微污染水源处理新技术论述题合计

《微污染水源处理新技术》复习思考题1.论述一下膜污染机理及控制（论述字数不少于500字）通常所说的膜污染是指在MBR运行过程中，细胞混合液中的微生物菌群及其代谢产物、固体颗粒、胶体粒子、溶解性大分子等由于与膜存在物理化学作用、机械作用而引起在膜表面或膜内孔吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞，使膜产生透过流量和分离特性的不可逆变化的现象。

膜污染的控制方法3.1 改善混合液特性一方面，可以在工艺中增加相应的预处理组件，如预过滤去除胶体、固体悬浮物及铁锈等或改变溶液pH值等，以除去一些能与膜相互作用的溶质。

另一方面，改善影响膜污染的污泥特性参数MLSS的可滤性和控制MLSS的浓度。

3.2 优化膜生物反应器的运行条件控制合理的曝气强度和抽吸时间可以有效地减少颗粒物质在膜面的沉积，减缓膜污染。

膜面沉积层的去除效率可以通过提高空气流率或曝气强度来提高，而空气流率对沉积层的去除效率又受到流速标准差的影响，亦即空气流的紊流程度的影响[15]。

3.3 膜材料的选择膜的亲疏水性、荷电性会影响到膜与溶质间的相互作用大小，通常应选用孔径适合，孔隙率高，带有负电，亲水性的膜，自然憎水性的膜要进行膜面改性3.4 膜的清洗尽管采用合理的设计、操作等措施减缓膜污染，但长期使用后膜表面还可能产生沉积和结垢，使膜孔堵塞，膜出水量下降，因此对污染膜进行定期的清洗是必要的3.5 其他在膜过滤设计中，还应注意减少设备结构中的水流死角，以防止滞留物在此变质，扩大膜污染。

为防止污泥在中空纤维丝间淤积，中空纤维膜应制成平板状(而不是成束设计)，然后组装成矩形，且底部曝气(兼有气水剧烈冲刷膜表面的作用)，这些都可有效地防止膜污染，延长膜的清洗周期[6]。

2、试论述光助Fenton体系氧化机理以及影响UV/Fenton反应的因素？（论述字数不少于500字）1. Fenton试剂法的氧化的机理为：Fe2+ + H2O2→Fe3+ + OH- + •OH (1) Fe2+ + •OH→Fe3+ + OH- (2)Fe3+ + H2O2→Fe2+ +HO2• + H+ (3) HO2• + H2O2→O2 + H2O + •OH (4)RH + •OH→R• + H2O (5) R• + Fe3+→R+ + Fe2+ (6) R• + O2→ROO+⋯→CO2 + H2O (7)Fe2+与H2O2反应很快，生成•OH，其氧化能力仅次于氟，另外·OH自由基具有很高的电负性或亲电性，其电子亲和能力具有很强的加成反应特性。

在反应过程中同时有Fe3+生成，Fe3+可以与H2O2反应生成Fe2+，生成的Fe2+ 再与H2O2反应生成•OH，可见在反应过程中Fe2+是很好的催化剂。

生成的•OH 可以进一步与有机物RH 反应生成有机自由基R•，R•进一步氧化，使有机物结构发生碳链断裂，最终氧化成为CO2和H2O。

2.Fenton试剂法的影响因素：根据Fenton试剂反应的机理可知，OH·是氧化有机物的有效因子，而[Fe2+]、[H2O2]、[OH-]决定了OH·的产量，因而决定了与有机物反应的程度。

影响该系统的因素包括溶液pH值、Fenton试剂的配比、反应温度、H2O2投加量及投加方式、催化剂种类、催化剂与H2O2投加量之比等。

（1）溶液的pH值Fe2+在溶液中的存在形式受制于溶液的pH值，在中性和碱性环境中，Fe2+不能催化H2O2产生·OH 。

普遍认为，当pH值在2一4时，处理效果较好。

（2）Fenton试剂的配比(Fe2+:H202）在Fenton 反应中，Fe2+起到催化H202产生自由基的作用，在无Fe2+条件下，H2O2难于分解产生自由基，当Fe2+浓度很低时，反应速度很慢，自由基的产生量小，使整个过程受到限制;当Fe2+浓度过高时，会被氧化成Fe3+，造成色度增加。

