水质监测关键技术及标准化研究与示范

为保障《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)的实施,课题基于饮用水的实验室、在线和应急监测关键技术的研究,编制了《城市供水水质检验方法标准》和《城市供水水质在线监测技术规程》两项行业标准及《城市供水水质应急监测方法指南》和《城市供水特征污染物应急监测技术指南》两项技术指南,建立了城市供水行业应急案例库及应急监测方法库,形成了"从源头到龙头"供水系统全流程的标准方法体系。

济南鹊华水厂深度处理改造工程设计及运行分析

济南鹊华水厂以引黄调蓄水库为水源,原水存在低浊高藻高臭味等问题,水厂原有工艺难以有效处理。为适应国家《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)要求,水厂将"混凝—沉淀—过滤—液氯消毒"工艺改造为"中置式高密度沉淀—臭氧催化氧化—上向流生物活性炭吸附—V型砂滤—液氯消毒"工艺,改造后的净水工艺对有机物、臭味等特征污染物去除效果明显,出厂水水质稳定达标。

城市供水水源水预警监测系统构建及应用研究

从监测指标的选择、监测仪器的选择、在线监测系统的组成等方面,介绍了城市供水水源水预警监测系统的构建过程,并对该系统中在线仪器进行了比对试验研究和试运行,在此基础上,对预警监测系统运行做了评价。结果表明,城市供水水源水预警监测系统能够反映水质在短时间内的变化情况,对于保障城市供水系统水质安全起到了关键作用。

光大水务济南一厂污泥膨胀的调控

针对光大水务济南一厂的丝状菌污泥膨胀问题，从F／M、进水中硫化物浓度、微量金属元素等方面进行了分析和工艺调控，结果表明：①由于进水浓度偏低，在小水量、低负荷[F／M〈0．02kgBOD5／（kgMLVSS·d）]、MLSS为2000～4000mg／L时，发生了严重的污泥膨胀。②在小水量、低负荷下，采用间歇曝气不能防止污泥膨胀的发生。③射流曝气系统并不能防止低负荷污泥膨胀的发生。④在设计水量下运行，F/M应提高到0．25kgBOD5／（kgMLVSS·d）左右。通过三个月的调整，SVI降至140mL／g。⑤当SVI为140—200mL／g、污泥呈微膨胀时，出水COD为35mg／L左右，SS为6mg／L左右，此时保持F／M基本不变，SVI缓慢下降；但当DO降低后，SVI又重新升高。⑥通过投加低成本的亚铁盐在短时间内取得明显的控制和消除生物泡沫效果，然后将F/M肘增至0．55kgBOD5／（kgMLVSS·d），SVI由原来的400mL／g以上降至200mL／g以下，再保持F／M为0．3kgBODs／（kgMLVSS·d）左右，SVI达到最佳值（100mL／g左右）。

稀释和熟化对钛盐絮凝效果及混凝机制的影响

为了明晰工艺条件对钛盐混凝剂去除水中污染物的作用效果,主要研究稀释和熟化对钛盐絮凝效果的影响,结合Zeta电位的变化,探讨钛盐的混凝机制。结果表明:熟化能使氯化钛和硫酸钛水解生成优势絮凝形态,促进其絮凝效能的发挥;聚合氯化钛和聚合硫酸钛发挥絮凝作用的水解产物在加入废水前已经形成,聚合氯化钛受熟化影响较小,熟化使聚合硫酸钛絮凝形态发生改变,导致絮凝效果劣化;钛盐水解快的特点导致絮凝效果受到稀释的影响,促进氯化钛的优势絮凝形态生成,提高絮凝能力,但造成聚合氯化钛对有机物去除率下降;当以钛离子质量浓度计的钛盐混凝剂投加量为5~30 mg/L时,氯化钛和硫酸钛的混凝机制以吸附电中和为主,聚合氯化钛和聚合硫酸钛的混凝机制以网捕卷扫为主。

