水源水Fe(Ⅵ)与Mn(Ⅶ)预氧化对天然有机物的组成特征及消毒副产物生成势的影响

溶解有机物(DOM)普遍存在于地表水源中,是饮用水消毒副产物的重要前驱物.本研究考察了Fe(Ⅵ)与Mn(Ⅶ)预氧化对浙江东部某水源水中DOM的组成特征及消毒副产物生成势的影响.运用三维荧光光谱(3D-EEMs)分析了两种氧化剂在不同的浓度梯度下对水样进行预氧化后,水样DOM的荧光光谱特性、荧光特征参数和荧光组分等的变化情况,及氯化后消毒副产物(DBPs)的生成情况.结果表明,水源水水样DOM的来源主要为陆源与内源混合且具有一定的腐殖质化程度,Mn(Ⅶ)和Fe(Ⅵ)预氧化不仅对荧光DOM具有较好的降解效果,对腐殖质类DOM也具有一定的降解作用.在DBPs的生成势方面,Mn(Ⅶ)预氧化对三氯甲烷(TCM)生成势的变化呈现出先增强后减弱的现象,对二氯乙腈(DCAN)的生成势具有一定的减弱作用.而Fe(Ⅵ)预氧化对三氯丙酮(1,1,1-TCP)、溴氯乙腈(BCAN)、二溴乙腈(DBAN)和DCAN的生成势均具有明显的降低作用,对二氯一溴甲烷(DCBM)、二溴一氯甲烷(DBCM)和三溴甲烷(TBM)生成势的变化呈现出先增强后减弱的现象.研究结果推动了水源水氧化消毒工艺的发展并为相关研究提供理论指导.

矿井水井下-地面分级分质高效利用与智能调配技术

针对目前矿井水处理后回用成本高、时空分配不均和循环利用率低等问题,通过矿井水水量平衡和回用水质数据分析,探究了大海则矿区矿井水量质耦合变化规律,采用大数据计算和嵌入式系统设计,形成了矿区矿井水井下-地面高效利用途径和智能调配技术。结果表明:大海则矿区原矿井水就地利用率低,仅为矿井总排水量的22.1%,水质为高浊和高硬度,在时间与空间上具有水量水质分配不协调的特点;基于此,重构了矿区矿井水水量平衡图,形成了矿井水井下-地面分级分质的综合利用技术,可将矿井水回用率提高到100%;同时,构建了兼具实时监测、无线传输与大数据储用的智能调配系统,为煤矿区矿井水的高效利用与多目标协同智能化控制提供了理论依据。

基于响应曲面法的聚合氯化铝对矿井废水中氟离子混凝去除工艺优化

为有效去除矿井废水中氟离子,利用聚合氯化铝(PAC)对某矿井含氟废水进行混凝效果研究,设计单因素实验,研究了铝氟摩尔比(r)、pH和凝聚时间等因素对PAC混凝去除氟离子的影响,依据响应曲面法的Box-Behnken Design(BBD)实验设计原理,探究了r、pH和凝聚时间对混凝效果的影响,并优化工艺参数。结果表明:各因素对混凝效果的影响顺序为r>pH>凝聚时间;在r=19.04、pH=6.5、凝聚时间为2.9 min的最佳条件下,氟离子的去除率为56.4%,与预测值(56.46%)基本吻合;去除氟离子的机理包括PAC对氟离子絮凝沉淀、离子交换和络合沉降等;pH影响PAC在溶液中的存在状态,凝聚时间则影响矾花在溶液中形成的速度以及密集程度,进而影响混凝沉淀效果。由此可以看出,BBD优化模型预测与实际处理效果基本一致,铝氟摩尔比和pH是去除氟离子的主要控制因素。本研究使用的实验方法具有处理工艺简单、效果稳定、成本低等优点,可为实际矿井废水中氟离子的去除提供参考。

Ag_(3)PO_(4)掺杂g-C_(3)N_(4)催化剂的制备及其可见光催化降解含碘类造影剂性能

以沉淀-回流方法于磷酸银(Ag_(3)PO_(4))中掺杂氮化碳(g-C_(3)N_(4))制备新型复合光催化剂,同时采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射图(XRD)等手段对合成催化剂的形态特征、晶型结构以及物理化学性质进行表征.以碘帕醇(IPM)作为目标污染物,通过改变催化剂的使用条件考察了氙灯光照下催化剂对水溶液中含碘类造影剂(ICMs)的光催化降解性能,并且分析了催化氧化过程中可能的污染物降解途径以及转化产物.结果表明,合成后的催化剂结构稳定,相对于使用单一催化剂(Ag_(3)PO_(4)或g-C_(3)N_(4))条件下,复合催化剂对ICMs的光降解性能都得到大幅度提升,经条件优化后,确定Ag_(3)PO_(4)与g-C_(3)N_(4)的质量比例为0.15∶0.1时降解效果最佳,但不可超过0.2∶0.1,且降解性能与催化剂的投加浓度呈正相关,浓度在0.75 g·L^(-1)以上时,即可将污染物降解完全.根据能带相关理论分析和自由基捕获实验,提出反应中起着主导作用的活性物质为超氧自由基(·O_(2)^(-))和电子空穴(h+),碘帕醇可与这两者直接或间接反应进行降解.本研究可为未来环境污染修复领域的光催化剂构建提供参考.

