二级处理出水中有机物的分级特性
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±015 ℃的生化培养箱中 , 在避光条件下 , 放置 120 h. 120 h后用硫代硫酸钠终止反应. 取 25 mL 已中 止 反 应 的 水 样 , 加 入 2 mL 甲 基 叔 丁 基 醚 (M TB E)和 10 gN a2 SO4 ,剧烈振荡直至 Na2 SO4 全 部溶解 ,静止分层 ,待两相分层后用微量进样器抽 取 1μL 有机相注入 Agilent4890型气相色谱仪进 行测定. 11314 可生物降解溶解性有机碳
11313 三卤甲烷生成势 三卤甲烷生成势 ( THM FP)是指在保证加氯
量足够的条件下 ,与氯反应足够长的时间后 ,水样 中所能产生的 4 种三卤甲烷的最大量. 具体测定 步骤为 :将所分离的有机组分按其在总有机物中 所占的比例用高纯水稀释. 取 100 mL 水样 ,放入 磨口玻璃瓶中 ,同时加入磷酸盐缓冲溶液调节水 样 pH 为 7 ±011. 向水样中加入 NaClO 溶液 ,投加 量按 公 式 [ C l2 ] = ( 3 × [ DOC ] ) + ( 715 × [NH4 + ] ) 计算 [ 6 ] (NH4 + 2N采用 CM - 03N 型便 携式氨氮测定仪测定 ). 加盖后将水样放入 2010
水处理厂主要接受生活污水 ,采用活性污泥法作 为二级生物处理工艺. 该污水处理厂二级处理出 水水质见表 1.
表 1 W 污水处理厂二级处理出水 水 质 情 况 ( 2005 ～
2006) ( n = 20)
参数
数值
参数
数值
pH
718 ±011
UV - 254 /m - 1 1613 ±017
COD / (mg·L - 1 ) 50 ±217 硝酸盐 / (mg·L - 1 ) 413 ±117
岛津公司 UV 22550 型紫外可见分光光度计 ,将同 浓度水样 (110 mg /L )置于 1 cm 石英比色皿中进 行紫外扫描 ,扫描范围为 400到 200 nm ,用高纯水 (M illi2Q water)作空白.
1 实 验
111 试验水质分析 以哈尔滨市 W 污水处理厂为研究对象 ,W 污
Abstract: In order to investigate the chem ical characteristics of organic matter in secondary effluent, the or2 ganic matter in secondary effluent from the W W astewater Treatment Plant in the city of Harbin was fractiona2 ted into 5 fractions using XAD resins: hydrophobic acid ( HPO 2A ) , hydrophobic neutral ( HPO 2N ) , trans2 philic acid ( TP I2A ) , transphilic neutral ( TP I2N ) and hydrophilic fraction (HP I). The characteristics of dif2 ferent organic fractions in secondary effluent were exam ined by chlorination reaction experim ents, biodegrada2 ble organic carbon tests, size distribution tests, ultraviolet (UV ) and Fourier2transform infrared ( FT2IR ) spectra analysis. The results show that HPO 2A is the main p recursor for trihalomethanes ( THM s) follow ing chlorination. In each organic fraction, the dissolved organic carbon (DOC) ( < 01025μm ) is the major car2 bon fraction, in term s of the contribution to organic carbon and THM s. The biodegradability can be ranked as follow s: HP I > TP I2A > HPO 2A > TP I2N > HPO 2N , while the order of aromaticity is as follow s: HPO 2N > HPO 2A > TP I2N > TP I2A > HP I. HPO 2N and TP I2N are enriched in hydrocarbon. The contents of HPO 2A and HP I are relatively high, and they are main organic fractions in secondary effluent. In addition, the char2 acteristics of different organic fractions are distinct. Key words: organic m atter; fractionation; biodegradability; trihalom ethane formation potential; specific triha2 lom ethane form ation potential
收稿日期 : 2006 - 11 - 17. 基金 项 目 : 国 家 重 点 基 础 研 究 发 展 规 划 项 目 ( 973 -
2004CB418505) . 作者简介 : 薛 爽 (1977—) ,女 ,讲师 ,博士 ;
赵庆良 (1962—) ,男 ,教授 ,博士生导师.