（3)反应温度适当的温度可以激活·OH自由基，温度升高·OH自由基的活性增大，COD去除率提高，但也会使H202分解,不利于·OH 的生成。

经研究表明最佳温度在30℃左右。

（4）H2O2的投加方式保持H2O2总投加量不变，分批投加，可提高废水的处理效果。

因为分批投加(H202)/(Fe2+)的比值相对较低，从而使·OH 的产率增加，提高了H2O2的利用率，提高了总的氧化效果。

（5）反应时间Fenton 试剂处理有机废水时，反应开始阶段COD的去除率随时间的延长而增大。

一定时间后，COD的去除率接近最大值，而后基本稳定。

Fenton试剂处理难降解废水的反应时间与催化剂、废水pH值及所含有机物种类有关。

此外，Fenton试剂是否配用催化剂和絮凝剂对处理效果也有影响。

Fenton试剂反应最常用的催化剂是FeSO4.7H20，其他的催化剂如Fe+/Ti02,Cu2+,Mn2+，活性炭等均有一定的催化能力，可以根据污染物的种类确定不同的催化剂3、试论述臭氧的杀菌能力是氯消毒的几十倍或者上百倍，却没有广泛应用到自来水厂饮用水处理，为什么（论述字数不少于500字）臭氧属于高效消毒剂，可杀灭各种微生物，臭氧气体或水溶液都有很强的杀灭微生物作用，其杀灭微生物的速度比有效氯快数百倍。

臭氧是饮水消毒最有希望推广的方法之一。

（其强大的氧化力不但可杀灭水中的细菌、病毒、包囊、芽胞，而且可破坏大部分有机物，同时起到脱色去臭作用。

其消毒效果比氯好，水温越低消毒效果越高。

对饮水消毒：自来水中臭氧浓度达到0.5mg/L，作用10min可杀灭水中大肠杆菌等肠道细菌。

井水和清洁的河水臭氧浓度需达到1.5mg/L，若可疑有污染则臭氧浓度不应低于3mg/L， 10min内剩余臭氧浓度应在0.5mg/L。

）但臭氧的稳定性差、水溶性小，对水消毒后无法保持余留量，无持续消毒效果。

美、日、法、荷兰等国已用臭氧作水厂饮水消毒并作医院污水的终端消毒。

我国已用臭氧发生器，通过高频放电产生臭氧供污水消毒。

臭氧作为饮水消毒剂不会生成氯化消毒副产物，但可能生成溴酸盐、醛类和过氧化物等具有潜在毒性的副产物。

其中，溴酸盐为主要副产物动物试验表明，溴酸盐会增大实验动物癌变的机会，同时，也会引发其他部位的肿瘤增生，可导致细胞内染色体断裂和活体内DNA损伤。

我国学者采用Ames试验、 UDS试验和微核试验从基因水平、DNA水平和染色体水平对臭氧消毒副产物溴酸盐的遗传毒性研究表明，溴酸盐不能使组氨酸缺陷型鼠伤寒沙门菌回复突变增加，但可使大鼠肝细胞程序外DNA 合成量和小鼠骨髓嗜多染红细胞微核形成率增加，具有DNA及染色体水平的遗传毒性。

