Fate of secondary effluent dissolved organic matter during soil-aquifer treatment

The reduction of mass and trihalomethane formation potential (THMFP) of dissolved organic matter (DOM) and its fractions from secondary effluent during laboratory-scale soil-aquifer treatment (SAT) soil columns were studied. Reduction in dissolved organic carbon (DOC), absorbance of ultraviolet light at 254 nm (UV-254), biodegradable dissolved organic carbon (BDOC) and nonbiodegradable dis- solved organic carbon (NBDOC) for the bulk DOM averaged 72.35%, 53.98%, 97.49% and 35.33% across the soil columns, respectively. Using XAD-8 and XAD-4 resins, DOM was fractionated into 3 fractions: hydrophobic acid (HPO-A), transphilic acid (TPI-A) and hydrophilic fraction (HPI). HPO-A was removed by 61.06%, TPI-A by 54.86% and HPI by 74.95% as DOC as a consequence of the laboratory-scale SAT, respectively. The reduction of THMFP from HPO-A, TPI-A and HPI was 27.24%, 26.24% and 36.08%, respectively. Proton nuclear magnetic resonance (1H-NMR) spectra revealed that the HPO-A isolated from the secondary effluent contained more aromatic functional groups than the corresponding TPI-A. Fourier-transform infrared (FT-IR) spectrum analysis illustrated that TPI-A had decreased hydrocarbon and increased aromatics content in the SAT columns. Specific ultraviolet light absorbance (SUVA) and specific THMFP for each DOM fraction increased across the soil columns and HPI exhibited greater increase in both than HPO-A and TPI-A. The most problematic THM precursor was found to be HPO-A with its high quantity present in recharged water and high chlorine reactivity.     

垃圾渗滤液厌氧降解中溶解性有机物的光谱特性

为探讨渗滤液厌氧降解出水中有机物的构成特点和变化规律,采用XAD-8和XAD-4树脂将溶解性有机物(DOM)依亲疏水性和酸碱性特征分为5种组分,对不同水力停留时间(HRT)下厌氧序批式反应器(ASBR)出水中各组分的含量和特性进行了比较研究.结果表明:ASBR处理渗滤液中溶解性有机碳(DOC)去除率可达53.0%～94.7%;芳香类物质多存在于疏水性组分中,厌氧处理后各组分UV254明显下降,芳香类、羧酸和氨基化合物去除明显;随着HRT的延长,富里酸类荧光物质易在出水中累积而造成累计荧光强度Фi,n增大,而芳香性蛋白及溶解性微生物副产物较之更易降解.可见ASBR能有效降解渗滤液DOM各组分物质.     

生化出水中各类有机污染物的特性及在混凝处理过程中的行为

以城市生活污水厂二级生化出水为研究对象,考察了生化出水中有机污染物中各组分含量、分子量分布特点等特性,以及各类有机物在三氯化铁混凝处理过程中的行为.实验结果表明:当生化出水中有机物浓度以DOC表征时,水中疏水性物质与亲水性物质各占50%,其中疏水酸浓度最高,约为42%,其次为亲水酸和非酸亲水物质,分别占26%和24%,非酸疏水物质仅为8%.其中疏水酸中的不饱和双键或芳香环有机物的含量较高.二级生化出水中的DOC主要集中在分子量大于10 000 D的有机物,占48.8%.在三氯化铁混凝过程中,能去除几乎所有的大分子量有机物以及大部分芳香族有机物(61%的UV254),对小分子、亲水性有机物基本没有去除效果.因此,混凝法需与其他能去除亲水性、小分子量有机物(＜3 000 D)的处理工艺结合,以进一步提高有机物的去除效率.     

