活性炭-纳滤在水污染水源水处理中的原理与应用

2011-9  

科学出版社  

张阳，李光哲 著  

140  

水是保障社会进步和经济发展的关键因素之一。随着工农业的飞速发展和人口数量的急剧上升，水源污染日益加剧。如何对微污染水体进行净化，以生产优质的生活用水，已成为影响我国和世界生态环境和谐发展的重要问题。由张阳和李光哲编著的《活性炭-纳滤在微污染水源水处理中的原理与应用》针对水资源现状、水中污染物种类、微污染水源的修复技术等方面进行了介绍，重点介绍了以活性炭—生物活性炭技术和膜技术为核心的微污染水源水处理技术。《活性炭-纳滤在微污染水源水处理中的原理与应用》内容丰富，列出了较多实验数据、图表和实验结果；在写作上注意理论与实践并重。这些实验数据是微污染水源水控制的基础研究成果，是重要知识储备，为深入基础理论研究、推进活性炭和膜分离在技术在水处理领域走向工业应用打下坚实的基础。
《活性炭-纳滤在微污染水源水处理中的原理与应用》可作为市政工程、水资源保护、环境科学与工程的工程技术人员和研究人员的参考用书，也可供从事膜分离技术研究、生产及使用的高等院校相关专业教师、研究生和本科生参考。

前言
第1章 水污染现状及水中污染物
1.1 水资源现状
1.1.1 世界水资源现状
1.1.2 我国水资源现状
1.2 微污染水源水
1.3 水中污染物阿特拉津
1.3.1 农药的世界性污染
1.3.2 农药在土壤和水体环境中的降解
1.3.3 除草剂阿特拉津的环境行为
1.3.4 阿特拉津污染土壤和水体的生物修复
1.4 水中污染物双酚a
1.4.1 双酚a的理化性质及环境行为
1.4.2 双酚a的降解
参考文献
第2章 膜法水处理技术
2.1 常规水处理技术
2.2 深度水处理技术
2.2.1 膜分离技术
2.2.2 我国纳滤膜的发展及应用前景
2.2.3 纳滤膜存在的问题及应用展望
2.3 膜污染
2.3.1 有机物引发的膜污染
2.3.2 微生物及其代谢产物引发的膜污染
参考文献
第3章 纳滤去除水中微污染物的研究
3.1 引言
3.2 纳滤去除水中三嗪类除草剂的研究
3.2.1 实验部分
3.2.2 结果与讨论
3.2.3 小结
3.3 纳滤去除水中双酚a和四溴双酚a的研究
3.3.1 实验部分
3.3.2 结果与讨论
3.3.3 小结
3.4 纳滤去除水中微污染物的研究
3.4.1 实验部分
3.4.2 结果与讨论
3.4.3 小结
参考文献
第4章 纳滤性能的影响因素研究
4.1 引言
4.2 有机物疏水性对纳滤膜性能的影响
4.2.1 实验部分
4.2.2 结果与讨论
4.2.3 小结
4.3 溶液性质对纳滤膜性能的影响
4.3.1 实验部分
4.3.2 结果与讨论
4.3.3 小结
参考文献
第5章 活性炭处理技术
5.1 活性炭的吸附机理及应用
5.2 生物活性炭的形成及作用机理
5.3 生物活性炭在饮用水的深度处理中的应用
5.4 贫营养条件下微生物生态学
5.4.1 贫营养环境
5.4.2 贫营养环境微生物
参考文献
第6章 活性炭去除水中微污染物的研究
6.1 引言
6.2 粒状活性炭吸附水中双酚a的研究
6.2.1 实验部分
6.2.2 结果与讨论
6.2.3 小结
6.3 生物活性炭的强化形成及其去除水中阿特拉津的研究
6.3.1 实验部分
6.3.2 结果与讨论
6.3.3 小结
6.4 生物活性炭贫营养环境中微生物的菌群动态演替
6.4.1 实验部分
6.4.2 结果与讨论
6.4.3 小结
参考文献