有机物的组成非常复杂 [ 1 ] ,一直以来没有恰 当的方法对其进行完全的逐一分析. 近年来发展 的树脂吸附分级法为研究有机物不同组分的特性
TOC采用日本岛津 SH MI ADOUTOC25000分析 仪测定. 各有机组分的含量均以 TOC 来表征. 11312 紫外吸收光谱
UV 2203、UV 2253 和 UV 2254 采用 T6 新世纪 紫外可见分光光度计 (北京普析通用仪器有限责
任公司 )测定. 试验所用紫外光谱扫描仪为日本
图 1 有机物分级流程
Character istics of organ ic ma tter in secondary effluen t
XU E Shuang1, 2 , ZHAO Q ing2liang1 , W E I L iang2liang1
(1. School of M unicipal and Environmental Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150090, China, E2mail: xueshuang666@ sina. com. cn; 2. School of Environmental Science, L iaoning University, Shenyang 110036, China)
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
第 8期
薛 爽 ,等 :二级处理出水中有机物的分级特性
·1209·
提供了一种有效手段 [ 2 ]. 国内外对有机物的研究 主要集中在饮用水源水中的天然有机物 (NOM ) 上 ,如利用树脂吸附分级法对 NOM 进行分块分 级 ,从整体上全面了解水体 NOM 的组成特性 ,并 对 NOM 的各个分级部分进行深入研究 ,如三卤 甲烷和卤乙酸生成情况 ,三卤甲烷生成活性等. 但 很少有人将树脂吸附分级法用于研究二级处理出 水中的有机物 [ 3 ]. 开展二级处理出水中有机物的 分级特性研究 ,有助于进一步了解水中有机物的 化学行为特性并优化水处理工艺 ,对提高再生水 水质和制定回用对策具有重要意义和实用价值. 本研究利用树脂吸附分级法 ,以哈尔滨市的 W 污 水处理厂为研究对象 ,进行二级处理出水中有机 物的分级分离 ,并采用一系列分析手段 ,较为系统 地对二级处理出水中有机物的各组分进行特性表 征和比较.
TOC / (mg·L - 1 ) 19168 ±113 氨氮 / (mg·L - 1 ) 1210 ±115
DOC / (mg·L - 1 ) 14108 ±019 总磷 / (mg·L - 1 ) 313 ±012
112 有机物的分级分离方法 经过 0145 μm 滤膜过滤后的水样依次通过
串联的 XAD 28和 XAD 24树脂柱 ,按其在不同树脂 上的吸附特性将其分为疏水性有机酸 ( HPO 2A ) , 疏水性中性有机物 ( HPO 2N ) ,过渡亲水性有机酸 ( TP I2A ) ,过渡亲水性中性有机物 ( TP I2N )和亲水 性有机物 (HP I)等 5部分. 其分级分离流程如图 1 所示 ,具体步骤如文献 [ 4, 5 ]所述. 113 有机物的表征方法 11311 有机碳
第 40卷 第 8期 2 0 0 8年Βιβλιοθήκη Baidu8月
哈 尔 滨 工 业 大 学 学 报
Vol140 No18
JOURNAL OF HARB IN INSTITUTE OF TECHNOLOGY
Aug. 2008
二级处理出水中有机物的分级特性
薛 爽 1, 2 ,赵庆良 1 ,魏亮亮 1
可生 物 降 解 溶 解 性 有 机 碳 ( BDOC ) 按 照 Kwon et al. 提出的方法进行测定 [ 6 ] :用二级处理 出水对酸洗过的砂子 (平均粒径为 015 mm ,不均 匀系数为 117)进行挂膜. 将 HPO 2A、HPO 2N、TP I2 A 和 TP I2N 用含有 KH2 PO4 ( 268 m g /L ) , NH4 C l (106 m g /L )和 CaCO3 (100 mg /L )的蒸馏水溶解 、
(1. 哈尔滨工业大学 市政环境工程学院 , 哈尔滨 150090, E2mail: xueshuang666@ sina. com. cn; 2. 辽宁大学 环境学院 , 沈阳 110036)
摘 要 : 为研究二级出水中有机物的化学特性 ,以哈尔滨市 W 污水处理厂为研究对象 ,利用 XAD 树脂将二 级处理出水中的有机物分级为 5个组分 :疏水性有机酸 (HPO 2A ) 、疏水性中性有机物 ( HPO 2N ) 、过渡亲水性 有机酸 ( TP I2A ) 、过渡亲水性中性有机物 ( TP I2N )和亲水性有机物 (HP I). 采用氯化反应实验 、可生物降解溶 解性有机碳和尺寸分布测定 ,以及紫外和红外光谱分析考察二级处理出水中不同有机组分的特性. 结果表 明 : HPO 2A 是加氯消毒时产生三卤甲烷的主要有机组分. 各有机组分中 ,溶解性有机碳 (DOC) ( < 01025μm ) 均是主要的有机碳形式和主要的三卤甲烷前体物. 各组分的可生化性为 : HP I > TP I2A > HPO 2A > TP I2N > HPO 2N. 各组分的芳香性为 : HPO 2N > HPO 2A > TP I2N > TP I2A > HP I. HPO 2N 和 TP I2N 中碳氢化合物的含量 较高. 在二级处理出水中 , HPO 2A 和 HP I的含量相对较高 ,是主要的有机组分. 此外 ,不同有机组分的化学特 性不同 . 关键词 : 有机物 ;分级 ;可生化性 ;三卤甲烷生成势 ;三卤甲烷生成活性 中图分类号 : X3; X5 文献标识码 : A 文章编号 : 0367 - 6234 (2008) 08 - 1208 - 06
11313 三卤甲烷生成势 三卤甲烷生成势 ( THM FP)是指在保证加氯
量足够的条件下 ,与氯反应足够长的时间后 ,水样 中所能产生的 4 种三卤甲烷的最大量. 具体测定 步骤为 :将所分离的有机组分按其在总有机物中 所占的比例用高纯水稀释. 取 100 mL 水样 ,放入 磨口玻璃瓶中 ,同时加入磷酸盐缓冲溶液调节水 样 pH 为 7 ±011. 向水样中加入 NaClO 溶液 ,投加 量按 公 式 [ C l2 ] = ( 3 × [ DOC ] ) + ( 715 × [NH4 + ] ) 计算 [ 6 ] (NH4 + 2N采用 CM - 03N 型便 携式氨氮测定仪测定 ). 加盖后将水样放入 2010
水处理厂主要接受生活污水 ,采用活性污泥法作 为二级生物处理工艺. 该污水处理厂二级处理出 水水质见表 1.