水华期水体中DOM组成及其消毒副产物生成潜能

以太湖水华期原水为实验水样,初步研究水华期水体中溶解性有机质(Dissolved Organic Matter,DOM)的组成及其消毒副产物生成潜能(DisinfectionBy-Products Formation Potential,DBPFP).利用XAD-8大孔树脂,将水体中DOM分离为亲水性物质(Hydrophilic Substances,HIS)、疏水碱性物质(Hydrophobic Bases,HOB)、疏水酸性物质(Hydrophobic Acids,HOA)、疏水中性物质(HydrophobicNeutrals,HOB).4种DOM组分的溶解性有机碳(Dissolved Organic Carbon,DOC)浓度分布情况为:HIS最高为10.2mg/L,占原水DOC浓度的72.86%.不同DOM组分的DBPFP实验表明,HIS的三卤甲烷生成潜能(Trihalomethanes FormationPotential,THMFP)和卤乙酸生成潜能(Haloacetic Acids Formation Potential,HAAFP)分别占4种DOM消毒副产物生成潜能之和的63%和31.25%,为主要的消毒副产物前体物.由于HIS为水华期水体中DOM的主要组分,且具有DBPFP高、不易在水处理过程中去除的特点.因此进一步考查了不同氯化条件(氯化剂用量、氯化时间、水体pH值)对HIS氯化生成DBPs的影响.研究结果表明:DBPs生成量与氯化剂用量及氯化时间成正相关.pH对HIS氯化生成THMs和HAAs的影响并不相同.在实验所选取的pH范围之内,THMs生成量随pH的升高,呈逐渐增加的趋势,而HAAs产量却表现为先增加后减少.     

MIEX~@树脂对水库水中有机物的去除特性

为了充分发挥磁性离子交换树脂(MIEX@)对有机物的去除能力,利用烧杯试验研究了MIEX@树脂对水库水中有机物的去除特性,以溶解性有机物DOC、UV254、有机物三维荧光光谱(3DEEM)、有机物相对分子量分布、有机物分级特征和消毒副产物生成量等指标进行表征。结果表明:投加树脂15mL/L、反应20min时,DOC和UV254的去除率分别为58.4%和82.2%,三卤甲烷生成潜势(THM-FP)和卤乙酸生成潜势(HAAFP)的去除率分别为55.6%和82.1%。有机物相对分子量分布和分级特征测定结果表明:MIEX@树脂主要去除常规工艺无法有效去除的中小分子区间的亲水性和疏水性的有机物,从而可以有效控制消毒副产物的产生。有机物三维荧光光谱扫描结果表明:MIEX@树脂对芳香族蛋白Ⅱ(BOD5)、富里酸类物质和微生物代谢产物类有机物均有一定的去除能力,特别是芳香族蛋白Ⅱ和富里酸类物质。     

渗滤液生化出水DOM在深度混凝过程中的去除特征

采用3种高新絮凝剂, 对采集自垃圾填埋场渗滤液处理工艺生化单元出水的样品进行3个阶段的深度混凝处理。采用紫外–可见光谱(UV-Vis)、三维荧光光谱(EEM)和电喷雾傅里叶变换离子回旋共振质谱(ESI FT-ICR MS)对3个阶段的样品中溶解有机物(DOM)进行表征, 以此来探究DOM在混凝过程中的去除转化特征。UV-Vis光谱分析结果表明, 经过混凝处理, 水中小分子物质的比例增大, 腐殖化程度降低, 缩合度降低。EEM分析结果表明, 经过混凝处理后, 类蛋白质和类腐殖酸物质的去除效果十分显著。FT-ICR MS分析结果表明, 在不同的混凝阶段, 絮凝剂去除的DOM有较强的选择性。最终出水残留的DOM主要是一些分子量较小、含有大量杂原子、具有较低不饱和度、O/C <0.3和H/C>1.5的物质。     

土壤基质对回灌水的净化效果

在水资源管理体系中,人工地下水回灌是实现水资源再生的有效途径。介绍了城市污水人工地下水回灌技术的基础理论与发展现状。利用在北京市高碑店污水处理厂内的建立的人工地下水回灌示范工程,初步研究了城市污水处理厂二级出水经深度处理后进行地下水回灌对地下水水质的影响。引入钠吸附比表征回灌水在渗滤过程对土壤结构的影响。研究结果表明:土壤非饱和带对可溶解性有机碳(DOC)、氨氮(NH_4~ -N)、UV-254表征的有机物有良好的去除效果,对回灌水中可吸附有机卤化物(AOX)的去除率很低。     