版权页：插图：第1章 水污染现状及水中污染物1.1 水资源现状［1］人类的生存与活动离不开水。水覆盖着71%的地球表面，但是在13亿km3的水资源中，98%都是含盐的水，淡水仅仅有3000万km3，而且其中88%呈固态（冰帽和冰川），其余12%的淡水多数是地下水，人们可以直接取用的淡水，即从河流和湖泊中取用的地表淡水，只占0.014%［2］。地球上的水虽然不少，但是水的分布却不平衡。世界上约65%的水资源集中在不到10个国家里。而占世界总人口40%的80多个国家（其中9个在近东和中东）却严重缺水，此外26个国家（共有人口2.32亿）的水资源也很少，表1.1列出了至2025年将缺水的国家。表1.1至2025年将缺水的国家名录［3］绝对缺水国家经济型缺水国家阿根廷叙利亚安哥拉几内亚埃及突尼斯贝宁湾海地伊朗阿联酋博茨瓦纳来索托伊拉克也门布隆迪利比里亚以色列中国喀麦隆莫桑比克不丹印度乍得尼日尔科威特新加坡刚果尼日利亚利比亚沙特埃塞俄比亚巴拉圭阿曼加蓬索马里巴基斯坦加纳苏丹南非乌干达扎伊尔由表1.1可以看出，世界上主要的缺水国家几乎都集中在亚洲和非洲。由于人口增长的压力和经济发展的需求，至2025年我国将成为绝对缺水国家。虽然就目前而言，我国是水资源相对较丰富的国家之一，水资源总量位居世界第六，约为28124亿m3然而由于人口众多，我国年人均占有水资源量仅2340m3（以12亿计），仅为世界人，均占有水量的1／4。当前水资源缺乏的状况要求各个国家加强水资源保护和管理，合理使用水资源。各国政府主张把水作为一种稀有资源来管理，认为水理所当然是取之不尽的时代已一去不复返了，21世纪将会出现大规模的水危机，围绕淡水进行的频繁争夺将比以往任何时候都更加残酷无情。1.1.1 世界水资源现状人们生活、生产用水主要来源于地表水和地下水，其中地表水分布广泛，来源丰富且利用比较方便，加之近年来地下水的过量使用，水位急剧下降，因而各种地表水源（如江河、湖泊、水库等）已经成为人们用水的主要来源。20世纪50年代以来，全球生产规模急剧扩大，排入环境的废弃物超过了环境容量。尤其是有机化工、石油化工、医药、除草剂及杀虫剂等生产工业的迅猛增长，由此带来的各种生产废水和生产污水未达到排放标准就直接进入水体，给地表水源和地下水源造成了极大危害，使水源水质急剧下降。自然水体的污染物质主要有几个方面，包括农业污染、工业污染、城市污染和降雨所携带的污染等。在法国，巴黎郊区有三个水厂分别以塞纳河、瓦兹河和马思河为水源，出水供市区400多万市民饮用。但水质自20世纪60年代末开始严重恶化，都遭受不同程度的工业废水、城市污水以及农业生产带来的污染，水中含有大量的有机物和氨氮。三条河流的水质状况见表1.2。它们的总有机碳（totalorganiccarbon，TOC）均在5mg•L-1以上，氨氮含量在0.3~0.8mg•L-1之间。三氯甲烷、邻苯二甲酸酯、四氯化碳、四氯乙烯等微量有机物含量较高，超过了饮用水标准，致使水厂不得不在水净化处理中增加各种深度处理工艺，强化对污染物的控制。表1.2三条河流的水质状况［2］污染物塞纳河马思河瓦兹河三氯甲烷提取物／（μg•L-1）700600800邻苯二甲酸酯／（μg•L-1）2500100013000三氯甲烷／（μg•L-1）5320四氯化碳／（μg•L-1）0.100.050.40四氯乙烯／（μg•L-1）0.20.31.8氨氮／（mg•L-1）0.60.30.8硝酸盐／（mg•L-1）324总有机碳／（mg•L-1）5.35.07.0在荷兰阿姆斯特丹的莱茵河段，自20世纪70年代以来，因受水体周围的土壤污染，水中有机物含量不断上升，水中检出了各种氯代乙烷、氯硝基苯、三卤甲烷、四氯化碳、氯代异丙基醚以及数种有机氯杀虫剂。其中三卤甲烷含量竟达20~100mg•L-1。印度的Mahalon和Jalinahal湖是其国内两个比较大的饮用水源。