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毒害有机污染物控制与资源化研究团队MADFORWATER小组在臭氧工艺智慧调控研究取得新进展

       智慧水务,是智慧城市建设的重要内容,其架构包括进行传感与执行的物理层、进行数据处理与通讯的支撑层,进行数据分析与决策的应用层。在线水质监测是当前智慧水务发展的重要瓶颈,主要在于水质监测指标众多以及水质监测设备价格昂贵等,因此研究水处理过程控制的替代性指标、建立替代性指标与水处理工艺参数之间的逻辑关系以及开发新型低成本、低功耗和高灵敏的水质监测设备是未来智慧水务的重要发展方向。
       MADFORWATER小组在前期所开发的基于深紫外LED紫外荧光水质传感器和探头的基础上,围绕臭氧工艺的智慧调控开展了系列研究,旨在探究臭氧过程中光谱指标与臭氧传质效率、溶解性有机物氧化、微污染物去除、溴酸盐生成等过程之间的逻辑关系,确立光谱指标变化的安全阈值,指导臭氧工艺的成本投入和效率实现最优化,同时为本团队所开发的深紫外LED紫外荧光水质探测技术的应用提供理论依据。

       本研究在前期工作基础上,进一步运用紫外吸光度和荧光信号来作为替代性指标来指示臭氧工艺过程的杀菌效率和溴酸盐生成。研究中以大肠杆菌和土著细菌为对象,采用平板法和流式细胞仪结合荧光染色法研究不同臭氧投加量对细菌的灭活效率、膜损伤和DNA损伤程度,通过不同水样基质和细菌浓度的实验,探究了保证细菌充分灭活下的最小UVA254、UVA280和腐殖质荧光信号削减率;与此同时,通过LC-MS/MS方法分析微量溴酸根生成过程,确定在细菌存在条件下,控制溴酸根生成低于10 μg/L阈值的光谱指标变化最大值。本系列研究表明,通过控制~50% UVA254和~80%的腐殖质荧光的削减率,可以臭氧工艺实现氧化和消毒效率与风险和成本控制的平衡。
       本研究工作发表在Water Research期刊,第一作者为2017级博士研究生吴几,通讯作者为李文涛博士,环境学院李爱民教授、李燕副研究员以及地球科学与工程学院吴吉春教授对本论文的工作提供了悉心指导,程士、蔡珉晖和吴亚萍同学对论文实验工作和数据处理做了重要贡献。该研究得到了国家重点研发计划(2016YFE0112300)、国家自然科学基金(51708279 & 51438008)、江苏省自然科学基金(BK20170642)以及欧盟地平线2020计划MADFORWATER的支持。
       Reference:
       Ji Wu, Shi Cheng, Min-Hui Cai, Ya-Ping Wu, Yan Li, Ji-Chun Wu, Ai-Min Li, Wen-Tao Li. (2018) Applying UV absorbance and fluorescence indices to estimate inactivation of bacteria and formation of bromate during ozonation of water and wastewater effluent. Water Research, In press, DOI: https://doi.org/10.1016/j.watres.2018.08.030

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