再生水生物稳定性及超滤—臭氧氧化处理工艺对有机物去除的研究

论文摘要

生物稳定性关系到人们对再生水的安全利用。由于再生水中有机物种类繁多,在再生水输配过程中,会引起管网中微生物的再生长,使再生水水质降低并腐蚀管道。可生物同化有机碳（Assimilable Organic Carbon, AOC）是被广泛用作水质生物稳定性和微生物再生长潜力的主要评价指标之一,因此,只有控制再生水中AOC含量达到一定的限值,才能确保再生水水质的生物稳定性,并可防止管网中微生物再生长。目前,国内外对再生水中AOC的研究鲜有报道。本论文对不同管材管网中微生物的再生长进行了研究,并采用从再生出水中分离得到的G3菌株（Pseudomonas saponiphila G3）,系统的研究了再生水处理工艺对再生水中有机物的去除机制及其对再生水生物稳定性的变化规律,深入探讨了超滤-臭氧氧化工艺对再生水中有机物的去除特性。主要研究内容和结果如下：1)对再生水管网PVC管和不锈钢管两种不同管材上微生物的再生长进行了研究,结果表明,不锈钢管壁上的生物量远低于PVC管壁上得生物量。在管网长时间使用过程中,微生物在管壁上逐渐形成生物膜,对管网造成腐蚀并使再生水水质下降。同时提出几点控制管网中微生物再生长的措施。2)通过与饮用水中AOC测定方法的比较,从再生水中获得了一株用于再生水中AOC测定的优势菌株,并对菌种鉴定,最终确定为Pseudomonas saponiphila G3菌。研究了不同环境因子对菌株生长的影响以及菌株对不同有机物的利用。通过G3菌株对单位数量的有机碳标准物质的利用,确定了测定再生水AOC的产率系数为3.8×106CFU/μg乙酸碳,实验中采用接种浓度为104CFU/mL,培养温度为25℃3)采用分子量分布和三维荧光检测等手段,深入研究了超滤-臭氧氧化再生水处理工艺对再生水中DOC、UV254以及AOC的去除机制。结果表明超滤对再生水中DOC的去除效果较好,去除率达41%,对UV254去除较小,而对再生水中大分子量（>10kDa）的AOC去除率高达81%；臭氧氧化对再生水中DOC去除较差,但对UV254的去除率达34%,臭氧氧化使得再生水中大分子量（>10kDa）和中等分子量（1kDa-10kDa） AOC明显下降,而小分子量（<1kDa）AOC浓度明显上升,达到501μg/L乙酸碳,其所占比例达到74%。4)从不同有机物指标间含量比例、分子量分布和对G3菌株生长的影响三个方面,研究AOC所表征的有机物特性。结果表明：不同处理工艺中AOC与DOC间相关性差异较大,AOC所表征有机物主要与小分子量有机物相关。AOC是细菌生长的重要影响因素之一,但要控制再生水中AOC达到或保持可引发细菌生长的限值浓度比较困难,需要通过不同的组合工艺,有效控制出厂水中的AOC浓度。从源头控制并且在管网输配中要选用优质管材,定时清洗管网,从而抑制出厂水中细菌的再生长,获得安全稳定的优质再生水。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 管网输配过程中水质的变化及其影响因素
• 1.2.2 水质生物稳定性的定义及主要指标
• 1.2.3 管网中微生物生长机制及其影响因素
• 1.2.4 处理工艺对有机物的去除
• 1.3 研究目的和内容
• 第二章 材料与方法
• 2.1 材料与设备
• 2.1.1 试剂药品
• 2.1.2 仪器设备
• 2.1.3 试剂与培养基配制
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 样品采集与预处理
• 2.2.2 AOC测定
• 2.2.3 DOC测定
• 2.2.4 UV254和pH测定
• 2.2.5 三维荧光光谱测定
• 2.2.6 BIOLOG测定
• 2.2.7 管网中微生物测定
• 2.2.8 分子量分布测定
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 管网中微生物的生长
• 3.1.1 管网水中微生物生长
• 3.1.2 管网管壁生物膜生长
• 3.2 再生水AOC测试菌种的选取及测定
• 3.2.1 菌种的获取与鉴定
• 3.2.2 环境因子对菌种生长的影响
• 3.2.3 菌种对有机物的利用
• 3.2.4 不同测试菌种用于再生水AOC的测定比较
• 3.3 处理工艺对再生水中有机物的去除
• 3.3.1 有机物在处理工艺中的去除规律
• 3.3.2 不同分子量有机物在处理工艺中的去除规律
• 第四章 结论与建议
• 4.1 结论
• 4.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介