本研究拟通过对长沙、南京、无锡这3个城市的河流进行现场采样和室内分析, 探讨城市黑臭水体中色素颗粒物、非色素颗粒物、有色可溶性有机物的吸收特性, 通过水体组分吸收特征的变化, 揭示黑臭水体与其它水体的差异性, 寻找黑臭水体与其它水体的识别指标, 以期为构建黑臭水体遥感识别模型提供理论依据.
近年来, 环境中微量有机污染物(OMPs)的赋存及迁移转化引起国内外学者的广泛关注, 这些有机污染物种类复杂, 如抗生素、止痛药、避孕药、镇静药、杀菌剂、除草剂、阻燃剂等.而城市污水厂是OMPs向环境中迁移的重要途径, 这些物质在污水中的浓度虽低(μg ·L-1或ng ·L-1级浓度水平), 但排放到水体后产生累积效应, 从而对水环境生物及人体健康造成潜在的危害.现有污水厂多采用活性污泥处理工艺, 大量研究表明活性污泥法处理工艺对大部分OMPs去除效果不佳, 因此增加污水深度处理是强化削减污水中OMPs的可选方案.
臭氧工艺具有优良的水质净化效果, 从而被广泛应用于污水消毒、氧化分解难降解有机物.臭氧和有机分子反应主要基于直接反应和自由基反应, 在臭氧分解过程中会诱发产生羟基自由基, 而自由基反应被认为是快速高效的氧化途径. OMPs化学结构复杂, 其在臭氧过程中的氧化规律研究仍不完善.有研究表明, 污水中OMPs在臭氧过程中的去除效果和二级反应速率常数有密切关系.由于二级反应速率常数测定过程复杂, 而从分子结构角度解析OMPs在臭氧过程中的去除有助于了解臭氧反应本质.此外, 由于OMPs种类规模巨大, 仅根据选定的污染物评价水质安全具有片面性.臭氧在与出水有机物反应过程中会产生大量未知副产物, 其水质毒性水平未知.而SOS/umu遗传毒性试验是水质遗传毒性分析的ISO标准方法, 其在污水水质安全性评价方面具有重要应用价值.因此, 采用生物毒理试验作为化学分析指标的补充, 对于水质风险评价具有重要意义.
本文以厌氧/缺氧/好氧工艺联合臭氧(AAO-O3)作为研究对象, 通过考察14种OMPs在AAO-O3过程中的降解行为, 分析OMPs在活性污泥系统中的去除途径, 并从分子结构角度探究臭氧氧化过程中OMPs的降解机制, 此外通过遗传毒性实验得到更加综合直观的水质安全数据, 对污水深度处理出水的水质安全保障具有重要意义.
在传统A2/O工艺和氧化沟型A2/O工艺各工况中，TN去除效果与NH4+-N去除规律类似，如图5所示。除传统A2/O工艺的1#工况外，传统A2/O工艺和氧化沟型A2/O工艺的TN去除率均高于80%，平均去除率为84.54%，出水TN浓度均低于10 mg·L?1，平均为5.58 mg·L?1。说明2种工艺均可实现良好的脱氮性能。在传统A2/O工艺的1#工况中，由于NH4+-N氧化不彻底，出水TN中的NOx?-N仅为0.2 mg·L?1，绝大部分为剩余的NH4+-N，TN去除率仅为52.13%。在污水生物处理过程中，一部分氨氮可被微生物同化为其细胞的组成部分，当污水处理系统排出剩余污泥时，这部分氨氮被一同除去。但通过同化作用去除的氮较少，约占TN去除率的8%~20%。一般情况下，在A2/O工艺的好氧段，NH4+-N首先被氨氧化菌氧化为NO2?，NO2?再被亚硝酸盐氧化菌氧化为NO3?，O2作为电子受体;然后在缺氧条件下，NO3?被依次还原为NO2?、NO、N2O和N2，从而被除去，厌氧条件下合成的胞内聚合物作为电子供体;因此，实现传统A2/O工艺和氧化沟型A2/O工艺TN去除效能的前提是NH4+-N得到充分的氧化，只有更多的NH4+-N被氧化为NOx?-N，才能将更多的氮转化为N2而被zui终除去。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
通常情况下，污水中的PO43?-P通过厌氧释磷-好氧过量吸磷的途径被储存在微生物细胞内而被除去。在A2/O工艺中，回流污泥中带来的聚磷酸盐首先在厌氧段被释放为PO43?-P，然后PO43?-P在好氧段被微生物过量吸收而被除去。如图6所示，传统A2/O工艺和氧化沟型A2/O工艺在各种运行条件下均得到了良好的除磷效果，PO43?-P平均去除率为89.69%。除传统A2/O工艺的3#工况外，出水PO43?-P浓度大都低于0.5 mg·L?1，平均为0.36