水体复合微污染有机物的可去除性模型与强化混凝反应机理

There are varied types of micro-pollutants, also known as aquatic organic matter(AOM) widely exists in nature water due to the earth's metabolism' and human activities. How to find out the structure and physicochemical properties of AOM and its removal methods becomes the frontier geoscience problem in environmental science, especially in the fields of chemical technologies for water treatment and safeguards of water quality. Within current enhanced conventional water treatment processes, enhanced coagulation is a core treatment and key in relevant researches. Aiming at the ubiquitous problem of hybrid organic pollution on surface water source, this project discriminates the systematic characterization of AOM from algal metabolites, organic micro-pollutants and DBPs precursor form, explores the matching mechanism between coagulants' morphological type and different forms of AOM, and construct a prediction model based on the discussion of the coagulant's removal function with its mapped AOM morphological type. The project then develops efficient coagulants that match the characteristics of water quality of the water source and a control technology on coagulation process, which is applied to create a multi-level barrier control solution for AOM and disinfection by-products through the whole process. This solution provides different types of enhanced coagulation based on water quality of the water source, controls the generation of DBPs in drinking water, maximizes the removal effect on organic pollutants and then protects the drinking water safety.

因为自然界的迁移转化代谢过程以及人类的活动使得天然水体中广泛存在着形形色色、物化性质迥异的微污染物- - 水体有机物（AOM）。如何明确AOM的结构、物化特性及其工艺可去除性是环境科学尤其是水处理化学及水质安全保障领域的前沿科学问题。强化混凝是强化常规工艺去除水中污染物的关键环节和重要研究内容。项目针对我国普遍面临的地表水源复合有机污染问题，通过对AOM的深入系统表征以及针对藻细胞代谢物、微污染合成有机物、DBPs前质等赋存/复合形态结构的深入甄别，探索混凝剂形态种类与不同形态AOM的匹配机制及其与AOM结构性能相对应的可去除关系并建立预测模型。进一步开发与水源水质特征相匹配的高效混凝剂与混凝过程控制技术，通过工艺全过程的优化组合构建复合AOM与消毒副产物多级屏障控制技术及应用方案。针对不同水源水质形成强化混凝技术，最大限度去除有机污染物和控制饮用水中DBPs生成量，保障饮用水质安全。

探索能够有效除去微污染水体中有机污染物的方法，讨论其影响因素、研究有机污染物的去除机理。从多个角度，采用多种方法对去除微污染水体中有机污染物进行了相对系统的研究。制备了复合聚硅铝三十（PSiAl30）、钛铁复合混凝剂和PGaAl12等多种高效性能优良且有针对性的混凝剂，定量分析了相关的絮凝剂的形态，优化了相关的实验条件，对模拟有机污染水中有机物的去除率达到了90%以上；丰富了絮凝剂的类型，增加了对微污染水处理的针对性。具有很好的理论价值和应用前景。.制备了四种磁性微、纳米材料作为吸附剂，研究了这四种吸附剂对亚甲基蓝(MB)或对酸性红18(AR18)的吸附行为，探讨了溶液的pH值、离子强度、接触时间、有机染料的浓度和温度对吸附剂的吸附行为的影响，对模拟有机污染水中有机染料的去除率超过90 %以上；是一类具有较高的吸附量、出色的重复使用性、方便的操作和经济有效的吸附剂。.将两种具有不同结构的大环多胺镍配合物分别负载到SBA-15表面，以负载型大环多胺镍配合物为催化剂、H2O2为氧化剂、合成染料孔雀石绿（MG）为模拟染料废水进行催化氧化降解染料废水的实验，讨论了催化剂投加量、H2O2浓度、溶液初始pH、温度、H2O2浓度和催化剂投加量之比等实验条件对催化氧化降解孔雀石绿的影响，在优化的工艺条件下，在10min内，孔雀石绿的降解率达到90%以上。甲基橙20min时降解率达100%，催化剂重复使用五次后依然具有较好的催化效果；这是一种新型异相类Fenton催化剂，具有可分离、催化性能好、可回收再利用等优点，其对染料废水的经济高效去除具有重要的意义。.分别采用不同投加量的亚硝酸钠、过氧化氢、类Fenton试剂来调理污泥，分析高级调理后污泥中各层EPS（胞外聚合物）组成和分布、有害重金属的形态分布和去除效果的影响。通过FT-IR、ICP-MS、XPS、SEM、TOC、分光光度法、Zeta电位等技术分析EPS组成和分布、有害重金属离子含量及形态分布、污泥絮体特性。实验结果表明：亚硝酸钠、过氧化氢、类Fenton试剂对污泥EPS有破坏效果，对污泥中重金属离子去除效果显著。