二级出水溶解性有机物与铝盐混凝剂反应特性研究

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2021-0975

摘要/Abstract

摘要：

以污水处理厂二级出水溶解性有机物（EfOM）为考察对象，研究了EfOM与铝盐混凝剂的反应特性及混凝过程中EfOM组分的变化。通过不同投药量下COD和TOC的去除效果比较确定氯化铝混凝剂的最佳投药量为11 mg/L。在此投药量下进行混凝实验，结合原水和混凝水的¹H NMR、三维荧光光谱和分子质量分布分析可得：混凝过程中，脂肪族和芳香族的有机物很容易被混凝去除，而消毒副产物的前驱体只能被部分去除；原水中低激发区蛋白类物质荧光强度高于高激发区蛋白类物质，混凝对低激发区蛋白类物质有一定的去除效果，但基本不会改变高激发区蛋白类物质的分子质量分布。铝盐和EfOM络合时有2个结合位点，分别位于203 nm和350 nm，二维紫外相关光谱揭示了铝盐混凝剂和EfOM结合位点的络合顺序，络合首先发生在较长的波长（350 nm）位点，其次是较短的波长（203 nm）位点。

关键词: 二级出水, 溶解性有机物, 混凝, 铝盐, 反应特性

Abstract:

Taking the dissolved secondary effluent organic matter（EfOM） of waste water treatment plant as research object，the coagulation characteristics of EfOM with aluminum coagulants and changes of organic components during coagulation were studied. The optimal aluminum chloride coagulant dosage was set at 11 mg/L by comparing the removal effects of COD and TOC at different dosage. Based on this condition，jar-text experiments were carried out combined with the analysis of ¹ H NMR，three dimensional fluorescence spectrum and molecular weight distribution of raw and coagulated water. It was concluded that aliphatic and aromatic organic compounds could be easily removed，while the precursors of disinfection by-products could only be partially removed. The fluorescence intensity of protein-like substances in low excitation region of raw water was higher than that in high excitation region. Coagulation had a certain removal effect on protein-like substances in low excitation region. However，the molecular weight distribution of the protein-like substances of high excitation region was not changed by coagulation. It revealed that EfOM exhibited two binding sites（203 nm and 350 nm） for Al complexation. Two-dimensional correlation ultraviolet spectroscopic indicated the binding sequences of EfOM during coagulation with aluminum. The results demonstrated that EfOM binding to Al first took place at longer wavelengths（350 nm） site，followed by the shorter wavelengths（203 nm） site.

Key words: secondary effluent, dissolved organic matter, coagulation, aluminum salt, reactivity characteristics

中图分类号:

宋吉娜, 王君成, 岳雯. 二级出水溶解性有机物与铝盐混凝剂反应特性研究[J]. 工业水处理, 2022, 42(7): 95-100.

Ji’na SONG, Juncheng WANG, Wen YUE. Reactivity characteristics of dissolved secondary effluent organic matter with aluminum coagulants[J]. Industrial Water Treatment, 2022, 42(7): 95-100.

https://www.iwt.cn/CN/Y2022/V42/I7/95

图/表 6

图1 不同AlCl₃投加量下COD和TOC的去除效果

Fig. 1 Removal effects of COD and TOC at various AlCl₃ dosages

图2 混凝前后EfOM的¹H NMR谱图

Fig. 2 The ¹H NMR spectra of EfOM before and after coagulation

图3 混凝前（a）和混凝后（b）EfOM的EEM图谱

Fig. 3 The EEM spectra of EfOM before （a） and after （b） coagulation

图4 混凝前后有机物分子质量分布

Fig. 4 Molecular weight distribution of organic compounds for raw and coagulated water

图5 蛋白类物质的分子质量分布

Fig. 5 Molecular weight distribution of protein-like substances

图6 混凝后EfOM的同步（a）和异步（b）二维紫外吸收光谱

Fig. 6 Synchronous（a） and asynchronous（b） 2D correlation maps generated from the region of the ultraviolet absorption spectra for EfOM after coagulation