表 1 W 污水处理厂二级处理出水 水 质 情 况 ( 2005 ～
2006) ( n = 20)
参数
数值
参数
数值
pH
718 ±011
UV - 254 /m - 1 1613 ±017
COD / (mg·L - 1 ) 50 ±217 硝酸盐 / (mg·L - 1 ) 413 ±117
岛津公司 UV 22550 型紫外可见分光光度计 ,将同 浓度水样 (110 mg /L )置于 1 cm 石英比色皿中进 行紫外扫描 ,扫描范围为 400到 200 nm ,用高纯水 (M illi2Q water)作空白.
1 实 验
111 试验水质分析 以哈尔滨市 W 污水处理厂为研究对象 ,W 污
Abstract: In order to investigate the chem ical characteristics of organic matter in secondary effluent, the or2 ganic matter in secondary effluent from the W W astewater Treatment Plant in the city of Harbin was fractiona2 ted into 5 fractions using XAD resins: hydrophobic acid ( HPO 2A ) , hydrophobic neutral ( HPO 2N ) , trans2 philic acid ( TP I2A ) , transphilic neutral ( TP I2N ) and hydrophilic fraction (HP I). The characteristics of dif2 ferent organic fractions in secondary effluent were exam ined by chlorination reaction experim ents, biodegrada2 ble organic carbon tests, size distribution tests, ultraviolet (UV ) and Fourier2transform infrared ( FT2IR ) spectra analysis. The results show that HPO 2A is the main p recursor for trihalomethanes ( THM s) follow ing chlorination. In each organic fraction, the dissolved organic carbon (DOC) ( < 01025μm ) is the major car2 bon fraction, in term s of the contribution to organic carbon and THM s. The biodegradability can be ranked as follow s: HP I > TP I2A > HPO 2A > TP I2N > HPO 2N , while the order of aromaticity is as follow s: HPO 2N > HPO 2A > TP I2N > TP I2A > HP I. HPO 2N and TP I2N are enriched in hydrocarbon. The contents of HPO 2A and HP I are relatively high, and they are main organic fractions in secondary effluent. In addition, the char2 acteristics of different organic fractions are distinct. Key words: organic m atter; fractionation; biodegradability; trihalom ethane formation potential; specific triha2 lom ethane form ation potential
收稿日期 : 2006 - 11 - 17. 基金 项 目 : 国 家 重 点 基 础 研 究 发 展 规 划 项 目 ( 973 -
2004CB418505) . 作者简介 : 薛 爽 (1977—) ,女 ,讲师 ,博士 ;
赵庆良 (1962—) ,男 ,教授 ,博士生导师.
