【摘 要】
:
饮用水中消毒副产物(DBPs)的生成与控制问题一直受到水处理领域学者的广泛关注。近年来,水体富营养化问题引发的藻类水华事件频发。藻类被认为是DBPs的重要前体物,预氯化工艺在去除藻类的同时不可避免会产生较高浓度的DBPs。纳米技术的广泛应用使得大量纳米颗粒(NPs)进入地表水体中,纳米颗粒的存在不仅会影响藻类的生长与代谢,还会影响饮用水氯化DBPs的生成。本文选取纳米二氧化硅(nSiO2)、纳米氧
论文部分内容阅读
饮用水中消毒副产物(DBPs)的生成与控制问题一直受到水处理领域学者的广泛关注。近年来,水体富营养化问题引发的藻类水华事件频发。藻类被认为是DBPs的重要前体物,预氯化工艺在去除藻类的同时不可避免会产生较高浓度的DBPs。纳米技术的广泛应用使得大量纳米颗粒(NPs)进入地表水体中,纳米颗粒的存在不仅会影响藻类的生长与代谢,还会影响饮用水氯化DBPs的生成。本文选取纳米二氧化硅(nSiO2)、纳米氧化锌(nZnO)、纳米氧化铜(nCuO)和纳米三氧化二铁(nFe2O3)四种NPs,以淡水中的典型绿藻——蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa,简称C.pyrenoidosa)为藻类代表,考察了典型纳米颗粒存在时藻类预氯化生成三氯甲烷(TCM)的影响因素,重点探究了典型纳米颗粒对藻类预氯化生成TCM的影响及机理。主要研究成果如下:(1)所选NPs存在时,小球藻预氯化TCM的生成量均随氯投量(2-8 mg/L)的增大、预氯化时间(0.5-4 h)的延长和水温(10-35℃)的升高而增加,但增加幅度因NPs种类和预氯化反应条件有所差异。NPs存在时的TCM生成具有p H依赖性,TCM生成量在nZnO、nCuO和nFe2O3存在时均随初始p H(6.0-9.0)升高而增加,但nSiO2存在时则先减少后增加且在p H为6.0时达到最大值。(2)TCM的生成量随藻密度(0.5×10~6-10.0×10~6个/m L)的增大而增加。NPs种类对TCM生成量的影响较大,或促进或抑制与藻密度关系密切。藻密度较低时,添加所选NPs均会抑制TCM的生成,nCuO和nFe2O3的抑制程度较强;藻密度较高时,nSiO2、nZnO和nCuO会极大促进TCM的生成,而nFe2O3有轻微抑制效果;nFe2O3对TCM生成的抑制程度在藻密度较低时明显更强。(3)藻密度为3.5×10~6个/m L时,5-100 mg/L的nSiO2、nZnO和nCuO均会促进TCM的生成,而nFe2O3会抑制TCM的生成,但均在NPs浓度为5 mg/L时的促进或抑制作用相对较强;TCM生成量对四种NPs的低浓度(0-20 mg/L)范围较敏感。胁迫时间对小球藻预氯化TCM生成量的影响较NPs种类更显著;TCM生成量在短时间(5-10 h)胁迫时较高,而在长时间(24-96 h)胁迫时较低;大多数情况下nSiO2和nFe2O3的存在不会影响TCM生成量随胁迫时间的变化趋势,nZnO和nCuO则呈现相反的效果。(4)扫描电镜与能谱分析结果表明,NPs使得藻细胞表面包裹一层膜类似物和细胞破裂程度加重,可能刺激更多藻类有机物的形成和泄露,为预氯化TCM的生成创造了更有利的条件。推测nSiO2、nZnO和nCuO的5 mg/L组TCM生成促进作用强于10 mg/L组的原因分别为:10 mg/L nSiO2组藻细胞表面nSiO2团聚物较多使得藻细胞与活性氯的接触位点较少;10 mg/L nZnO组胁迫后的藻细胞表面附着更多nZnO团聚物和预氯化使得藻细胞表面疑似存在类膜物质保护层;5 mg/L nCuO胁迫后的藻细胞表面包裹的膜类似物更厚。至于nFe2O3的存在最终抑制了TCM生成的原因可能是藻细胞表面附着的nFe2O3和生成的絮状物质阻碍了更多活性氯与藻细胞的接触,而10 mg/L nFe2O3组预氯化后藻细胞形变更严重可能是其对TCM生成抑制程度弱于5 mg/L nFe2O3组的结果。(5)傅里叶红外光谱分析结果表明,nSiO2和nCuO均促进了小球藻预氯化产物中的C-O、C-O-C以及C-C结构生成;nSiO2的浓度主要影响了预氯化产物中C=O和C=C的形成,而nCuO的浓度主要影响了预氯化过程中活性氯与藻细胞羟基、酰胺基以及脂质的结合。nZnO的浓度对小球藻预氯化过程及产物的影响很大,预氯化反应主要与含氧官能团和含氮官能团以及芳香结构有关。nFe2O3的存在减少了预氯化产物中含氧官能团和含氮官能团的生成,不同浓度的nFe2O3可能使得预氯化过程中小球藻许多特征吸收峰产生相反的变化趋势。
其他文献