固相萃取-气相色谱法测定水中甲胺磷

建立固相萃取-气相色谱法测定水中甲胺磷的方法。以甲醇为洗脱剂,采用椰壳活性炭固相萃取柱对水样富集,将洗脱液氮吹至近干,然后用乙酸乙酯定容至1 mL,采用气相色谱火焰热离子检测器(FTD)检测。甲胺磷的质量浓度在0.1~1.0 mg/L范围内与色谱峰面积线性关系良好,相关系数为0.998,甲胺磷的检出限为0.0001 mg/L,定量限为0.0004 mg/L。采用所建方法对实际水样进行测定,地表水和自来水样品加标回收率分别为83.2%~90.8%、87.8%~98.8%,测定结果的相对标准偏差分别为5.5%~8.3%、7.7%~10%(n=6)。该方法操作简单、有机溶剂用量小,可用于生活饮用水及水源水中甲胺磷的测定。

无锡自来水事件的城市供水应急除臭处理技术

2007年5月28日起,无锡市自来水南泉水源地的水质突然恶化,造成自来水臭味严重。经水质分析,产生臭味的物质是硫醇、硫醚类化合物,其中的主要致臭组分是甲硫醇。根据此类化合物易被氧化、不易被吸附的特性,应急处理采用了在取水口投加高锰酸钾,再在净水厂内絮凝池前投加粉末活性炭的应急处理工艺。取水口投加的高锰酸钾可以在输水过程中氧化可氧化的致臭物质和污染物,水厂内投加的粉末活性炭可以吸附水中可吸附的其他臭味物质和污染物,并分解可能残余的高锰酸钾。高锰酸钾和粉末活性炭的投加量根据水源水质情况和运行工况进行调整,并逐步实现了关键运行参数的在线实时检测和运行工况的动态调控。在应急处理措施实施后,自来水臭味问题立即消除。后经自来水监测部门和卫生监督部门对出厂水的多次检验,水质达到新国标《生活饮用水卫生标准》的要求,毒理学项目全部合格,无锡市从6月4日起宣布恢复正常市政供水。以上应急处理技术成功应对了本次无锡水污染事件,并为应对类似的水污染突发事件提供了经验。

水溶性苝二酰亚胺类衍生物pH荧光探针的合成及表征

合成并表征了化合物N,N'-二天冬氨酸铵盐-3,4,9,10-苝四羧酸二酰亚胺(PTCDA)。当pH值从10.75减小到3.97时,c(PTCDA)=10-5 mol/L水溶液的紫外-可见吸收强度减弱,且变化灵敏。当该溶液的pH从10.75减小到9.66时,荧光强度急剧降低;当pH从9.66继续减小到5.12时,荧光强度减弱相对缓慢;当pH值减小到5.12以下时,荧光强度迅速降低直至猝灭。pH的改变对发光团π-π堆积产生影响进而导致其荧光发射光谱和可见吸收光谱发生改变。该化合物是一个很好的水溶性pH荧光探针。

超滤膜工艺技术在饮用水处理的应用研究进展

该文综述了饮用水常规处理工艺存在的弊端,介绍了超滤膜在饮用水净水工艺中的适用性和技术优势;重点阐述了"混凝-超滤"、"粉末活性炭-超滤"等超滤组合工艺在国内外的研究及应用状况;分析了膜污染的机理及防控措施;提出超滤膜技术存在的问题和发展方向。

臭氧氧化及活性炭吸附处理黄河水试验研究

以黄河水为研究对象,考察臭氧氧化降解和活性炭吸附去除水中有机污染物的效能。结果表明,在臭氧投加量为1～3 mg.L-1时,CODMn的去除率由8%升高到20%,之后其变化不明显;UV254的去除率由9%升高到30%,此时臭氧即可以将不饱和有机物大量去除。臭氧投加量为1～2 mg.L-1时,短时、大强度曝气,其出水CODMn和UV254的去除效果较好。高臭氧投加量时,增加曝气接触时间可以提高臭氧对有机物的去除率,出水效果较好。在活性炭投量为10 mg.L-1,pH为8.3,水温为45℃,臭氧投加量为3 mg.L-1时,活性炭对黄河水的吸附效果较理想。臭氧氧化对黄河水中TOC的去除效果低于CODMn和UV254的去除效果,当臭氧投加量为8 mg.L-1时,TOC去除率才为10%。但是臭氧投加量为5 mg.L-1,BDOC提高了80%。因此臭氧氧化可以大幅度提高原水的可生物降解性,为后续生物处理提供有机营养物质条件。