因环境污染，各种有机氯杀虫剂不断流入到湖泊中，在1985~1986年的调查中，测出湖水含有六氯环己烷（六六六）、环氧七氯、氯丹、DDT、DDE、DDD等数种杀虫剂，各种污染物浓度在20~50μg•L-1之间，水质的恶化严重危及了用水居民的健康。1.1.2 我国水资源现状随着我国经济高速增长，城市化水平不断提高，水污染问题日趋严重。据统计，1999年全国城镇废污水排放总量为606亿t，其中工业废水量占67%。根据水利部门监测结果，1980年全国受污染的河水比例为21%，1999年增加到38%。受污染较重的流域是淮河、海滦河、松辽河和黄河流域，污染河长的比例分别为80%、64%、60%和50%。造成水体污染的来源包括点污染源和面污染源。点污染源主要是工业和城市生活废污水。目前许多工业企业的生产设备还相对落后，资源利用率低，污染物大量排放。工业企业的排污，无论是绝对量，还是单位产品排污量，都比工业发达国家高得多。特别是乡镇企业迅速发展，也导致了大量具有分散、浓度高和处理率低的废污水排放，造成了周围水体环境的严重污染，威胁了人们的生活用水健康。面污染源主要是农业、林业等培育和生产过程中施用化肥和喷洒农药等大规模活动给水资源带来的污染。虽然现在提出“绿色食品”、“绿色农业”等口号，但由于我国生产工艺水平较低，化肥、农药在现阶段的农业生产中又大剂量地使用，不可避免地造成了地表水和地下水的污染。2009年中国环境状况公报［4］公布的淡水环境状况显示，全国地表水污染依然较重。七大水系总体为轻度污染，浙闽区河流为轻度污染，西北诸河为轻度污染，西南诸河水质良好，湖泊（水库）富营养化问题突出。其中长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河和辽河七大水系总体为轻度污染。203条河流408个地表水国控监测断面中，Ⅰ~Ⅲ类、Ⅳ~Ⅴ类和劣Ⅴ类水质的断面比例分别为57.3%、24.3%和18.4%。主要污染指标为高锰酸盐指数、五日生化需氧量和氨氮。其中，珠江、长江水质良好，松花江、淮河为轻度污染，黄河、辽河为中度污染，海河为重度污染。此外，公报在对城市水环境的介绍中指出，经对北京、辽宁、吉林、上海、江苏、海南、宁夏和广东8个省（自治区、直辖市）641眼井的水质监测，水质适用于各种使用用途的Ⅰ~Ⅱ类监测井占评价监测井总数的2.3%，适合集中式生活饮用水水源及工农业用水的Ⅲ类监测井占23.9%，适合除饮用外其他用途的Ⅳ~Ⅴ类监测井占73.8%。主要污染指标是总硬度、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、铁和锰等。2009年，全国202个城市的地下水水质以良好~较差为主，深层地下水质量普遍优于浅层地下水，开采程度低的地区优于开采程度高的地区。水质总体呈恶化趋势或好转趋势的分布较为分散。综上所述，随着工业化的发展和人类物质生活的提高，水环境的污染已经是当今世界范围内普遍存在的问题。由于水污染的日趋严重，许多饮用水处理厂的水源也受到不同程度的污染，从而使饮用水水质变差，威胁到人民的身体健康。

《活性炭:纳滤在水污染水源水处理中的原理与应用》是由科学出版社出版的。

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属于最新的活性炭和膜处理的自来水深度处理的书，更确切地说是系列研究的论文集。其中关于内分泌干扰物（endocrine disrupting chemical, EDC）和贫营养环境中（比如自来水深度处理中的活性炭上）转性和兼性贫营养微生物、不可培养微生物（uncul***able microorganism）的划分、研究和问题很有意思。适于研究人员参考。

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