二级出水中ARGs和DOC的去除效果更优,组合工艺对tet A、tet C、tet X和sulⅠ的去除量为101.02～102.19,对DOC去除率为36.5%;组合工艺对不同类型有机物的去除效果更好,其对酪氨酸类蛋白质有机物去除率为21.7%,对其他类型有机物去除率均在60%以上;组合工艺膜出水中ARGs主要集中在大于30 kDa分子量区间,并且游离态ARGs浓度高于细胞态ARGs浓度;较直接UF,BPAC-UF组合工艺对细胞态和游离态ARGs的去除效果更好,去除率均在90%以上。     

中高分子量聚丙烯酰胺对污泥厌氧消化的影响

市政污水处理厂剩余污泥通常通过脱水和进一步厌氧消化实现减量和资源化。阳离子聚丙烯酰胺(cPAM)是脱水过程中常用的絮凝剂,其对后续厌氧消化性能的影响研究仍不深入。研究发现:中高分子量cPAM会抑制厌氧消化过程中有机质的溶出与水解、产酸和产甲烷效率;且中分子量的cPAM抑制效果更强。添加中分子量cPAM的溶解性蛋白质、多糖和短链脂肪酸(SCFAs)的最高产量比对照组分别降低了22.3%、28.4%和38.6%,添加高分子量cPAM的实验组则分别降低了7.4%、19.4%和25.9%;相应地,添加中、高分子量cPAM污泥的30 d甲烷累积产量为(40.4±1.4),(49.8±1.3) mL CH₄/g VSS,比对照组的(61.0±1.4) mL CH₄/g VSS分别降低了33.7%、18.3%。由此建议剩余污泥脱水过程中,要综合考虑cPAM添加量和分子量对后续厌氧消化性能的影响,以达到效益最佳。     

基于分子量分布的石化污水厂出水溶解性有机物性质研究

采用超滤膜法对某石化综合污水厂二级出水进行了分级,结合TOC、UV₂₅₄和三维荧光光谱分析,对不同分子量区间中的溶解性有机物的所占比例、物质特性和成分进行了研究。结果表明：污水厂二级出水中溶解性有机物分子量小于1 kDa的有机物所占比例最高,其DOC占原水DOC的92.7%。分子量为5和10 kDa的两种组分芳香构造化程度较高。三维荧光光谱分析表明,分子量大于1 kDa的溶解性有机物主要含有蛋白质类和腐殖质类物质,其中色氨酸类芳香族蛋白质所占比例较高。     

河流不同分子量溶解性有机质对全氟化合物赋存形态的影响

目前有关水体全氟化合物(PFASs)赋存特征的研究主要集中于总溶解态,对溶解性有机质(DOM)结合态PFASs的研究较为匮乏,尤其忽视了不同分子量DOM对PFASs赋存形态的影响. 为阐明河流上覆水体不同分子量DOM对PFASs赋存形态的影响,本文以长江干支流为例,分析了河流上覆水体11种典型PFASs (C4~C12)的浓度及组成,研究了不同分子量DOM结合态PFASs的赋存特征. 结果表明:①长江上覆水体中PFASs的平均浓度为52.6 ng/L,其中全氟戊酸(PFPeA)和全氟己酸(PFHxA)是最主要的单体污染物;由于受点源污染的影响,武汉段PFASs总溶解浓度及其单体浓度均显著高于其他采样点. ②长江上覆水体中DOM的浓度范围为0.08~3.84 mg/L (以C计),将水体DOM按分子量分离为<1 kDa、1~3 kDa、3~5 kDa、5~10 kDa和>10 kDa五种组分,各采样点中<1 kDa的溶解性有机碳(DOC)浓度(1.56~3.84 mg/L)显著高于其他分子量的DOC浓度. ③对于所检出的PFASs,<1 kDa DOM结合态PFASs (含自由溶解态)的浓度亦显著高于其他分子量DOM结合态PFASs的浓度,且其占水体总溶解态PFASs的比例均在85%以上,说明水体DOM结合态PFASs具有较高的生物有效性. 研究显示,水体不同分子量DOM结合态PFASs的赋存特征存在差异,因此对水体PFASs进行生态风险评价时需综合考虑不同分子量DOM结合态的含量及其生物有效性.