高臭味、高溴离子引黄水库水臭氧——生物活性炭处理技术研究与示范

针对黄河下游地区引黄水库水源高有机物、高臭味、高溴离子的水质问题,选择臭氧—生物活性炭深度处理技术作为解决臭味和有机微污染问题的主要对策,对臭氧接触池与生物活性炭池的优化设计和运行、高溴离子原水在臭氧化过程中溴酸盐的产生机理与控制技术等方面开展了深入的研究和试验,形成了臭氧—微膨胀上向流生物活性炭—砂滤集成技术。该技术以微膨胀上向流生物活性炭池代替传统的下向流活性炭池,对有机物的去除率提高了5%～10%,同时减少了水头损失,可减少一级水力提升,降低反冲洗频率;砂滤置于活性炭池之后,有效控制了微生物泄漏问题;提出了以CFD模拟及臭氧利用效率为设计依据的臭氧接触池设计技术;确定了氨氮和投加过氧化氢控制溴酸盐的重要技术参数。研究形成的关键技术成果应用于20万m3/d的鹊华水厂深度处理示范工程,出水水质全面达标,臭味问题得到解决,为类似水源地区新建水厂及老水厂升级改造提供了重要的技术支持。

荧光素酶表达基因法(CALUX)用于二噁英检测的研究进展

二噁英是当前环境中存在的毒性最大的物质,具有难分解性和高生物蓄积性,对人类造成了极大危害,其检测及控制至关重要。二噁英的检测方法主要包括高分辨气相色谱-高分辨质谱联机方法(HRGC-HRMS)、基于抗原-抗体的酶联免疫吸附法(ELISA)以及基于总毒性当量(TEQ)的生物检测法等,荧光素酶表达基因法(chemical-luciferase gene expression,CALUX)因其检测灵敏度和准确性高、检测范围广、操作简便快速、分析费用低等优点成为二噁英筛选检测的首选方法。本文对CALUX技术用于二噁英的检测研究进展进行了系统评述,并提出二噁英CALUX检测方法体系未来研究方向。

汶川地震灾区城市供水的水质风险和应急处理技术与工艺

对汶川大地震后震区饮用水水源存在的次生污染风险进行分析,其中微生物浓度升高是首要风险,同时还存在大量使用消杀剂引起的杀虫剂污染和水源臭味增强的风险。针对这些风险,开展了一系列应急处理技术的验证性试验,提出了保障性应急处理工艺、强化吸附应急处理工艺和强化氧化应急处理工艺三种方案,以应对可能出现的震后次生水源污染,确保城市饮用水水质安全。

炭砂双层滤料浮滤池工艺处理藻污染水库水的试验研究

目前水库水源藻污染日益严重,传统沉淀固液分离工艺难以满足净水要求。以鹊山引黄水库高藻原水为研究对象,开发了炭砂双层滤料浮滤池,考察了浮滤池工艺运行特性及运行效果。试验表明,絮凝剂选用聚合氯化铝铁(PAFC),在投药量4.0 mg·L-1(以Al3+计),回流比8%,溶气压力0.4 MPa时,运行效果较优。炭层所含生物量约占滤料层总生物量的97.4%(最高值50.2 nmol P·g-1),是砂滤层(3.0 nmol P·g-1)的16.7倍,污染物的去除主要发生在活性炭层。试验期间,浮滤池工艺对颗粒物、蓝绿藻、浊度、CODMn、NPOC、UV254、氨氮的去除率分别达到96.48%、92.40%、92.56%、57.41%、51.60%、52.50%、75.67%,嗅味由4级降为0级,出水土臭素、二甲基异冰片含量均小于检出限,一氯二溴甲烷、三氯甲烷前体物的去除率分别达到55.1%和60%,表明浮滤池工艺对常规指标、藻类、嗅味物质、消毒副产物前体物去除效果显著。

焦作地区浅层地下水中“三氮”污染特征及机制研究

通过研究焦作地区浅层地下水中"三氮"污染量、污染分布特征,分析研究了污染源、水文地质条件对地下水"三氮"的形成、迁移、转化、分布规律的影响。结果表明:硝酸盐氮、氨氮、亚硝酸盐氮的污染分布分别呈现面状、条带状和点状分布;农业上含氮化肥和农药的过量使用是浅层地下水"三氮"污染的主要原因,工业污水直接排入含水层是污染中心浓度极高的重要原因;包气带的碱性氧化环境是硝酸盐氮广泛分布的重要条件,大沙河侧漏补给是氨氮呈现条状分布的主要因素。

