典型北方高碱度微污染水体强化混凝的示范研究

以高碱度、受有机物污染的典型北方水体为例,探索适宜的强化混凝技术.在水质调查的基础上,提出适合水质特征的强化混凝目标.研究了高碱度水体强化混凝技术方法.研究表明,可以通过3条技术途径提高水体中有机物的去除效率.其一在混凝前优化pH,促进絮凝剂水解形成中聚体,AlCl3在pH 6左右,FeCl3在pH 5左右时,有机物去除率可以提高一倍左右;其二是强化沉淀软化;其三是絮凝剂优化.结合我国实际情况,通过对传统絮凝剂进行改性,研制出了适合我国北方水质特征的高效絮凝剂,能较传统絮凝剂将有机物去除率提高30%以上.     

河道藻源胞内有机质光化学-生物降解机制

藻细胞破裂后会向水体释放大量的胞内有机质 (intracellular dissolved organic matter, I-DOM) 。I-DOM在河道中将经历复杂的光降解和生物降解过程,影响其在河道中的迁移转化和环境效应。为了探明光照和微生物对I-DOM的降解机制,开展了光降解、生物降解和光-生物降解实验。结果表明,I-DOM经7 d光降解和生物降解后,溶解性有机碳 (dissolved organic carbon, DOC) 的去除率分别为70%和81%;虽然光照1 d能去除38%的DOC,但后续生物降解 (光-生物降解) 与无光照生物降解对DOC的去除效率一致。进一步的研究表明,生物降解过程中的呼吸商 (respiratory quotient, RQ) 低于光-生物降解过程,说明相比于生物降解过程,光-生物降解过程中经光照后生物呼吸时所利用I-DOM的性质发生了改变,进而影响了生物呼吸时O₂的消耗和CO₂的产生。生物降解过程中微生物主要利用原始的I-DOM分子;而在光-生物降解过程中,生物降解过程的微生物主要利用经光降解转化后的I-DOM分子。光-生物降解过程中,光照消耗了I-DOM中可生物降解的脂质、蛋白质和木质素类组分,导致I-DOM的生物降解效率降低;同时,光照将I-DOM中的大分子物质分解成高O/C的小分子物质,使微生物代谢需要的O₂减少,小分子物质则更易被生物降解矿化生成CO₂,导致RQ升高。本研究结果可为河道水质调控提供参考。     

南水北调中线清河溶解性有机物的光降解行为

溶解性有机物(dissolved organic matter, DOM)在水环境中普遍存在,其光降解行为与种类和来源密切相关。近年来,南水北调中线工程沿线中DOM含量过高问题逐渐引起了人们对饮用水水源水质的关注。利用三维荧光光谱与紫外可见吸收光谱表征了清河段DOM在水(Water DOM, W-DOM)、底泥(sediment-derived DOM, S-DOM)、藻胞内(intracellular DOM, I-DOM)和胞外(extracellular DOM, E-DOM)这4种典型来源中的光学性质和光降解行为。结果表明,W-DOM的主要来源是藻类代谢产生的E-DOM;S-DOM的主要形成原因是藻细胞破裂释放I-DOM。DOM的光漂白主要发生在紫外区,且UV-B波段的光漂白效率大于UV-A波段。W-DOM、S-DOM和E-DOM中有色DOM(chromophoric DOM, CDOM)的降解率基本相同,为40%~50%;I-DOM中CDOM降解率相对较低,约为25%。光照可以将W-DOM、S-DOM和E-DOM中复杂的大分子物质分解成结构简单的小分子物质。CDOM中类腐殖质的光降解率比类蛋白质更高,W-DOM、S-DOM和E-DOM中CDOM与类腐殖质的光降解速率在相同时间下基本保持一致;S-DOM和E-DOM中CDOM与类蛋白质的光降解速率在相同时间下基本保持一致。以上结果反映了太阳辐射对水环境中DOM的转化和去除机理,为河流水质保护提供了理论依据。     

利用差分光谱法研究硬度离子Ca2+/Mg2+对混凝剂铁盐与溶解性有机物络合的影响

硬度离子Ca~(2+)/Mg~(2+)在水体中广泛存在,而其对水处理混凝工艺去除溶解性有机物(DOM)的影响并不是很清楚,这主要是由于缺乏可用于表征混凝环境条件下DOM、混凝剂、硬度离子之间相互作用过程的方法。采用差分光谱法,定量表征在pH为7时Ca~(2+)或Mg~(2+)对混凝剂Fe~(3+)与DOM络合过程的影响。结果表明,Ca~(2+)或Mg~(2+)的存在会显著影响Fe~(3+)与DOM的络合过程,随着Ca~(2+)或Mg~(2+)的浓度增大,对Fe~(3+)与DOM络合产生的抑制越显著,尤其是Mg~(2+)。研究为深入认识混凝去除DOM的机理提供了新方法与新视角。     

强化混凝与优化混凝:必要性、研究进展和发展方向

混凝是一个恒久的话题,一个引人人胜的课题,一个亟待解决的难题.水质的急剧恶化与科学技术的日趋发展,对混凝研究提出了严峻的挑战,而同时也给研究以一定的发展机遇.在简略地回顾混凝研究历史的基础上,对水体颗粒物、无机高分子絮凝剂、混凝作用机理以及混凝工艺研究的进展进行了概括性介绍.重点论述了强化混凝/优化混凝的必要性与目标.并进一步对若干主要研究进展与发展方向加以评述.     

混凝微界面过程研究与进展:AOM颗/粒物-IPF水-溶液相互作用的重要性

颗粒物微界面的物理化学过程在混凝工艺中起着十分重要的决定作用.有关界面过程化学的研究构成了混凝技术研究与发展的重要内容和理论基础.本文仅以颗粒物/AOM-IPF-水溶液的相互作用为例,从水体颗粒物的稳定性、高效纳米絮凝剂的研究、微界面形态与过程以及混凝作用机理等诸方面,对该领域的研究与进展加以系统介绍.     

铁-铝盐混凝剂混合投加工艺控制溶解性残余铝的机理

铁-铝盐混凝剂混合投加是一种常用给水处理工艺。但由于缺乏有效表征手段,对上述工艺的内在机制认识不清。采用紫外-可见光谱法与非理想竞争吸附模型(NICA)相结合的方法,定量表征铁-铝盐凝剂混合投加时水体中溶解性有机物(DOM)特性。结果表明,铁盐(FeCl₃)投加能在保证水处理效能的情况下,显著提高酚基类官能团的去除效率,并且通过竞争络合位点抑制络合态有机铝的生成量,使溶解性残余铝浓度显著降低。以上研究结果对优化混凝工艺控制具有指导意义。