太阳光催化氧化对富营养化水源中含氮有机物控制效能及机理

Organic compounds containing nitrogen has been one of the foucs in the current drinking water treatment. As to the the serious eutrophication condition of water source, typical organics containing nitrogen in the drinking water will be studied carefully in the the project, the main research contents include, typical categories of organics containing nitrogen will be confirmed and their detection methods will be optimized. The law of transformation of organics containing nitrogen during the process of solar catalyzed oxidation will be investigated. Performance, influencing factors and mechanism of solar catalyzed oxidation process will be studied, the effect of oxidation product to operation and water quality, the possible approach to optimize the removal performance will be discussed in the meantime. In the end, new technology system and instument with independent intellectual property right will come into being. Scientific basis and technological support will be offered for the construction of technology theory and propelling its application through the study of the project.

含氮有机物已经成为饮用水处理领域关注的热点之一。本项目基于目前我国部分城市饮用水源富营养化问题严重的状况，立足于太湖水源地，以源于藻类的典型含氮有机物为研究对象，确定显著影响水厂运行和出水水质的典型含氮有机物种类，改进典型含氮有机物的检测方法，系统深入研究典型含氮有机物在太阳光催化氧化控藻过程中的转化规律，探讨水质条件、技术参数、藻类生长周期等因素的影响，确定太阳光催化氧化技术对典型含氮有机物的控制效能及机理，分析典型含氮有机物及其氧化产物对饮用水处理过程及出水水质的影响，研究提升去除效能的技术模式，构建太阳光催化氧化控制藻类及含氮有机物的技术理论，形成具有自主知识产权的技术体系，为强化含氮有机物的高效去除及推进太阳光催化氧化技术在实际工程中的应用提供科学依据和技术支撑。

含氮消毒副产物及其前体物含氮有机物是近期饮用水处理领域的热点之一。本项目立足于太湖水源地，以源于藻类的典型含氮有机物为研究对象，在开发新型光催化剂的基础上，研究太阳光催化氧化对典型藻源含氮有机物的氧化效能及作用机理，探讨其降解途径，并考察催化氧化对后续转化途径、速率及含氮消毒副产物生成的影响，构建太阳光催化氧化控制藻源含氮有机物就得技术理论及应用模式。本项目研究得到如下结果：1）藻蓝蛋白、氨基酸为典型的大分子和小分子藻源含氮有机物，而藻细胞的裂解是水中DON显著增加的重要因素；2）基于太阳光催化氧化技术在实际应用中的限制，研发了两种固定化催化剂，并通过过渡金属（铜）的掺杂和贵金属（金）的复合显著提升了其对可见光的利用率；3）太阳光（紫外光）催化氧化均可以显著降低水中含氮有机物的含量，但紫外光的效率要明显高于太阳光；水中存在的有机物、无机离子会在一定程度上影响含氮有机物的氧化效率；太阳光催化氧化对含氮有机物含量的降低与含氮消毒副产物生成势的数值之间并不是正相关关系，催化氧化有可能会导致特定条件下含氮消毒副产物的升高，这需要在后续研究中进一步明确。4）经太阳光催化氧化后，藻蓝蛋白、氨基酸在自然条件下转化速率明显加快，更有利于从有机氮向无机氮的转化；5）经太阳光催化氧化处理后，藻类蛋白对混凝的抑制作用显著降低，表现为混凝剂需要量的降低和含氮有机物去除率的提升，而且会改善典型氨基酸在混凝工艺单元的去除效率；6）高锰酸钾预氧化、超声预处理均可在一定程度上改善含氮有机物的去除效果，可与太阳光催化氧化工艺结合使用形成组合净化技术模式。. 基于项目研究，截止2017年12月31日，共发表学术论文11篇，其中SCI检索6篇、EI检索2篇；申请并授权发明专利2项。另在2018年将发表SCI论文2篇，目前已可在线检索。相关研究结果已在水环境治理中获得初步应用，并有望对后续饮用水水质的提升领域提供技术支撑。