混凝-超滤工艺处理饮用水厂滤池反冲洗水和排泥水的效能

为探究饮用水厂滤池反冲洗水和排泥水的直接回用和处理后回用对水厂的影响及两类水处理过程中的差异,采用了污染负荷计算、实验室混凝小试和现场混凝-超滤中试装置对两类生产废水分别进行了研究。溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)、氨氮(NH_(4)^(+)-N)、Al^(3+)和全氟类化合物(perfluorinated compounds,PFASs)的污染负荷计算结果表明生产废水直接回用会为水厂带来一定的额外负荷,其中排泥水和反冲洗水分别对PFASs和Al^(3+)负荷贡献较大;通过对小试中浊度,UV254以及5种荧光组分去除效果的对比,反冲洗水的混凝效果稍好于排泥水,同时10 mg·L^(-1)的聚合氯化铝为最佳混凝剂方案;在中试过程中,两类水中的浊度、有机物、Al^(3+)和PFASs均可被有效去除,出水差异较小,但反冲洗水中的亲水性和小分子有机物使得其去除效果低于排泥水。总体来说,经过处理之后,两类生产废水均可回用,回用可有效减少废水排放量,提高水厂水资源利用率。

紫外高级氧化工艺降解水溶液中的人工甜味剂

人工甜味剂(ASs)作为一类新兴污染物在世界范围内的各种水体中被广泛检出,本文选取具有代表性的糖精(SAC)作为研究对象,探讨了紫外/过氧化氢(UV/H2O2)和UV/过硫酸盐(PS)两种高级氧化工艺(AOPs)降解SAC的动力学、影响因素、矿化率、转化产物和降解机制.结果表明:单独的UV、PS和H2O2对SAC的去除效果有限(去除率<5%),UV/H2O2和UV/PS工艺对SAC的去除效果良好(去除率>99%)且降解符合伪一阶动力学,速率分别为0.38 min^-1和0.09 min^-1.降低溶液pH值、增大PS浓度均可促进SAC降解;但随着H2O2浓度的升高,SAC降解效率先增加后减小.相比UV/PS工艺,UV/H2O2工艺降解SAC的矿化率更高(可达43%).产物鉴定结果表明,两种UV-AOPs氧化降解SAC均会生成开环产物,表明反应会破坏SAC分子中的N-S结构.此外,UV/H2O2工艺更易生成羟基化产物,二聚体产物仅在UV/PS工艺中被检测到.

基于全二维气相色谱-飞行时间质谱(GC×GC-TOFMS)技术对长江下游水源水中未知有机物的高通量筛查

为全面了解长江下游水源水中未知有机物组成及其相对含量,判断水质特征、评估生态风险,采用全二维气相色谱-飞行时间质谱联用技术(GC×GC-TOFMS)对我国长江下游地区3个饮用水水库(YX水库、LF水库、WH水库)中的有机物进行非靶向半定量筛查,并进行污染物溯源分析。结果表明:YX、LF、WH水库分别检出有机物146、143、88种;3个水库均检出的有机物共43种,包括饱和烷烃10种、脂类物质10种;YX水库中正构烷烃呈现较多短链与长链的双峰型分布特征,其绝大部分来源为水体低等浮游生物源与陆地高等植物源,且2种来源对正构烷烃总量都有较大贡献;3个水库中有机微污染物主要来源于生活源与工业源,YX水库各采样点生活源污染物检出16~43种,峰面积占比为22.87%~32.80%,工业源污染物检出11~27种,峰面积占比为11.93%~22.08%;不同水库水体检出有机物的种类、来源均具一定差异性,根据地区的差异与工业、农业、医药等生产类别的不同,排放至水体中的污染物种类不尽相同。全二维气相色谱-飞行时间质谱联用技术对于水体未知污染物的识别具有巨大优势,在污染物筛查领域有着良好的应用前景。本研究成果可为长江下游水源地水体微污染物控制工作提供参考。

滤池反冲洗水回用对自来水厂水质及净水效果的影响

滤池反冲洗水是自来水厂生产废水的主要组成部分,已被水厂广泛回用。为了探讨反冲洗水直接回用对水厂各工艺段水质和各单元工艺净水效果的影响,通过对南方某大型水厂的实地调研,采用周期内监测、污染负荷计算和健康风险评估的手段综合比较了反冲洗水回用前后的水质和净水效果差异,明确了在5.0%的回用比例(反冲洗水与原水的体积比)下,反冲洗水回用会明显增加水厂工艺进水的浊度和Al3+负荷(其所占混合水负荷的比例高达70.7%和41.4%),但会降低农药类微污染物的暴露风险。与未回用相比,回用降低了混凝-沉淀工艺对UV254和溶解性有机碳(DOC)的去除,但增加了对无机物指标、CODMn和农药类微污染物的去除。此外,揭示了滤池是DOC、CODMn和农药类微污染物发生积累的关键单元,证实了反冲洗水回用不会造成出厂水水质超标。这一发现可为保障水厂供水水质安全的前提下提升水资源利用率提供重要的参考。