有机物的组成非常复杂 [ 1 ] ,一直以来没有恰 当的方法对其进行完全的逐一分析. 近年来发展 的树脂吸附分级法为研究有机物不同组分的特性
TOC采用日本岛津 SH MI ADOUTOC25000分析 仪测定. 各有机组分的含量均以 TOC 来表征. 11312 紫外吸收光谱
UV 2203、UV 2253 和 UV 2254 采用 T6 新世纪 紫外可见分光光度计 (北京普析通用仪器有限责
任公司 )测定. 试验所用紫外光谱扫描仪为日本
图 1 有机物分级流程
Character istics of organ ic ma tter in secondary effluen t
XU E Shuang1, 2 , ZHAO Q ing2liang1 , W E I L iang2liang1
(1. School of M unicipal and Environmental Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150090, China, E2mail: xueshuang666@ sina. com. cn; 2. School of Environmental Science, L iaoning University, Shenyang 110036, China)
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
第 8期
薛 爽 ,等 :二级处理出水中有机物的分级特性
·1209·
提供了一种有效手段 [ 2 ]. 国内外对有机物的研究 主要集中在饮用水源水中的天然有机物 (NOM ) 上 ,如利用树脂吸附分级法对 NOM 进行分块分 级 ,从整体上全面了解水体 NOM 的组成特性 ,并 对 NOM 的各个分级部分进行深入研究 ,如三卤 甲烷和卤乙酸生成情况 ,三卤甲烷生成活性等. 但 很少有人将树脂吸附分级法用于研究二级处理出 水中的有机物 [ 3 ]. 开展二级处理出水中有机物的 分级特性研究 ,有助于进一步了解水中有机物的 化学行为特性并优化水处理工艺 ,对提高再生水 水质和制定回用对策具有重要意义和实用价值. 本研究利用树脂吸附分级法 ,以哈尔滨市的 W 污 水处理厂为研究对象 ,进行二级处理出水中有机 物的分级分离 ,并采用一系列分析手段 ,较为系统 地对二级处理出水中有机物的各组分进行特性表 征和比较.
TOC / (mg·L - 1 ) 19168 ±113 氨氮 / (mg·L - 1 ) 1210 ±115
DOC / (mg·L - 1 ) 14108 ±019 总磷 / (mg·L - 1 ) 313 ±012
112 有机物的分级分离方法 经过 0145 μm 滤膜过滤后的水样依次通过
串联的 XAD 28和 XAD 24树脂柱 ,按其在不同树脂 上的吸附特性将其分为疏水性有机酸 ( HPO 2A ) , 疏水性中性有机物 ( HPO 2N ) ,过渡亲水性有机酸 ( TP I2A ) ,过渡亲水性中性有机物 ( TP I2N )和亲水 性有机物 (HP I)等 5部分. 其分级分离流程如图 1 所示 ,具体步骤如文献 [ 4, 5 ]所述. 113 有机物的表征方法 11311 有机碳
第 40卷 第 8期 2 0 0 8年Βιβλιοθήκη Baidu8月
哈 尔 滨 工 业 大 学 学 报
Vol140 No18
JOURNAL OF HARB IN INSTITUTE OF TECHNOLOGY
Aug. 2008
二级处理出水中有机物的分级特性
薛 爽 1, 2 ,赵庆良 1 ,魏亮亮 1
可生 物 降 解 溶 解 性 有 机 碳 ( BDOC ) 按 照 Kwon et al. 提出的方法进行测定 [ 6 ] :用二级处理 出水对酸洗过的砂子 (平均粒径为 015 mm ,不均 匀系数为 117)进行挂膜. 将 HPO 2A、HPO 2N、TP I2 A 和 TP I2N 用含有 KH2 PO4 ( 268 m g /L ) , NH4 C l (106 m g /L )和 CaCO3 (100 mg /L )的蒸馏水溶解 、
(1. 哈尔滨工业大学 市政环境工程学院 , 哈尔滨 150090, E2mail: xueshuang666@ sina. com. cn; 2. 辽宁大学 环境学院 , 沈阳 110036)
摘 要 : 为研究二级出水中有机物的化学特性 ,以哈尔滨市 W 污水处理厂为研究对象 ,利用 XAD 树脂将二 级处理出水中的有机物分级为 5个组分 :疏水性有机酸 (HPO 2A ) 、疏水性中性有机物 ( HPO 2N ) 、过渡亲水性 有机酸 ( TP I2A ) 、过渡亲水性中性有机物 ( TP I2N )和亲水性有机物 (HP I). 采用氯化反应实验 、可生物降解溶 解性有机碳和尺寸分布测定 ,以及紫外和红外光谱分析考察二级处理出水中不同有机组分的特性. 结果表 明 : HPO 2A 是加氯消毒时产生三卤甲烷的主要有机组分. 各有机组分中 ,溶解性有机碳 (DOC) ( < 01025μm ) 均是主要的有机碳形式和主要的三卤甲烷前体物. 各组分的可生化性为 : HP I > TP I2A > HPO 2A > TP I2N > HPO 2N. 各组分的芳香性为 : HPO 2N > HPO 2A > TP I2N > TP I2A > HP I. HPO 2N 和 TP I2N 中碳氢化合物的含量 较高. 在二级处理出水中 , HPO 2A 和 HP I的含量相对较高 ,是主要的有机组分. 此外 ,不同有机组分的化学特 性不同 . 关键词 : 有机物 ;分级 ;可生化性 ;三卤甲烷生成势 ;三卤甲烷生成活性 中图分类号 : X3; X5 文献标识码 : A 文章编号 : 0367 - 6234 (2008) 08 - 1208 - 06