溶解氧对输水管道生物膜微生物群落结构及出水水质影响

为提高微污染原水输水安全性,采用生物膜环状反应器(biofilm annular reactor,BAR)模拟原水输水管网,研究溶解氧(DO)对出水水质及生物膜微生物的影响,运用454-高通量测序技术对生物膜的微生物多样性和丰度进行分析.结果表明:随着溶解氧浓度的提高,反应器出水浊度、总铁、氨氮大幅度下降,该过程对总氮和CODMn去除的影响并不明显;生物膜中的铁细菌、硫酸盐还原菌的量均随溶解氧浓度的提高而降低,而微生物多样性和丰度(如硝化细菌)随溶解氧质量浓度的提高而升高.提高溶解氧能够缓解管道腐蚀,提高管壁生物膜的净水作用.

高藻引黄水库水常规工艺强化集成技术研究与示范

针对黄河下游地区引黄水库水夏季高藻高臭味、冬季低温低浊、小分子有机物含量高等水质特征,采用强化常规处理工艺的技术路线,研发了曝气生物流化池预处理—强化混凝工艺、基于藻及藻毒素同时去除的强化混凝—浮沉池—活性过滤组合工艺、水厂气浮藻渣无害化处置与再利用等关键技术,经过中试验证及优化集成,研究成果用于两座引黄水厂的示范建设,可有效解决引黄水库原水中的藻及二甲基异莰醇等问题,工艺运行稳定可靠,出水水质满足《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006),为黄河下游地区常规工艺水厂提标改造提供了可借鉴的工程范例。

水动力条件对MBR中超滤膜不可逆污染的影响

为考察MBR处理微污染水过程中水动力条件对超滤膜水力不可逆污染的影响，介绍了水力不可逆膜污染的计算方法，探讨曝气、反冲洗、通量、水温等运行参数的影响并进行优化。结果表明：间歇曝气时，曝气时间、强度及反冲洗时间的选取需考虑MBR的净水效能，实验条件下，2 min的曝气时间是必需的，较优的曝气强度为30～36 m3／（ m2·h）；较长的反冲洗时间有利于控制膜的不可逆污染，反冲洗时间的确定尚需考虑超滤系统的产水率；过滤通量显著影响超滤膜的不可逆污染速率，PVDF、PVC膜的过滤通量分别不应高于31.5，14.0 L／（m2·h），长期运行中膜污染的评价尚需考虑温度的影响。

引黄水库水超滤膜处理集成技术研究与综合示范

针对引黄水库水低温低浊、高藻、微污染的水质特点,通过关键技术研究、技术集成及示范应用,研究开发了以超滤膜为核心的深度处理组合工艺,积累了超滤膜净水厂设计、建设、运行和管理等的大量实践经验。在东营建立了国内首座10万m3/d规模的饮用水膜处理示范水厂,出水水质满足现行生活饮用水卫生标准,同时为今后超滤技术在城镇净水厂建设以及老水厂改造中的推广应用提供重要技术支撑。

絮凝时间对混凝-超滤工艺的膜污染特性影响

为了考察混凝条件对混凝-超滤工艺中有机物去除效果和膜污染的影响,采用静态超滤试验装置对引黄水库水进行了试验研究.研究了絮凝时间对有机物去除效果、絮体特性和超滤膜过滤特性的影响,分析了膜污染的影响因素.试验结果表明:溶解性有机污染物质(DOC、UV_(254))的去除作用主要发生在快速混合和凝聚过程,后续的絮凝反应过程对溶解性有机污染物质的去除效果没有影响.絮凝反应时间对絮体特性和膜污染特性的影响显著,过短或过长的絮凝时间均会产生不利影响,絮凝时间10 min时絮凝指数处于最佳范围,絮体二维分形维数最小,膜比通量最大,膜总阻力最小,滤饼层阻力最小,膜孔阻力趋于稳定.混凝剂投加量为20 mg/L、絮凝10 min时,絮体特性和超滤膜过滤性能均达到最佳.欠投药和过投药都会对混凝效果、絮体特性和膜阻力特性产生显著影响.