参考文献 15

1	郝晓地，甘微，李季，等. 臭氧降解污水厂二级出水有机物作用与效果分析［J］. 中国给水排水，2021，37（10）：1-7.
	HAO Xiaodi， GAN Wei， LI Ji，et al. Effectiveness of ozonation on oxidizing secondary effluent organic matter（EfOM） from WWTP［J］. China Water & Wastewater，2021，37（10）：1-7.
2	盛丰，郭瑾，马民涛，等. 城市污水二级生化出水有机物（EFOM）深度去除研究现状［J］. 现代化工，2010，30（S2）：47-51.
	SHENG Feng， GUO Jin， MA Mintao，et al. Removal of the effluent organic matter in biological treatment sewage effluent：A review［J］. Modern Chemical Industry，2010，30（S2）：47-51.
3	康芳芳，李默，陈志强，等. 3种组合工艺深度处理污水处理厂二级出水的研究［J］. 给水排水，2018，54（S2）：64-71.
	KANG Fangfang， LI Mo， CHEN Zhiqiang，et al. Study on the advanced treatment of secondary effluent by three advanced wastewater treatment trains［J］. Water & Wastewater Engineering，2018，54（S2）：64-71.
4	杨文澜，潘丙才，张淑娟，等. 污水二级出水有机物（EfOM）的组成、性质及处理技术［J］. 水处理技术，2013，39（5）：1-6. doi:10.3969/j.issn.1000-3770.2013.05.001
	YANG Wenlan， PAN Bingcai， ZHANG Shujuan，et al. Effluent organic matter（EfOM） in secondary treatment sewage：Components，characteristics，and treatment［J］. Technology of Water Treatment，2013，39（5）：1-6. doi:10.3969/j.issn.1000-3770.2013.05.001
5	JEONG K， LEE D S， KIM D G，et al. Effects of ozonation and coagulation on effluent organic matter characteristics and ultrafiltration membrane fouling［J］. Journal of Environmental Sciences，2014，26（6）：1325-1331. doi:10.1016/s1001-0742(13)60607-5
6	陈越，山丹，张忠祥，等. 污水厂二级出水的深度处理中试研究［J］. 工业水处理，2015，35（6）：42-45. doi:10.11894/1005-829x.2015.35(6).011
	CHEN Yue， SHAN Dan， ZHANG Zhongxiang，et al. Pilot scale study on the advanced treatment of secondary effluent in an urban sewage treatment plant［J］. Industrial Water Treatment，2015，35（6）：42-45. doi:10.11894/1005-829x.2015.35(6).011
7	白祖国，陈睿，杨小俊，等. 絮凝-微滤布滤池工艺强化处理污水厂二级出水研究［J］. 湖北农业科学，2014，53（2）：320-323. doi:10.3969/j.issn.0439-8114.2014.02.020
	BAI Zuguo， CHEN Rui， YANG Xiaojun，et al. Strengthened treatment of secondary effluent from sewage plant by using flocculation-micro filtration［J］. Hubei Agricultural Sciences，2014，53（2）：320-323. doi:10.3969/j.issn.0439-8114.2014.02.020
8	XIONG Xuejun， WU Xiaohui， ZHANG Beiping，et al. The interaction between effluent organic matter fractions and Al₂（SO₄）₃ identified by fluorescence parallel factor analysis and FT-IR spectroscopy［J］. Colloids and Surfaces A：Physicochemical and Engineering Aspects，2018，555：418-428. doi:10.1016/j.colsurfa.2018.07.026
9	蒋贞贞，朱俊任. 聚合硫酸铁铝在污水处理厂二级出水处理中的应用［J］. 工业水处理，2014，34（7）：27-30. doi:10.11894/1005-829x.2014.34(7).007
	JIANG Zhenzhen， ZHU Junren. Application of polymeric aluminum ferric sulfate to the treatment of secondary effluent in a wastewater treatment plant［J］. Industrial Water Treatment，2014，34（7）：27-30. doi:10.11894/1005-829x.2014.34(7).007
10	LY Q V， NGHIEM L D， CHO J，et al. Insights into the roles of recently developed coagulants as pretreatment to remove effluent organic matter for membrane fouling mitigation［J］. Journal of Membrane Science，2018，564：643-652. doi:10.1016/j.memsci.2018.07.081
11	CORTÉS-FRANCISCO N， HARIR M， LUCIO M，et al. High-field FT-ICR mass spectrometry and NMR spectroscopy to characterize DOM removal through a nanofiltration pilot plant［J］. Water Research，2014，67：154-165. doi:10.1016/j.watres.2014.08.046
12	郑振泽. 阴离子对城市污水二级出水DOM及其与Cu²⁺作用光谱特性影响［D］. 西安：西安建筑科技大学，2018. doi:10.2166/wst.2018.231
	ZHENG Zhenze. Effect of anions on spectral characteristics of DOM of the secondary effluent of urban wastewater and its with Cu²⁺ ［D］. Xi’an：Xi’an University of Architecture and Technology，2018. doi:10.2166/wst.2018.231
13	KORSHIN G， CHOW C W K， FABRIS R，et al. Absorbance spectroscopy-based examination of effects of coagulation on the reactivity of fractions of natural organic matter with varying apparent molecular weights［J］. Water Research，2009，43（6）：1541-1548. doi:10.1016/j.watres.2008.12.041
14	ABBT-BRAUN G， LANKES U， FRIMMEL F H. Structural characterization of aquatic humic substances—The need for a multiple method approach［J］. Aquatic Sciences，2004，66（2）：151-170. doi:10.1007/s00027-004-0711-z
15	NODA I. Close-up view on the inner workings of two-dimensional correlation spectroscopy［J］. Vibrational Spectroscopy，2012，60：146-153. doi:10.1016/j.vibspec.2012.01.006