UV/固定化TiO2对太湖源水中藻类胞内有机物的去除效能

采用溶胶-凝胶法,以玻璃纤维网为载体负载TiO2薄膜,X射线衍射分析表明,其薄膜中TiO2晶相为锐钛矿型.基于UV/TiO2体系,研究其对太湖源水中藻类胞内有机物(IOM)的降解机制及其影响因素.与腐殖酸(HA)对比研究结果表明,IOM较难被光催化氧化工艺降解,反应60 min时,UV254和DOC的降解率只有33.3％和19.1％,而HA的UV254和DOC降解率分别达到96.6％和57.3％;原因在于IOM主要是由大分子亲水性有机物组成,含有较多的氨基结构,而腐殖酸是强疏水性有机物,含有较多的芳香结构.同时,UV/TiO2体系的光强增强在一定程度上能提高IOM的降解效果;在pH=6.7时,IOM降解率达到最佳.     

磁性离子交换树脂去除水源水中有机物的研究

采用动力学和静态循环试验考察磁性离子交换树脂(MIEX)对3种不同特征水源水中有机物的去除率及有机物特性对MIEX处理效能的影响.研究结果表明:在动力学试验确定的最佳投加量(水源水A,B和C含量分别为10,10和5 mL/L)和反应时间为(15 min)时,水源水A,B和C的UV254去除率分别为 71.5%,81.5%和69.2%,溶解性有机物(DOC)去除率分别为50.4%,65.3%和45.9%;当MIEX投加量10 mL/L时,3种水源水的通水倍数(BV)可达1 500,而不发生离子交换吸附饱和现象;有机物各种特性中,相对分子质量分布可为确定MIEX处理工艺参数提供参考;当水源水中有机物构成以大分子有机物为主时,MIEX投加量需在动力学试验确定的最佳投加量基础上有所增加,才能提高BV且不使MIEX发生离子交换吸附饱和现象.     

用于城市污水地下回灌的DGB吸附工艺

为了拓展污水回用方式,以解决我国水资源日益短缺现状,研究了利用DGB吸附剂(一种新的吸附剂)对北京高碑店污水处理厂二级出水进行深度处理的工艺.静态吸附实验和Crittenden模型计算结果表明, DGB吸附剂对出水中约40%的有机物吸附能力较强.投加100mg/L的DGB吸附剂与25mg/L聚合氯化铝协同处理时,可去除约68%的UV-436、 51%的UV-254、 29%的DOC、 19%的AOX.再经土壤渗滤,出水DOC浓度可小于3mg/L. Ames试验表明,原水中含有较多移码型氯化致突物及部分碱基置换致突物,经DGB吸附处理工艺,可去除38%～46%的移码致突物.     

土壤三卤甲烷生成潜能的测定

通过模拟由土壤进入水源中的有机物质在自来水净化系统消毒条件下所发生的卤化反应,探讨了测定土壤三卤甲烷生成潜能(THMFP)的方法,并对各种实验条件(如水土体积质量比、振荡时间、加氯量等)的设定进行讨论,确定了各实验条件分别为过60目筛土样,振荡4h,水样pH为7.0±0.1,反应温度20℃,投加的氯的质量浓度为8mg/L,反应时间24h.     

土壤中三卤甲烷前驱物质面源负荷估算模型

土壤中的三卤甲烷(THMs)前驱物质在降雨过程中产生对水体的面源污染负荷。建立了一个以三卤甲烷生成潜能(THMFP)为指标的面源污染负荷估算模型。模型由降雨一径流模型和污染物输出模型两部分组成，用以实现对不同土壤条件、降雨条件下THMFP面源污染负荷的估算。     

FeAl合金的LFS势及点缺陷性能计算

构建了Fe、Al及其合金的原子间Long-range Finnis-Sinclair(LFS)势,利用Fe、Al及其合金的晶格常数、结合能和体弹性模量等实验数据拟合了纯金属Fe、Al及合金FeAl的LFS势参数,从中选择一组最优参数.为了检验所构建的势在缺陷性能方面的表现,利用构建的纯金属及合金的原子间势计算了金属Fe、Al及合金FeAl的单空位形成能,结果表明,与Fe相关的单空位形成能的计算结果与实验结果及其他理论计算结果符合得很好.     

