磁性树脂对废水生物处理系统出水有机物EfOM的吸附机制与去除技术研究

水污染与水资源短缺已成为影响经济社会可持续发展的制约因素，废水的深度处理与回用是解决水危机的重要举措。磁性树脂因具有交换速度快，易于沉淀分离和再生，成为去除二级生化出水有机物(effluent organic matter, EfOM)的潜在技术。本课题围绕我国废水深度处理及回用的重大需求，对EfOM结构性质进行深入的分析，揭示EfOM的关键性质与废水特征及生化系统运行参数的响应关系，进而对磁性树脂去除EfOM的行为及影响因素进行研究，揭示磁性树脂的理化结构与EfOM性质之间的匹配构效关系，通过磁性树脂与传统工艺的耦合，形成以磁性树脂为核心的废水深度处理技术，利用综合生物毒性手段对磁性树脂深度处理后再生水的水质进行安全性评价。本研究将为磁性树脂在EfOM去除及废水深度处理中的应用与发展提供理论指导。

本项目围绕我国废水深度处理与回用的重大需求，对不同来源的生化出水中溶解性有机物进行了分析和表征，发现传统用于DOM分析的三维荧光区域积分法存在蛋白与腐殖质难以界定的缺陷，开发出基于高效液相色谱-多激发多发射荧光的DOM分析方法。研究了毒害污染物对生化系统的影响，揭示了胞外聚合物及细胞裂解产物是生化出水中溶解性有机质的来源，阐明了3,3',4',5-四氯水杨酰苯胺(TCS)及高盐体系对生化出水中溶解性有机质的影响机制。通过“偶联—预聚”工艺，克服了微米级永磁无机磁性材料与有机单体共聚“融合”的难题.自主研发了系列磁性树脂，并考察了其与溶解性有机质的作用行为，揭示了磁性树脂与生化出水中溶解性有机质的静电作用机制，实现了新型磁性树脂的产业化。自主研发了混凝-氧化-生化的脱附液处理工艺，可使脱附液进行回用，显著降低脱附液产量的同时，提供了其回至生化的途径；建立了树脂污染指数，指出树脂污染是由较大分子量的类蛋白物质引起的。在此基础上，揭示了混凝与磁性树脂的耦合原理，开发了高效的废水深度处理工艺，建立了3000吨/天印染废水深度处理与1000吨/天城市污水深度处理示范工程，实现了废水的回用。