转播塔在冬奥会中是放置转播设备的装置。由于转播塔在冬奥会期间会受到风荷载、雪荷载等多种荷载的共同作用下,而且还是在低温环境下,转播塔顶部承受电视等转播设备的重量,以及结构设计中难以避免的缺陷和由施工造成的误差,这些因素的综合作用会导致结构产生一定程度的损伤。如果结构的损伤较为严重,不仅会造成严重的经济损失,而且还会对参赛人员、工作人员或者是观众造成伤亡。因此,对转播塔结构的实时健康损伤检测有利于建
穿斗式木结构是中国传统木结构建筑的主要结构形式之一,广泛应用于中国南方地区的传统民居、古镇村落,不同型式的穿斗式木结构的建造、运营、维护等均具有鲜明的地域特色。在乡村振兴、传统文化复兴、文化旅游热等时代大背景下,对该类结构的再利用及性能提升方面有着越来越广泛的工程需求。既有针对穿斗式木结构的研究尚不充分,亟待完善在节点、基本单元及结构体系性能和机理方面的研究,以积累对此类结构的基础认识。针对上述问
高锰酸钾(Mn(VII))是一种典型的选择性氧化剂,具有稳定性强、p H适用范围广、易操作、成本相对较低、不易产生卤代消毒副产物等优点。但高锰酸钾与某些新兴污染物的反应速率较慢,且用量过大时,出水容易出现色度超标的问题。因此,投加强化剂提高高锰酸钾的氧化性能和新兴污染物的降解效率,具有重要意义。本文选取典型的氧化还原介体——四甲基哌啶氧化物(TEMPO、4-羟基-TEMPO、4-乙酰氨基-TEMP
污水处理厂尾水是受纳水体中重要的氮污染源,通常需要增加深度处理工艺以减少水体污染。而我国北方地区冬季气温较低,反硝化细菌生长受到限制,导致污水处理设施脱氮效率降低,往往无法达到污水排放要求。因此,在低温条件下,通过优化污水处理工艺,确保设施的脱氮效果具有重要的工程意义。基于此,本文以高温热解法制备二氧化锰改性生物炭材料,开展以硝酸盐氮为目标污染物的序批实验,探究低温下锰改性生物炭对微生物反硝化脱氮
与好氧颗粒污泥(Aerobic granular sludge,AGS)相比,菌-藻共生好氧颗粒污泥(Algal-bacterial granular sludge,ABGS)具有更致密的颗粒结构、更优异的除污效能、更好的沉降能力以及更大的资源回收潜力等,是一种颇具发展前景的污水生物处理技术。然而,ABGS技术仍然存在系统启动用时长、藻类生物量易流失、长期运行污泥结构易解体失稳等关键问题。基于此,
随着服役时间的增长,输电杆塔的结构抗力及材料性能等均会出现退化现象,这是由于服役杆塔长期所处外界环境、材料本身的特性和外部荷载作用等多种因素导致的。研究服役杆塔因腐蚀所导致的可靠指标下降和寿命缩短问题一直是工程领域的聚焦热点及关键难点,现有的输电塔设计规范中对杆塔结构在全寿命周期内的安全性问题考虑尚不充分。因此,亟须从时变可靠度的角度出发,针对服役杆塔在全生命周期的指标变化规律,来掌握不同使用年限
近年来,我国地铁交通高速发展,为缓解城市用地紧张和地铁发展用地需求大的矛盾,我国城市地铁车辆段上盖项目应运而生。上盖项目通过在地铁车辆段上部加装板地实现盖上和盖下的土地综合利用,但加装板地后,原有露天车辆段变为盖下封闭空间,盖下区域火灾危险性大大提高,需要设置消防车道来保障救援工作顺利展开。盖下消防车道属于典型的狭长通道,并兼做日常车道使用存在起火风险,需要为消防车道设置排烟措施以保障其安全。在车
燃气分布式能源(CCHP)系统以其安全清洁、能源利用效率高等特点,成为我国碳中和大背景下的重要能源应用技术。自然分层水蓄能技术较好地弥补了CCHP系统受用户侧负荷波动而能效降低的缺点,因而在实际CCHP系统中具有较好的应用价值。目前针对CCHP系统的大尺寸、低水深、矩形构造的水蓄能装置的专项研究较少。本文从CCHP系统实际蓄能需求出发,利用数值模拟的方法研究了应用于CCHP系统的水蓄能装置的优化设
近几十年来我国桥梁建设水平不断提高,作为沿海地区重要纽带的跨海桥梁在我国相继兴建。此类长大跨桥梁结构自身阻尼和刚度更低,却要面临更为严峻的服役条件,极易在海上风大、浪高的环境作用下产生剧烈的动力响应,或遇上极端天气的侵袭。现有设计规范对波浪作用的考虑还不充分,对于风和浪的数值模拟技术亟待研究。本文依据实际风、浪特性展开风场和波浪场的模拟,并对大跨度斜拉桥在风-浪联合作用下的响应特性和响应机理进行了
我国地质构造复杂,地震活动频发,在实际震害调查中发现地震引起的场地液化、地基失效会损坏桩基,从而破坏桥梁上部结构。正确认识地震引起的场地砂土液化规律和桥梁桩基的破坏机理,对减轻震害带来的生命安全和财产损失具有重要意义。除外,随着南海岛礁的建设越来越得到重视,钙质砂是岛礁地基的重要组成材料,因此深入研究钙质砂场地中桩基础的地震动力响应特性具有实际工程意义。针对刚性排水桩的相关影响因素分析研究并不深入