计算正电子与钾原子碰撞的总散射截面

应用耦合通道光学势方法计算低能正电子同钾原子碰撞的总散射截面． 在 Ｐ 空间的耦合积分方程中包括 ８ 个能量最低的散射通道, 用 Ｑ 空间的复光学势描述的正负电子偶素所形成的通道和电离通道, 被附加到 Ｐ 空间的通道耦合中． 计算结果表明, 电离和正负电子偶素的形成在正电子和钾原子碰撞散射体系中起着重要的作用．     

基于势场函数的多智能体编队避障控制

势场函数方法广泛应用在避障与目标追击控制中,但是大多应用在静态环境中,即障碍物与目标是静止的。通过扩展势场函数,并结合图论与领航者方法,设计出新的控制算法。障碍物与目标的速度都考虑在势场函数定义中。基于这种新的控制算法,研究了多智能体群集控制,所提方法不仅保证智能体追击上运动的目标,同时确保能安全躲避障碍。由于所提方法是基于智能体行为,因此方法的一个优点就是容易升级。最后,仿真表明所提方法的有效性。     

高含水期地层水电阻率求取方法

针对油田高含水期地层流体性质和地层压力的变化给应用自然电位曲线求取地层水电阻率产生不利影响的实际问题,从自然电位产生的机理出发,研究了应用自然电位曲线求取地层水电阻率的方法。对影响自然电位曲线的各种因素(井径、层厚、泥浆侵入、泥质含量、过滤电位等)进行了分析,并对其影响因素提出了校正方法。应用实际测井资料解释,并与试油水分析资料对比,结果表明该方法能够提供可靠的地层水电阻率值。     

二氧化氯预氧化控制饮用水三卤甲烷生成势的研究

为了减少饮用水中三卤甲烷（THMs）的生成,采用二氧化氯预氧化取代传统的预氯化．采用自制的二氧化氯,其纯度在99％以上,在避光／封口的条件下,投加2mg／L的二氧化氯与原水反应30min．通过超滤膜法分析不同分子量区间三卤甲烷生成势（THMFP）的变化,发现大部分小分子物质被氯化生成THMs,经二氧化氯氧化后,发现不同分子量区间的THMFP均有所降低,且部分大分子物质变为小分子物质,这些物质较难与氯发生反应生成THMs,说明THMs的生成不仅与分子量有关还与分子结构相关．另外,二氧化氯预氧化对色度和浊度都有比较明显的去除效果．     

上海市区非甲烷有机化合物( NMOCs) 的观测分析

为了研究大气中非甲烷有机化合物( NMOCs) 总体现状、组成特点和不同物种臭氧产生潜力, 以便在臭氧产生对 NMOCs 敏感的区域制定有效的臭氧控制政策, 对上海市区徐家汇从 2005年11月6 日到2007年8月10日进行了每日24 小时NMOCs 采样。数据分析表明, 上海市区 NMOCs 的日平均浓度没有明显的季节变化, 大约在 50nL/L, 主要由烷烃类、烯烃类和芳香烃类组成。反应活性和浓度水平都较高的芳香烃类对臭氧光化学产生的贡献占主导性地位。甲苯、二甲苯、乙基苯、丁烯和丙烯是臭氧产生潜力最大的几个物种。上海市区大气中的NMOCs以人为排放为主, 主要来自城市机动车尾气、建筑材料和有机溶剂的挥发以及南部金山化工区的排放。     

基于势函数的多智能体避撞队形控制

研究了一类多智能体系统的队形控制问题,改进了现有避撞势函数的构造方法.基于势函数的方法设计了控制策略,在控制策略的作用下,多智能体系统实现了期望的队形,避免了碰撞的发生.最后,仿真表明所提方法的可行性和有效性.