一般情况下，水中不含有溴酸盐。

但若原水中含有溴化物，再经臭氧消毒，就会生成溴酸盐。

一些瓶装矿泉水即存在此类隐患，因此虽然臭氧的杀菌能力是氯消毒的几十倍或者上百倍，却没有广泛应用到自来水厂饮用水处理。

4、论述活化后的沸石对水中有机物和氨氮的去处有较明显的效果。

（论述字数不少于500字）沸石吸附机理构成沸石骨架的最基本结构是硅氧(SiO4)四面体和铝氧(AlO4)四面体,其中在铝氧四面体中由于1个氧原子的价电子没有得到中和,使得整个铝氧四面体带有1个负电荷;为保持电中性,附近必须有1个带正电荷的金属阳离子(M+ )来抵消,这些阳离子和铝硅酸盐结合很弱,可以进行阳离子交换和可逆的脱水,而不破坏沸石的晶体结构(Mark,1998),因此,沸石具有阳离子交换性能.除此之外, 由于硅(铝)氧四面体的连接方式不同,沸石构架中有许多空腔和孔道,同时沸石表面具有强大的色散力,部分架氧负电荷和与之平衡的阳离子周围形成强大的电场.因此,沸石在色散力和静电力的共同作用下,具有很强的吸附性,而且是一种分子筛的选择吸附,对极性强且分子直径小于沸石空穴通道直径的氨氮具有很强的吸附性.另外,天然沸石经过活化,可以明显调整沸石内孔的直径,提高吸附性能、离子交换性能及交换量等,从而可以更好地去除氨氮(田雨等,2006).4.2由于天然沸石直接用于水处理的效果不够理想,因此,近年来天然沸石的活化处理得到了研究(李德生等,2005;丁磊等,2005).沸石经过活化后离子交换性能和吸附性能可得以提高,即通过用不同大小的阳离子交换天然沸石内原有的阳离子,可改变孔道大小,从而赋予沸石新的离子交换性能.研究表明,用酸碱处理沸石,沸石的比表面积增大,吸附性增强;加热可使充满沸石孔道和空腔的水分子除去,从而可提高吸附能力5、论述什么是微污染水源以及它的水质特征。

（论述字数不少于500字）微污染水源水是指受到有机物污染，部分项目的指标超过卫生标准。

这类水中所含的污染物种类较多、性质较复杂，但浓度比较低。

微污染水源水中主要是有机污染物，一部分属于天然的有机化合物,例如水中动、植物分解而形成的产物(如腐殖酸等)另一部分是人工合成的有机物，包括农药,重金属离子,氨氮,亚硝酸盐氮及放射性物质等有害污染物。

微污染水源的水质特点表现在 4 个方面：1)微污染水源水的水质主要受排人的工业废水和生活污水影响，在江河水源上表现为氨氮、总磷、色度、有机物等含量超标；在湖泊水库水源上，表现为水库和湖泊水体的富营养化，并在一定时期藻类滋生，造成水质恶化，腐烂时腥臭逼人。

2 )水中溶解性有机物大量增加，特别是自来水出厂水、管网水经常于春末夏初、夏秋之交出现明显异味，氯耗季节性猛增。

水中有机物多带负电，增大了混凝剂和消毒剂的投量，同时使管壁腐蚀和管网寿命降低。

3)国家卫生部颁布的《生活饮用水卫生规范》，提出了更高的水质标准。

而目前已发现的一些有害微生物较难去除，如贾第氏鞭毛虫、隐孢子虫、军团细菌、病毒等。

4)内、分泌干扰物质(又称环境荷尔蒙)的去除效率不高，这些化学品不仅具有“三致”作用，还会严重干扰人类和动物的生殖功能。

6、论述膜处理技术的分类及各自的特点。

（论述字数不少于500字）水处理的膜技术主要有以下几种: (1)反渗透(RO)膜技术。

反渗透(又称高滤)过程是渗透过程的逆过程，推动力为压力差，特点是无相变，能耗低、膜选择性高、装置结构紧凑，操作简便，易维修和不污染环境等。

(2)纳滤(NF)膜技术。

纳滤技术是超低压具有纳米级孔径的反渗透技术。

纳滤膜具有荷电，对不同的荷电溶质有选择性截留作用，同时它又是多孔膜，在低压下透水性高。

(3)微滤(MF)膜技术。

微滤膜是以静压差为推动力，利用筛网状过滤介质膜的筛分作用进行分离。

其技术特点是膜孔径均一、过滤精度高、滤速快、吸附量少且无介质脱落等。

(4)超滤(UF)膜技术。

超滤是以压差为驱动力，利用超滤膜的高精度截留性能进行固液分离或使不同相对分子质量物质分级的膜分离技术。

其技术特点是:能同时进行浓缩和分离大分子或胶体物质。

与反渗透相比，其操作压力低，设备投资费用和运行费用低，无相变，能耗低且膜选择性高。