[1]	李秋宇, 袁可, 袁进, 李洋, 任重远, 李晓姣. 混凝处理对煤矿矿井水溶解性有机污染物的影响研究[J]. 工业水处理, 2025, 45(3): 152-156.
[2]	杨伟球, 史广宇. 锂电池生产废水处理工程设计和运行实例[J]. 工业水处理, 2025, 45(3): 206-211.
[3]	钟全发, 钟琳, 徐国徽, 金青海, 余瑾, 徐飞, 何頔. 垃圾渗滤液膜浓缩液全量化处理中溶解性有机物分子水平转化特征[J]. 工业水处理, 2025, 45(2): 109-117.
[4]	潘邻屹, 邰石君, 张旭杰, 唐雪梅, 马磊. 钛白废酸制备聚合硫酸铁的资源化利用[J]. 工业水处理, 2025, 45(2): 104-108.
[5]	胡万金, 瞿杨, 吴雁, 刘文士, 王鑫, 王雪梅. 天然气净化厂废水处理过程中溶解性有机物的变化[J]. 工业水处理, 2024, 44(5): 164-170.
[6]	苗艳晖, 王振磊, 张婷婷, 赵云良, 温通. 机械力活化方解石复合硫酸亚铁去除水中镉/砷复合污染研究[J]. 工业水处理, 2024, 44(5): 80-87.
[7]	张凯. 集成学习框架下的水厂混凝剂智慧投加预测模型构建[J]. 工业水处理, 2024, 44(4): 164-169.
[8]	金鑫, 史彩通, 许兰洲, 岳雯, 商亚博, 黄俊玮, 许路, 石烜, 白雪, 宋吉娜, 金鹏康. 油田废水的混凝处理技术研究进展[J]. 工业水处理, 2024, 44(3): 1-9.
[9]	王庆吉, 胡景泽, 孙秀梅, 李东, 陈曦, 李颖, 陆浩然, 王列, 魏炜. 石油石化含油废水混凝气浮处理系统研究进展[J]. 工业水处理, 2024, 44(3): 45-56.
[10]	骆建营, 朱俊兆, 杨再君, 杨建超, 王建, 郭中权. 基于响应面法的矿井回用水除浊除铁工艺优化[J]. 工业水处理, 2024, 44(12): 153-159.
[11]	杨伟球, 史广宇. 光伏企业生产废水处理工程实例[J]. 工业水处理, 2024, 44(11): 172-176.
[12]	袁可, 李瑞鹏, 单文澜. 响应面法优化焦化废水生化尾水混凝药剂投加量研究[J]. 工业水处理, 2024, 44(1): 157-161.
[13]	李贤舟, 王璐佳, 唐舟潮, 邵佳杰, 傅舟跃, 张孝洪. 谷壳天然混凝剂在饮用水处理中的应用研究[J]. 工业水处理, 2023, 43(9): 168-173.
[14]	张所新, 张晓东, 于崇涛, 杨鑫, 姜丽娜, 李珂, 王钧, 陈景光, 隋春晓, 周利. 低温低浊度海水淡化高效预处理试验研究[J]. 工业水处理, 2023, 43(9): 174-179.
[15]	李兆阳, 姚庆林, 张浩, 李诚, 顾悦, 王少坡. 三维电极氧化处理污水厂二级出水中试研究[J]. 工业水处理, 2023, 43(8): 159-164.

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